[發明專利]一種改善PETEOS薄膜缺陷的方法和半導體結構

在審

• 申請號: 201611063548.6
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN106783535A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 高升;曾慶鍇;劉聰;張莉;萬先進
• 申請（專利權）人: 武漢新芯集成電路制造有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L27/11521;H01L27/11568
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司11212
• 代理人: 楊立,李蕾

技術領域

本發明涉及半導體集成電路制造領域，特別涉及一種改善PETEOS薄膜缺陷的方法和半導體結構。

背景技術

近年來，以TEOS(正硅酸乙酯)和氧氣作為原料，采用PECVD(等離子體增強化學氣相沉積)沉積PETEOS(等離子體增強正硅酸乙脂)薄膜的技術在半導體集成電路工藝中越來越受到重視。采用TEOS和氧氣為原料生長PETEOS薄膜的優點之一就是臺階覆蓋性好，因其TEOS表面的遷移率大，可避免低密度區域或者空洞的產生。PETEOS工藝的另一優點是由于用等離子體激活，沉積薄膜的溫度降低，因此被廣泛運用到半導體器件的金屬層互連上。半導體器件自對準雙重曝光工藝整合技術可實現小于光刻機極限尺寸的曝光圖形，底部PETEOS介質薄膜質量對該方法起決定性作用。底部的PETEOS介質薄膜質量好，在其表面生長的其他介質薄膜質量就好。

但是現有的技術生長的PETEOS薄膜表面存在較多的小丘缺陷，小丘的粒徑和顆數導致在PETEOS薄膜表面生長的其他介質薄膜層質量變差，從而導致其他介質薄膜表面質量無法滿足現有雙重曝光技術工藝節點的要求。因此如何獲得一種表面小丘缺陷少的PETEOS薄膜，并且滿足現有雙重曝光工藝技術要求就顯得十分必要。

發明內容

本發明提供了一種改善PETEOS薄膜缺陷的方法和半導體結構，解決了以上所述的技術問題。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種改善PETEOS薄膜缺陷的方法，包括以下步驟:

步驟1，在半導體襯底上沉積形成PETEOS薄膜；

步驟2，向所述半導體襯底所在的工藝腔室內通入第一反應氣體和第二反應氣體，對第一反應氣體和第二反應氣體的混合氣體進行激發形成等離子體，利用所述等離子體對PETEOS薄膜的上表面進行等離子體處理；所述第一反應氣體為氧化性氣體，所述第二反應氣體為惰性氣體或氮氣。

本發明的有益效果是：本發明的技術方案通過對PETEOS薄膜遠離所述半導體襯底的表面進行等離子體處理，可增加薄膜表面活性，有效降低薄膜表面氫鍵含量，從而改善薄膜表面小丘缺陷，滿足現有雙重曝光工藝技術節點要求。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，所述第一反應氣體為氧氣或者臭氧。

采用上述進一步方案的有益效果：本進一步技術方案的第一反應氣體采用氧氣或者臭氧，能產生氧等離子，可以增加PETEOS薄膜表面活性,降低PETEOS薄膜表面的氫鍵含量，從而改善PETEOS薄膜表面小丘缺陷。

進一步，所述第二反應氣體為氮氣、氦氣和氬氣的任意一種或者多種組合。

采用上述進一步方案的有益效果：本進一步技術方案采用氮氣、氦氣和氬氣的任意一種或者多種組合作為第二反應氣體，通過控制第二反應氣體的流量來控制等離子體的強度和范圍，并調節腔體內壓強，達到去除PETEOS薄膜表面的小丘缺陷目的。

進一步，步驟2中，工藝腔室內壓力范圍為1torr～15torr，工藝腔室中射頻源的射頻功率范圍為200W～1000W，工藝腔室內溫度范圍為200℃～600℃，第一反應氣體的流量范圍為100sccm～12000sccm，第二反應氣體的流量范圍為100sccm～10000sccm，等離子體處理的工藝時間范圍為2s～20s。

采用上述進一步方案的有益效果是：本進一步技術方案中，所述第一反應氣體為氧氣或者臭氧，所述第二反應氣體為氮氣、氦氣和氬氣的任意一種或者多種組合，所述工藝腔室內壓力范圍為1torr～15torr，比如3torr、5torr、7torr、10torr或12torr等；工藝腔室中射頻源的射頻功率范圍為200W～1000W，例如，射頻功率為100W、200W、350W、500W、790W或者850W等；工藝腔室內溫度范圍為200℃～600℃，例如腔體溫度為300℃、400℃或500℃等；所述第一反應氣體的流量范圍為100sccm～12000sccm，比如1000sccm、3000sccm、6000sccm、8000sccm等等；所述第二反應氣體的流量范圍為100sccm～10000sccm，比如1000sccm、3000sccm、6000sccm或8000sccm；所述等離子體處理的工藝時間為2s～20s，例如工藝時間為3s、5s、8s或15s等。采用上述工藝參數，可以進一步降低PETEOS薄膜表面氫鍵含量，使PETEOS薄膜表面小丘缺陷更少。

進一步，當第一反應氣體為氧氣時,氧氣的流量范圍為1000sccm～6000sccm。