[發明專利]確定最佳高頻偏壓值的方法

有效

• 申請號: 200710039183.8
• 申請日: 2007-04-06
• 公開（公告）號: CN101280424A
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發明（設計）人: 肖春光;鄭金福;張玉;李彬
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: C23C16/52
• 分類號: C23C16/52;C23C16/513
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 王潔

技術領域

本發明涉及高密度等離子體化學氣相淀積制程，尤其涉及確定最佳高頻偏壓值的方法。

背景技術

高密度等離子體化學氣相淀積(HDP?CVD)工藝自20世紀90年代中期開始被先進的芯片工廠采用以來，以其卓越的填孔能力，穩定的淀積質量，可靠的電學特性等諸多優點而迅速成為0.25微米以下先進工藝的主流。高密度等離子體化學氣相淀積的突破創新之處就在于在同一個反應腔中同步地進行淀積和刻蝕的工藝。在常見的高密度等離子體化學氣相淀積制程中，淀積工藝通常是由SiH₄(四氫化硅)和O₂(氧氣)的反應來實現，而蝕刻工藝通常是由Ar(氬氣)和O₂的濺射來完成。

高密度等離子體化學氣相淀積是等離子體在低壓下以高密度混合氣體的形式直接接觸到反應腔中晶圓的表面。為了形成高密度等離子體，需要有激發混合氣體的高頻偏壓源(Bias?RF)，并直接使高密度等離子體到達晶圓表面。在高密度等離子體化學氣相淀積反應腔中，主要是由電感耦合等離子體反應器(ICP)來產生并維持高密度的等離子體。

隨著高頻偏壓源的陰極使用時間的推移，陰極表面受到損傷，變得很粗糙，很容易吸附一些微塵，這些微塵顆粒會產生電弧，導致反應腔內的微塵顆粒增多，從而影響晶圓的良率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種確定最佳高頻偏壓值的方法，在該最佳高頻偏壓值的作用下，可有效減少陰極的損傷。

為實現上述目的，本發明提供一種確定最佳高頻偏壓值的方法，其中，該方法包括如下步驟：a.選擇若干待測試的晶圓；b.測試每一個晶圓在不同高頻偏壓值下反應腔內的微塵顆粒的數量；c.測試每一個晶圓在不同高頻偏壓值下的反應腔體的溫度；d.在不影響反應腔內溫度穩定性的前提下，選擇反應腔內的微塵顆粒數量最少的高頻偏壓值作為最佳高頻偏壓值。

步驟c首先設置一個高頻偏壓值，將待測試晶圓依次送入反應腔內反應，測試每一個晶圓反應后反應腔內的微塵顆粒數量，然后再設置一個高頻偏壓值，重復上述步驟。

步驟d首次設置一個高頻偏壓值，將待測試晶圓依次送入反應腔內反應，測試每一個晶圓反應后反應腔內的溫度，然后再設置一個高頻偏壓值，重復上述步驟。

步驟d在測試反應腔溫度之前先結束SiH₄(四氫化硅)的充入。

在不同的高頻偏壓值下，選擇反應腔內溫度變化較為平緩作為可保證反應腔內溫度穩定性的前提。

與現有技術相比，本發明揭露了高頻偏壓值與微塵顆粒以及高頻偏壓值與反應腔溫度之間的關系，并在不影響反應腔內溫度穩定性的前提下，獲取最佳的偏壓值，在該偏壓值作用下，可以有效避免電弧的產生，有效減少陰極的損傷，從而將反應腔內的微塵顆粒數量控制在最小的范圍內。

具體實施方式

本發明揭露了高頻偏壓值和反應腔內的微塵顆粒之間的關系，隨著測試晶圓個數的增加，高頻偏壓值越大，反應腔內產生的微塵顆粒數量就越多。

本發明還揭露了高頻偏壓值和反應腔內溫度之間的關系，隨著測試晶圓個數的增加，高頻偏壓源的陰極吸收的陽離子越多，反應腔內的溫度就越穩定。

本發明確定最佳高頻偏壓值的方法包括如下步驟，首先對送入反應腔的待測試的晶圓編號，測試每一個晶圓在不同高頻偏壓值下反應腔內的微塵顆粒的大小。

首先設置一個高頻偏壓值，將待測試晶圓依次送入反應腔內反應，測試每一個晶圓反應后反應腔內的微塵顆粒數量，然后再設置一個高頻偏壓值，重復上述步驟。表1列出了編號為1至4的晶圓在不同的偏壓電壓值下測試得到反應腔內的0.2微米微塵顆粒數量。

可以看出，當第5個晶圓在反應腔內反應時，偏壓3000V和3500V的作用下，反應腔內微塵顆粒的數量均大量的增多。

表1

然后，測試每一個晶圓在不同高頻偏壓值下的反應腔體的溫度。先設置一個高頻偏壓值，將待測試晶圓依次送入反應腔內反應，測試每一個晶圓反應后反應腔內的溫度，再設置一個高頻偏壓值，重復上述步驟。請參閱表2，列出了編號為1至4的晶圓在不同的偏壓電壓值下測試得到的反應腔的溫度。反應腔的溫度是在關閉SiH₄后測試的。

表2

最后分析表1和表2，獲得最適合的偏壓值，例如，在本發明的實施例中，得到最適合的高頻偏壓值為2500V。

在本發明的其他實施例中，為了獲取更為精確的高頻偏壓值，可以測試更多的晶圓，得到更多相應的取值。

本發明揭露了高頻偏壓值與微塵顆粒以及高頻偏壓值與反應腔溫度之間的關系，并在不影響反應腔內溫度穩定性的前提下，獲取最佳的偏壓值，在該偏壓值作用下，可以有效避免電弧的產生，有效減少陰極的損傷，從而將反應腔內的微塵顆粒數量控制在最小的范圍內。