[發(fā)明專(zhuān)利]PECVD裝置及半導(dǎo)體器件的形成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110366072.4
• 申請(qǐng)日: 2011-11-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103117201A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周鳴
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01J37/32
• 分類(lèi)號(hào): H01J37/32;H01L21/768
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，更為具體的，本發(fā)明涉及一種PECVD裝置及利用PECVD裝置形成半導(dǎo)體器件的形成方法。

背景技術(shù)

目前，在半導(dǎo)體器件的后段(back-end-of-line，BEOL)工藝中，制作半導(dǎo)體集成電路時(shí)，當(dāng)半導(dǎo)體器件形成之后，需要在半導(dǎo)體器件層之上形成金屬互連層。其中，每層金屬互連層包括金屬互連線(xiàn)和絕緣材料層，這就需要對(duì)上述絕緣材料層制造溝槽和連接孔，然后在上述溝槽和連接孔內(nèi)沉積金屬，沉積的金屬構(gòu)成金屬互連線(xiàn)，一般選銅作為金屬互連線(xiàn)材料。絕緣材料層包括刻蝕停止層，如氮化硅層，還包括形成在刻蝕停止層上的層間介質(zhì)層。與刻蝕停止層上的層間介質(zhì)層相比，刻蝕停止層具有低得多的刻蝕速率，可以在后面刻蝕層間介質(zhì)層以形成溝槽和接觸孔時(shí)防止過(guò)刻蝕，保護(hù)位于其下的導(dǎo)電區(qū)域表面不受到損傷。

現(xiàn)有工藝主要采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(Plasma?Enhanced?Chemical?Vapor?Deposition，PECVD)沉積刻蝕停止層。參考圖1，為現(xiàn)有工藝通過(guò)PECVD沉積刻蝕停止層時(shí)PECVD裝置的示意圖，包括：沉積室101、設(shè)置于沉積室101底部的加工基座103、位于沉積室101頂部的射頻電極105、進(jìn)氣通路107和排氣通路109。其中，所述加工基座103用于放置待加工的已形成有MOS器件的襯底111；所述進(jìn)氣通路107用于向沉積室101通入含有刻蝕停止層組成成分的氣體；所述射頻電極105與外部射頻電源連接，能夠在沉積室101內(nèi)放電，將含有刻蝕停止層組成成分的氣體離子化。

參考圖2，為利用圖1中PECVD裝置沉積半導(dǎo)體器件中刻蝕停止層的流程圖，包括：S11，將形成有MOS器件的襯底置于沉積室內(nèi)；S12，將含有刻蝕停止層薄膜組成成分的反應(yīng)氣體通入所述沉積室，并將射頻電極與射頻電源連接，通過(guò)射頻電源將含有刻蝕停止層薄膜組成成分的反應(yīng)氣體形成等離子體，在所述襯底上沉積刻蝕停止層；S13，將形成有刻蝕停止層的襯底由沉積室內(nèi)取出。

在對(duì)射頻電極加載射頻電源，通過(guò)電弧放電使含有刻蝕停止層薄膜組成成分的反應(yīng)氣體形成等離子體的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生光子，損傷襯底中MOS器件的柵氧化層，影響所制造半導(dǎo)體器件的性能。同時(shí)，含有刻蝕停止層薄膜組成成分的反應(yīng)氣體在形成等離子體的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的電荷，進(jìn)而在襯底表面形成電場(chǎng)，損傷襯底內(nèi)MOS器件的柵氧化層，導(dǎo)致所制造半導(dǎo)體器件性能漂移以及器件的可靠性變差。

在公開(kāi)號(hào)為CN101447472A的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中還可以發(fā)現(xiàn)更多關(guān)于半導(dǎo)體器件的形成方法。

因此，如何在形成刻蝕停止層時(shí)避免損傷襯底內(nèi)MOS器件的柵氧化層，就成了亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種PECVD裝置及半導(dǎo)體器件的形成方法，改善現(xiàn)有工藝通過(guò)PECVD沉積半導(dǎo)體器件的刻蝕停止層時(shí)，產(chǎn)生的光子以及在刻蝕停止層表面累積大量的電荷對(duì)襯底內(nèi)MOS器件的柵氧化層造成損傷，提高所制造半導(dǎo)體器件的性能。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種PECVD裝置，包括：PECVD設(shè)備和等離子體發(fā)生器，其中，所述等離子發(fā)生器包括氣體入口、等離子體發(fā)生腔、射頻電極和氣體出口，所述等離子體發(fā)生器的氣體出口與PECVD設(shè)備連接。

可選的，與所述PECVD設(shè)備連接的等離子體發(fā)生器為兩個(gè)，所述PECVD設(shè)備包含兩個(gè)進(jìn)氣通路，所述等離子體發(fā)生器通過(guò)氣體出口與PECVD設(shè)備的進(jìn)氣通路連接。

可選的，所述PECVD設(shè)備包括：沉積室、設(shè)置于沉積室底部的加工基座、進(jìn)氣通路和排氣通路。

相應(yīng)的，本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用上述PECVD裝置的半導(dǎo)體器件的形成方法，包括：

將第一反應(yīng)氣體通入第一等離子體發(fā)生器、將第二反應(yīng)氣體通入第二等離子體發(fā)生器，分別形成含有等離子體的第一反應(yīng)氣體和含有等離子體的第二反應(yīng)氣體；

將形成有MOS器件的襯底置于沉積室內(nèi)，并將所述含有等離子體的第一反應(yīng)氣體和含有等離子體的第二反應(yīng)氣體通入PECVD設(shè)備內(nèi)，通過(guò)第一反應(yīng)氣體和第二反應(yīng)氣體的化學(xué)反應(yīng)，在所述襯底上沉積刻蝕停止層；

將已形成有刻蝕停止層的襯底由PECVD設(shè)備內(nèi)取出。

可選的，通入所述第一等離子體發(fā)生器中射頻電極的射頻電源的功率在100至1500W范圍內(nèi)；通入所述第二等離子體發(fā)生器中射頻電極的射頻電源的功率在100至1500W范圍內(nèi)。

可選的，通入所述第一等離子發(fā)生器的第一反應(yīng)氣體的流量在100至1000sccm范圍內(nèi)；通入所述第二等離子發(fā)生器的第二反應(yīng)氣體的流量在100至1000sccm范圍內(nèi)。