[發明專利]一種解決HDP PSG制程厚度均一性持續跳高的方法

有效

• 申請號: 201610109837.9
• 申請日: 2016-02-29
• 公開（公告）號: CN105590849B
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 吳以贏;侯多源;王科;韓曉剛;陳建維
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/316
• 分類號: H01L21/316
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;陳慧弘

本發明公開了一種解決HDP PSG制程厚度均一性持續跳高的方法，通過優化腔體清潔中隔離片與電子吸附裝置表面的相對位置，在整個腔體清潔過程中使隔離片覆蓋在電子吸附裝置表面，防止了副產物在電子吸附裝置邊緣表面微孔吸附過程的發生，同時，還可配合氧氣等離子對電子吸附裝置表面進行更徹底的處理，可有效抑制整個電子吸附裝置保養周期內晶圓厚度均一性不斷變差的趨勢，使得厚度均一性得到大幅改善，從而提高了產品的良率與穩定性、可靠性。

技術領域

本發明涉及半導體集成電路制造技術領域，更具體地，涉及一種可有效解決HDPPSG制程厚度均一性持續跳高的方法。

背景技術

在半導體集成電路制造工藝中，PSG(磷硅玻璃)薄膜由于具有介電系數低，能夠捕獲鈉、鉀等離子，以及吸附水汽的特性，作為阻擋層很好的保護了后續制程對有源區的影響(特別是金屬離子擴散到有源區導致器件短路而失效的影響)。同時，PSG薄膜膜質較松軟，有利于CMP(化學機械研磨)平坦化，作為PMD(金屬前介質層)已被廣泛使用。

然而，在使用例如LAM(泛林公司)的SPEED Max型號機臺進行HDP(高密度等離子體)PSG淀積工藝時，其薄膜的厚度均一性發生了隨ESC(電子吸附裝置)使用時間的延長而不斷變差的現象，且CMP平坦化也隨之受到影響。

在例如上述機臺的使用過程中，為了使其腔體(Chamber)達到長膜所需的最優環境，清潔(Clean)過程是必不可少的環節。清潔用于清除沉積在腔體內的薄膜。在對上述機臺的腔體進行清潔時，通常會采用將PEC(AlN材質硅片)放在ESC表面的方式，用于保護ESC免受等離子體(Plasma)的轟擊。

HDP PSG制程清潔一般包括兩種方式，一種是直接在腔體內使用HF(高頻發生器)解離NF₃產生F離子等離子體進行清潔(稱之為Bright clean)，其清潔作用強，用以去除腔體內的大塊薄膜；為了減少HF對ESC表面的損傷，延長ESC的使用壽命，會將PEC覆蓋在ESC表面予以保護。另一種是使用RPS(遠程等離子體系統)將解離好的F離子等離子體導入到腔體內進行清潔(稱之為Dark clean)，其清潔作用較弱，用以去除腔體內Bright clean時等 離子體難以到達的邊角位置的薄膜；由于沒有了HF的使用，因而是將PEC與ESC分開設置，使PEC與ESC表面之間具有一定的距離。

ESC用于吸附晶圓(Wafer)，并對晶圓實現控溫控制。晶圓在實際長膜時，使用ESC吸緊晶圓。ESC的表面具有密布的微孔，即通過使ESC的表面具有一定的粗糙度，使得晶圓與ESC之間存在一定的縫隙，以形成氣體流道，可以通過控制在晶圓與ESC之間流入He(氦氣)的量，來達到對晶圓控溫的目的。

其中，在進行Dark clean時，一些副產物會從晶圓與ESC之間的距離進入，并聚集在ESC的邊緣被ESC表面的微孔所吸附，從而將ESC表面該區域的微孔填平而變得光滑，使得晶圓在該部位與ESC表面的吸力變緊。由于ESC中設有冷卻裝置，上述晶圓與ESC表面的吸力狀態，會使得晶圓邊緣的溫度低于晶圓中心的溫度，造成晶圓中心與邊緣的溫度均勻性變差，這會導致晶圓長膜速率的不同，從而使得晶圓薄膜厚度的均一性變差。

由于存在上述問題，在ESC保養期內，ESC邊緣表面將變得越來越光滑，吸力越來越緊，造成該部位He的降溫作用也逐漸變小，導致ESC保養末期，厚度均一性越來越差，即發生厚度均一性持續跳高的現象。此現象在連續跑貨時惡化趨勢尤其明顯。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的上述缺陷，提供一種解決HDP PSG制程厚度均一性持續跳高的方法，以改善晶圓整體的溫度均一性，從而有效抑制厚度均一性長期惡化的趨勢。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種解決HDP PSG制程厚度均一性持續跳高的方法，包括：