專利名稱：半導體元件的阻擋層孔洞消除方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導體元件的阻擋層孔洞消除方法，特別是涉及一種先使用氬氣進行濺射來消除阻擋層孔洞，然后再進行高密度等離子體化學氣相沉積以形成一介電層的方法。
在邏輯元件的半導體制造技術(shù)中，一般在多晶硅柵極及硅化金屬層形成后，會在元件上形成一阻擋層，接著，在阻擋層之上再形成一介電層。
一般而言，現(xiàn)有的阻擋層通常利用等離子體加強化學氣相沉積(PECVD)法來形成，而介電層通常利用高密度等離子體加強化學氣相沉積(HDPCVD)法來形成。
在現(xiàn)有的半導體制造技術(shù)中，利用氫化硅(SiH4)與一氧化二氮(N2O)或氫化硅、氨氣(NH3)與氮氣(N2)來進行PECVD，以形成以氧化硅(SixOy)或氮化硅(SixNy)為材料的阻擋層，以便獲得一形成阻擋層的半導體元件。然而，如

圖1所示，在形成柵極11的半導體元件1中的柵極間的間隙12很小，所以當在形成柵極11的半導體元件1上形成阻擋層13時，會在阻擋層13中形成孔洞14(如圖2所示)。接著，利用氫化硅與氧氣(O2)或氫化硅、氧氣與氫化磷(PH3)或氫化硅、氧氣、氫化磷與含硼化合物來進行HDPCVD，以形成以無摻雜硅玻璃(Undoped Silicate Glass，USG)或磷硅玻璃(PhosphosilicateGlass，PSG)或硼磷硅玻璃(Borophosphosilicate Glass，BPSG)為材料的介電層15，以便在阻擋層13上形成一介電層15，如圖3所示。但是當氫化硅與氧氣或氫化硅、氧氣與氫化磷或氫化硅、氧氣、氫化磷與含硼化合物所形成的高密度等離子體濺射阻擋層13時，無法有效率地打開孔洞14，所以最后形成的半導體元件便容易因孔洞14的存在而可能導致可靠性(reliablility)降低。
在現(xiàn)有技術(shù)中，為了減少阻擋層13中的孔洞14，其在進行HDPCVD沉積介電層時，同時通入氫氣，以形成氫氣的高密度等離子體來濺射阻擋層13，進而打開孔洞14，但是，因為進行濺射作用時，同時進行著沉積作用，所以無法有效率地打開阻擋層13的孔洞14。
如上所述，當半導體元件容易因孔洞的存在導致不正常短路時，這些半導體元件便屬于不良品，因而造成半導體元件制造的良率(yield)或可靠度降低，進而增加半導體元件制造的成本，所以如何打開阻擋層的孔洞以形成無孔洞的介電層已經(jīng)是半導體工藝中一個重要的課題。
針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種半導體元件的阻擋層孔洞消除方法，其能夠有效率地消除阻擋層中的孔洞以避免半導體元件的不正常短路或可靠度降低。
如上所述，本發(fā)明的特征為在于一半導體元件形成一阻擋層(BarrierLayer)后，于利用高密度等離子體化學氣相沉積(HDPCVD)法來形成一介電層(Dielectric)的過程中，先利用氬氣進行濺射，進而將阻擋層中的孔洞消除。
為達到上述目的，本發(fā)明提供一種半導體元件的阻擋層孔洞消除方法，其在高密度等離子體化學氣相沉積工藝中，先通入氬氣并施加偏壓使氬氣形成高密度等離子體來對阻擋層進行濺射(Sputter)，以將一阻擋層中的孔洞(Void)打開，然后以高密度等離子體化學氣相沉積法形成一介電層，據(jù)此，當一半導體元件上形成一阻擋層時，則可于介電層形成時，利用等離子體將阻擋層中的孔洞打開，進而消除阻擋層中的孔洞。而且，在本發(fā)明中，其先利用氬氣進行濺射作用，待孔洞被濺射作用打開后，才在阻擋層上進行沉積作用以形成介電層，所以能夠有效率地打開孔洞。
由于依本發(fā)明的半導體元件的阻擋層孔洞消除方法先利用氬氣所形成的高密度等離子體來濺射阻擋層，所以能夠有效率地打開阻擋層中的孔洞，來避免半導體元件因孔洞所產(chǎn)生的不正常短路。
以下結(jié)合附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。附圖中圖1至圖3為示意圖，顯示現(xiàn)有技術(shù)中形成阻擋層與介電層的半導體元件的剖面圖；以及圖4至圖6為示意圖，顯示本發(fā)明優(yōu)選實施例的半導體元件的阻擋層孔洞消除方法中半導體元件的剖面圖。
