[發(fā)明專利]一種形成HARP層間介質(zhì)層的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410554779.1
• 申請日: 2014-10-17
• 公開（公告）號: CN105514021B
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖莉紅;徐建華;齊金和;周潔鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762
• 代理公司: 北京市磐華律師事務(wù)所 11336
• 代理人: 董巍;高偉

本發(fā)明提供了一種形成HARP層間介質(zhì)層的方法，包括：提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上具有待填充的間隙；利用含硅前驅(qū)物和含氧前驅(qū)物通過HARP工藝在所述間隙中沉積第一HARP層間介質(zhì)層；利用所述含氧前驅(qū)物的等離子體處理所述第一HARP層間介質(zhì)層；多次重復(fù)所述步驟S2和S3，直至將所述間隙填滿。本發(fā)明的形成HARP層間介質(zhì)層的方法，通過多次沉積HARP層間介質(zhì)層，并在每次沉積之后用含氧前驅(qū)物的等離子體進(jìn)行處理，使得最終形成的HARP層間介質(zhì)層更致密、硬度更高，從而使得所述HARP層間介質(zhì)層在進(jìn)行后續(xù)的CMP平坦化時不會產(chǎn)生凹陷缺陷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造工藝，特別涉及一種形成HARP層間介質(zhì)層的方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展長期面臨的挑戰(zhàn)之一是期望不斷增加電路元件密度和襯底上的互聯(lián)(interconnection)，又不會互相產(chǎn)生寄生作用。通過提供填滿層間介質(zhì)層的間隙(gap)以物理性且電性隔離元件通常可阻止不當(dāng)?shù)慕换プ饔谩５殡S著對超大規(guī)模集成電路高集成度和高性能的需求的增加，半導(dǎo)體技術(shù)向著65nm甚至更小特征尺寸的技術(shù)節(jié)點發(fā)展，使得間隙寬度也相應(yīng)地縮小，深寬比亦隨之提高，這就要求薄膜沉積的填隙能力有進(jìn)一步的提升。

目前，對于45nm及其以上的技術(shù)節(jié)點，廣泛使用高深寬比工藝(HARP)沉積具有良好的填隙能力的HARP層間介質(zhì)層(ILD)進(jìn)行間隙填充(gap-fill)。與作為0.18μm至65nm技術(shù)節(jié)點的主流的高密度等離子體(HDP)工藝相比，HARP工藝具有以下的優(yōu)點：

(1)在HARP工藝中利用Si(C₂H5O)₄(TEOS)和臭氧(O₃)作為前驅(qū)物，當(dāng)調(diào)節(jié)O₃/TEOS比率和TEOS緩慢增加率(ramping ratio)時，能保證非常好的填縫能力，能夠很好地滿足(AR)>10:1的高深寬比的間隙的填充；

(2)由于在HARP工藝中是通過熱過程進(jìn)行化學(xué)氣相沉積(而不是等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積(PECVD))，因此不存在因等離子體轟擊所導(dǎo)致的對襯底上的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和/或襯底的損壞；

(3)通過HARP工藝形成的層間介質(zhì)層膜顯示有拉應(yīng)力，與先前形成的膜層(pre-layer films)具有很好的兼容性。

盡管HARP工藝具有上述優(yōu)點，但通過HARP工藝形成的HARP層間介質(zhì)層通常比較疏松、柔軟，在通過化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)工藝進(jìn)行平坦化時容易產(chǎn)生凹陷缺陷，如圖1所示，這種凹陷將給后段制程的金屬互連提供不平坦的界面(interface)，同時，將會嚴(yán)重影響后續(xù)的接觸孔工藝的形成，影響后續(xù)的接觸互聯(lián)(contact inter-connection)。

因此，需要提出一種新的形成HARP層間介質(zhì)層的方法，在保證HARP層間介質(zhì)層具有上述優(yōu)點的同時，還能具有較高的密度和硬度，以避免在平坦化HARP層間介質(zhì)層時產(chǎn)生凹陷缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

在通過HARP工藝填充半導(dǎo)體襯底上的間隙時，為了獲得具有較高密度和硬度的HARP層間介質(zhì)層，本發(fā)明提供了一種形成HARP層間介質(zhì)層的方法，所述方法包括：

步驟S1：提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上具有待填充的間隙；

步驟S2：利用含硅前驅(qū)物和含氧前驅(qū)物通過HARP工藝在所述間隙中沉積第一HARP層間介質(zhì)層；

步驟S3：利用所述含氧前驅(qū)物的等離子體處理所述第一HARP層間介質(zhì)層；

步驟S4：多次重復(fù)所述步驟S2和S3，直至將所述間隙填滿。

可選地，在所述步驟S4之后還包括：

步驟S5：以PECVD工藝在所述HARP層間介質(zhì)層上覆蓋等離子增強(qiáng)型層間介質(zhì)層；以及