硼磷硅玻璃介电层及其制备方法、沉积设备及半导体器件技术

本申请公开了一种硼磷硅玻璃介电层制备方法、沉积设备、硼磷硅玻璃介电层、半导体器件及电子设备，采用沉积设备利用化学气相沉积方式在晶圆表面形成硼磷硅玻璃薄膜，并且直接在形成硼磷硅玻璃膜的设备中直接进行高温加热干燥，显著提高介质层性能，在形成硼磷硅玻璃薄膜后无需额外的高温加热设备，避免引入热预算，有效节约设备成本，并且可以避免转运过程带来的污染风险等。向沉积设备中通入第一气体和第二气体保持第一设定时间，向沉积设备中通入干燥气流通过沉积设备的出气口带出硼磷硅玻璃薄膜表面的水分，并向沉积设备中通入四乙氧基硅烷和氧气，在硼磷硅玻璃薄膜表面进行USG的沉积。USG的沉积。USG的沉积。

【技术实现步骤摘要】
硼磷硅玻璃介电层及其制备方法、沉积设备及半导体器件


[0001]本申请涉及半导体制作工艺
，尤其涉及一种硼磷硅玻璃介电层制备方法、沉积设备、硼磷硅玻璃介电层、半导体器件及电子设备。

技术介绍

[0002]在芯片制作中，ILD(Interlayer dielectric，层间介质)层通常作为有源区和第一层金属M1的隔离层，用于隔离金属导线和半导体器件。但是，制作完成的有源区存在一定的台阶差，因此需要采用填充能力较好并且可以进行高温回流的BPSG(Boro
‑
phospho
‑
silicate Glass，硼磷硅玻璃)作为ILD的填充材料，在有源区表面形成一层ILD薄膜。但是，BPSG的主要成分为B2O3、P2O5和SiO2，其中B2O3、P2O5均会与空气中的水气发生吸潮反应。若形成的BPSG薄膜长期暴露在空气中，B2O3、P2O5与空气中的H2O生成H3BO3和H3PO4，然后相互反应生成BPO3·
3H2O(结晶水合物)。由于此反应为可逆反应，最终会在ILD薄膜表面形成H3BO3、H3PO4的溶液与结晶水合物的混合物，并且会由于H20具有较大的表面张力而发生聚集。由此将导致在ILD薄膜表面形成颗粒，影响芯片的器件良率。
[0003]对此，目前主要通过以下两种方式进行处理：1、在沉积ILD层后，通过高温炉管设备，对BPSG进行高温回流，经过20分钟800℃的回流处理，再次减小晶圆表面的台阶差。炉管设备在工作过程中，需要经过升温、稳定温度、反应、降温、稳定、稳定温度的一系列流程，虽然只烘烤20分钟，但实际引入的热预算可能高达几个小时。随着器件特征尺寸的缩小，高温回流引入的热预算越来越高。而且在小特征尺寸下，掺杂杂质的扩散对器件性能的影响也是毁灭性的。在实际的生成过程中，由于机台生产能力限制、生产安排、异常状况等原因，沉积好的晶圆不可避免的发生放置8～15天甚至更长时间的情况。由此，将导致ILD薄膜表面形成H3BO3、H3PO4的溶液与结晶水合物的混合物，并且会由于H20具有较大的表面张力而发生聚集。由此将导致在ILD薄膜表面形成颗粒。而如何针对小特征尺寸的器件，使沉积后的ILD薄膜有更好的稳定性，是针对小特征尺寸的器件亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]本申请实施例为了解决上述问题，提供一种硼磷硅玻璃介电层制备方法、沉积设备、硼磷硅玻璃介电层、半导体器件及电子设备。
[0005]根据本申请第一方面，提供了一种硼磷硅玻璃介电层制备方法，所述方法包括：采用沉积设备，利用化学气相沉积方式在晶圆表面形成硼磷硅玻璃薄膜；采用所述沉积设备将所述晶圆加热至设定温度，并向所述沉积设备中通入第一气体和第二气体保持第一设定时间，所述第一气体用于吸收形成所述硼磷硅玻璃薄膜过程中残留的氢原子，所述第二气体用于与所述第一气体发生反应或者所述第二气体为惰性气体；向所述沉积设备中通入干燥气流通过所述沉积设备的出气口带出所述硼磷硅玻璃薄膜表面的水分；向所述沉积设备中通入四乙氧基硅烷和氧气，在硼磷硅玻璃薄膜表面进行USG的沉积。
[0006]根据本申请一实施方式，所述采用所述沉积设备将所述晶圆加热至设定温度，并
向所述沉积设备中通入第一气体和第二气体保持第一设定时间，包括：通过所述晶圆的背面通入的高温的所述第一气体和所述第二气体保持第一设定时间。
[0007]根据本申请一实施方式，在所述向所述沉积设备中通入干燥气流通过所述沉积设备的出气口带出所述硼磷硅玻璃薄膜表面的水分之后，所述方法还包括：向所述沉积设备中通入干燥的所述第二气体保持第二设定时间，将未反应的所述第一气体和残留的水分通过所述沉积设备的出气口带出，所述第二设定时间小于所述第一设定时间。
[0008]根据本申请一实施方式，在所述向所述沉积设备中通入干燥气流通过所述沉积设备的出气口带出所述硼磷硅玻璃薄膜表面的水分之后，所述方法还包括：向所述沉积设备中通入干燥的所述第二气体和第三气体保持第三设定时间，所述第三设定时间小于所述第二设定时间，所述第三气体用于在所述晶圆表面形成非极性的疏水层，改变所述晶圆的表面态。
