一种在晶圆上淀积掺氟氧化硅薄膜的方法技术

本发明专利技术提供了一种在晶圆上淀积掺氟氧化硅薄膜的方法，包括如下步骤：在晶圆最上层金属连线层的上表面淀积氟含量为f1的第一层掺氟氧化硅；在所述第一层掺氟氧化硅的上表面淀积氟含量为f2的第二层掺氟氧化硅，f2＜f1。本发明专利技术可以在避免出现气泡缺陷的情况下，获得氟含量更高的掺氟氧化硅薄膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体集成电路制造
，特别涉及。
技术介绍
在当今的大规模半导体芯片加工中，需要用到六层以上的金属薄膜层，在这些金属薄膜层之间构造金属连线实现电连接。绝缘材料淀积在金属薄膜层之间形成电绝缘层以提供充分的隔离保护。而最上层的电绝缘层之上淀积氮化硅作为钝化保护层。传统工艺中常用的电绝缘层是高纯度未掺杂的氧化硅。根据物理学常识，电路中信号传递的快慢，是受到电阻(R)与电容(C)的乘积所左右，RC乘积越大，速度就越慢，反之，RC乘积越小，信号传输速度就能越快，这种由于电阻和电容引起的信号传递速度的降低叫做RC延迟。RC延迟与电绝缘层的介电常数相关，介电常数越大，则RC延迟也越大。人们发现在氧化硅中参杂一定量的氟，能够有效降低介电常数。因此用掺杂氟的氧化硅(FSG， Fluorine Silicon Glass)来代替未掺杂的氧化硅(USG, Un-doped Silicon Glass)作为金属薄膜层间的电绝缘层。虽然FSG的介电常数随着氟的含量升高而下降，但是随着氟含量的升高，FSG对于水的吸附能力增强。而吸附在FSG中的水(H20)会与FSG中的氟化硅发生反应，生成氟化氢(HF)和氢氧化硅(Si-OH)。氢氧化硅会发生失水反应生成水。HF和水会在最上层的掺杂氟的氧化硅与作为钝化保护层的氮化硅之间的界面上以气体的形式存在，这被称作气泡缺陷(bubble defect)。由于上述原因，现有技术中将FSG中氟的含量限制在4. 6%以下，以避免气泡缺陷的发生。
技术实现思路
本专利技术提供了，可以在避免出现气泡缺陷的情况下，获得氟含量更高的掺氟氧化硅薄膜。本专利技术实施例提出的，包括如下步骤在晶圆最上层金属连线层的上表面淀积氟含量为fl的第一层掺氟氧化硅；在所述第一层掺氟氧化硅的上表面淀积氟含量为f2的第二层掺氟氧化硅，f2< flo较佳地，所述第一层掺氟氧化硅的厚度大于层间金属连线的高度，厚度取值范围为 4000 10000 埃。较佳地，所述第二层掺氟氧化硅的厚度为1000 3000埃。较佳地，所述fl的取值范围为5.0 6.0%。较佳地，所述f2的取值范围为4. 0 4. 6%。较佳地，所述淀积氟含量为Π的第一层掺氟氧化硅的方法为使用等离子化学气相沉积，压力控制在1 2托，高频功率为800 1500W，低频功率500 1000W，反应气体氮气流量 3000 4000sccm，SiH4 200 300sccm，SiF4500 800sccm，N2O 10000 15000sccm,反应时间为50 70秒。较佳地，所述淀积氟含量为f2的第二层掺氟氧化硅的方法为使用等离子化学气相沉积，压力控制在1 2托，高频功率为800 1500W，低频功率500 1000W，反应气体 氮气流量 4000 5000sccm，硅烧 SiH4 500 700sccm，四氟化硅 SiF4IOOO 2000sccm，一氧化二氮N2O 10000 15000sccm，反应时间为50 70秒。从以上技术方案可以看出，在晶圆最上层金属连线层的上表面连续淀积两层掺氟氧化硅，这两层薄膜具有不同的氟含量，且上层薄膜的氟含量较低。这样，上层薄膜就起到对下层薄膜的保护层的作用，避免下层薄膜吸附水，因此就从根源上避免了气泡缺陷的产生。而上层薄膜中的大部分会在化学机械抛光(CMP)过程中被消耗掉，这两层掺氟氧化硅薄膜整体上的介电常数基本等于下层薄膜的介电常数。这样就可以既避免气泡缺陷的产生，又获得具有较低介电常数的电绝缘层。附图说明图1为本专利技术实施例提出的一种在晶圆上淀积掺氟氧化硅薄膜的流程示意图。 具体实施例方式本专利技术方案是将现有技术中淀积单层的氟含量均一的掺氟氧化硅薄膜变成连续淀积两层掺氟氧化硅薄膜，这两层薄膜具有不同的氟含量，且上层薄膜的氟含量较低。这样，上层薄膜就起到对下层薄膜的保护层的作用，避免下层薄膜吸附水，因此就从根源上避免了气泡缺陷的产生。而上层薄膜中的大部分会在化学机械抛光(CMP)过程中被消耗掉， 这两层掺氟氧化硅薄膜整体上的介电常数基本等于下层薄膜的介电常数。这样就可以既避免气泡缺陷的产生，又获得具有较低介电常数的电绝缘层。本专利技术实施例提出的一种在晶圆上淀积掺氟氧化硅薄膜的流程如图1所示，包括如下步骤步骤101 在晶圆最上层金属连线层的上表面淀积氟含量为fl的第一层掺氟氧化娃；步骤102 在所述第一层掺氟氧化硅的上表面淀积氟含量为f2的第二层掺氟氧化硅，f2 < fl0在现有技术流程中，在某一规格的晶圆最上层金属连线层之上淀积的掺氟氧化硅层的厚度为12000埃，在接下来铜金属化后，进行Cu-CMP的过程中掺氟氧化硅层的厚度会消耗掉约1500埃，那么就会有厚度为10500埃的掺氟氧化硅层保留下来。参照这个比例，本专利技术实施例通过设置以上两个淀积步骤的时间，使第一层掺氟氧化硅的厚度为10000埃， 所述第二层掺氟氧化硅的厚度为2000埃，这样在进行Cu-CMP之后，第二层掺氟氧化硅的剩余厚度为500埃，足以起到保护层的作用。在本专利技术的其他实施例中，所述第一层掺氟氧化硅和第二层掺氟氧化硅的厚度随着晶圆最上层金属连线层的厚度的变化而变化，第一层掺氟氧化硅的厚度大于层间金属连线的高度，厚度取值范围为4000 10000埃。所述第二层掺氟氧化硅的厚度为1000 3000埃。较佳地，所述f 1的取值范围为5. 0 6. 0%。所述f 2的取值范围为4. 0 4. 6%。较佳地，所述淀积氟含量为Π的第一层掺氟氧化硅的方法为使用等离子化学气相沉积，压力控制在1 2托，高频功率为800 1500W，低频功率500 1000W，反应气体氮气流量 3000 4000sccm，SiH4 200 300sccm，SiF4500 800sccm，N2O 10000 15000sccm,反应时间为50 70秒。较佳地，所述淀积氟含量为f2的第二层掺氟氧化硅的方法为使用等离子化学气相沉积，压力控制在1 2托，高频功率为800 1500W，低频功率500 1000W，反应气体 氮气流量 4000 5000sccm，硅烧 SiH4 500 700sccm，四氟化硅 SiF4 1000 2000sccm， 一氧化二氮N2O 10000 15000sccm，反应时间为50 70秒。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术保护的范围之内。权利要求1.，其特征在于，包括如下步骤在晶圆最上层金属连线层的上表面淀积氟含量为Π的第一层掺氟氧化硅；在所述第一层掺氟氧化硅的上表面淀积氟含量为f2的第二层掺氟氧化硅，f2 < fl。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一层掺氟氧化硅的厚度大于层间金属连线的高度，厚度取值范围为4000 10000埃。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二层掺氟氧化硅的厚度为1000 3000 埃。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Π的取值范围为 5.0 6. 0%。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述f2的取值范围为4.0 4. 6%。6.根据权利要求本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种在晶圆上淀积掺氟氧化硅薄膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：在晶圆最上层金属连线层的上表面淀积氟含量为ｆ１的第一层掺氟氧化硅；在所述第一层掺氟氧化硅的上表面淀积氟含量为ｆ２的第二层掺氟氧化硅，ｆ２＜ｆ１。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李敏，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31