[0009]根据本申请一实施方式，所述第一气体为氧气；和/或所述第二气体为氮气或者氦气。
[0010]根据本申请实施例第二方面，还提供了一种沉积设备，所述沉积设备用于对晶圆进行化学气相沉积，所述沉积设备具有用于将所述晶圆加热至设定温度的加热装置。
[0011]根据本申请一实施方式，所述加热装置为扇形的加热装置。
[0012]根据本申请实施例第三方面，还提供了一种半导体器件制备方法，所述方法包括：采用上述硼磷硅玻璃介电层制备方法制备所述半导体器件的硼磷硅玻璃介电层。
[0013]根据本申请实施例第四方面，还提供了一种硼磷硅玻璃介电层，所述硼磷硅玻璃介电层采用上述硼磷硅玻璃介电层制备方法制备。
[0014]根据本申请实施例第五方面，还提供了一种半导体器件，所述半导体器件包括上述硼磷硅玻璃介电层。
[0015]根据本申请实施例第六方面，还提供了一种电子设备，所述电子设备包括上述半导体器件。
[0016]本申请实施例硼磷硅玻璃介电层制备方法、沉积设备、硼磷硅玻璃介电层、半导体器件及电子设备中，采用沉积设备，利用化学气相沉积方式在晶圆表面形成硼磷硅玻璃薄膜，采用所述沉积设备将所述晶圆加热至设定温度，向所述沉积设备中通入第一气体和第二气体保持第一设定时间，向所述沉积设备中通入干燥气流通过所述沉积设备的出气口带出所述硼磷硅玻璃薄膜表面的水分，并向所述沉积设备中通入四乙氧基硅烷和氧气，在硼磷硅玻璃薄膜表面进行USG的沉积。其中，所述第一气体用于吸收形成所述硼磷硅玻璃薄膜过程中残留的氢原子，所述第二气体用于与所述第一气体发生反应或者所述第二气体为惰性气体。如此，在形成硼磷硅玻璃薄膜后，直接在形成硼磷硅玻璃膜的设备中直接进行高温加热干燥，显著提高介质层性能。无需额外的高温加热设备，避免引入热预算，有效节约设备成本，并且可以避免转运过程带来的污染风险等。
[0017]需要理解的是，本申请的教导并不需要实现上面所述的全部有益效果，而是特定的技术方案可以实现特定的技术效果，并且本申请的其他实施方式还能够实现上面未提到的有益效果。
附图说明
[0018]通过参考附图阅读下文的详细描述，本申请示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本申请的若干实施方式，其中：
[0019]在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。
[0020]图1示出了本申请实施例硼磷硅玻璃介电层制备方法的实现流程示意图；
[0021]图2示出了本申请实施例硼磷硅玻璃介电层制备方法具体应用示例方法的实现流程示意图；
[0022]图3示出了目前常规的硼磷硅玻璃介电层制备方法。
具体实施方式
[0023]下面将参考若干示例性实施方式来描述本申请的原理和精神。应当理解，给本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硼磷硅玻璃介电层制备方法，其特征在于，所述方法包括：采用沉积设备，利用化学气相沉积方式在晶圆表面形成硼磷硅玻璃薄膜；采用所述沉积设备将所述晶圆加热至设定温度，并向所述沉积设备中通入第一气体和第二气体保持第一设定时间，所述第一气体用于吸收形成所述硼磷硅玻璃薄膜过程中残留的氢原子，所述第二气体用于与所述第一气体发生反应或者所述第二气体为惰性气体；向所述沉积设备中通入干燥气流通过所述沉积设备的出气口带出所述硼磷硅玻璃薄膜表面的水分；向所述沉积设备中通入四乙氧基硅烷和氧气，在硼磷硅玻璃薄膜表面进行USG的沉积。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用所述沉积设备将所述晶圆加热至设定温度，并向所述沉积设备中通入第一气体和第二气体保持第一设定时间，包括：通过所述晶圆的背面通入的高温的所述第一气体和所述第二气体保持第一设定时间。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述向所述沉积设备中通入干燥气流通过所述沉积设备的出气口带出所述硼磷硅玻璃薄膜表面的水分之后，所述方法还包括：向所述沉积设备中通入干燥的所述第二气体保持第二设定时间，将未反应的所述第一气体和残留的水分通过所述沉积设备的出气口带出，所述第二设定时间小于所述第一设定时间。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述向所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李贤，
申请(专利权)人：杭州富芯半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：