附圖標號說明1半導體元件11柵極12間隙13阻擋層
14孔洞15介電層2半導體元件21柵極22間隙23阻擋層24孔洞25介電層以下將參照相關(guān)圖示說明本發(fā)明優(yōu)選實施例的半導體元件的阻擋層孔洞消除方法，其中，相同的元件將以相同的參照符號加以說明。
請參照圖4與圖5所示，本發(fā)明優(yōu)選實施例的半導體元件的阻擋層孔洞消除方法是在一半導體元件形成一阻擋層后，在利用高密度等離子體化學氣相沉積法來形成一介電層的過程中，將阻擋層中的孔洞消除，其方法是先通入氬氣并施加偏壓使氬氣形成高密度等離子體來對阻擋層進行濺射作用，以打開阻擋層中的孔洞，然后以高密度等離子體化學氣相沉積法形成一介電層。
例如，在形成柵極21的半導體元件2上形成阻擋層23時，由于形成柵極21的半導體元件2中的間隙很小，所以會在阻擋層23中形成孔洞24，在本實施例中，其先通入氬氣并施加偏壓使氬氣形成高密度等離子體來對阻擋層23進行濺射作用，所以能夠有效率地打開孔洞24，其中氬氣的流量為50sccm至400sccm，所施加的偏壓為1000V至4000V，進行濺射作用的時間為1秒至3秒。上述的偏壓是由高密度等離子體化學氣相沉積設(shè)備中的無線電頻率(RF)產(chǎn)生器所產(chǎn)生。另外，通入氬氣進行濺射時，只進行濺射作用而沒有沉積作用，以專注于孔洞24的消除，而不會受到沉積作用的干擾。
接著，如圖6所示，進行介電層25的高密度等離子體化學氣相沉積，其沉積作用的時間依介電層25的厚度做決定，在本實施例中介電層25可以為內(nèi)介電層(Inter Layer Dielectric，ILD)或前金屬介電層(Pre-Metal Dielectric，PMD)。所以能夠確保在消除孔洞24之后，才進行介電層25的沉積。
綜上所述，由于本發(fā)明的半導體元件的阻擋層孔洞消除方法是于高密度等離子體化學氣相沉積工藝中，先通入氬氣并施加偏壓使氬氣形成高密度等離子體來對阻擋層進行濺射，以將一阻擋層中的孔洞打開，然后以高密度等離子體化學氣相沉積法形成一介電層，所以能夠利用等離子體將阻擋層中的孔洞打開，進而消除阻擋層中的孔洞，來避免半導體元件因孔洞所產(chǎn)生的不正常短路。
以上所述的本發(fā)明優(yōu)選實施例僅為舉例性而非限制性，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神與范疇下，所進行的等效變化與修飾均應(yīng)包括本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導體元件的阻擋層孔洞消除方法至少包括步驟通入氬氣并施加偏壓使氬氣形成高密度等離子體來對該阻擋層進行濺射，以打開該阻擋層中的孔洞；以及以高密度等離子體化學氣相沉積法形成一介電層。
2.如權(quán)利要求1所述的半導體元件的阻擋層孔洞消除方法，其中上述的偏壓為1000V至4000V。
3.如權(quán)利要求1所述的半導體元件的阻擋層孔洞消除方法，其中上述的氬氣的流量為50sccm至400sccm。
4.如權(quán)利要求1所述的半導體元件的阻擋層孔洞消除方法，其中上述的進行該濺射的濺射時間為1秒至3秒。
5.如權(quán)利要求1所述的半導體元件的阻擋層孔洞消除方法，其中上述以高密度等離子體化學氣相沉積法形成該介電層的濺射/沉積比為2.0至8.0。
6.如權(quán)利要求1所述的半導體元件的阻擋層孔洞消除方法，其中上述的阻擋層為氮化硅(Si3N4)層。
7.如權(quán)利要求1所述的半導體元件的阻擋層孔洞消除方法，其中上述的阻擋層為多硅基氧化物(Silicon Rich Oxide，SRO)層。
8.如權(quán)利要求1所述的半導體元件的阻擋層孔洞消除方法，其中上述的介電層為內(nèi)介電層(Inter Layer Dielectric，ILD)。
9.如權(quán)利要求1所述的半導體元件的阻擋層孔洞消除方法，其中上述的介電層為前金屬介電層(Pre-Metal Dielectric，PMD)。
全文摘要
一種半導體元件的阻擋層孔洞消除方法,其是在高密度等離子體化學氣相沉積(HDPCVD)工藝中,先通入氬氣并施加偏壓使氬氣形成高密度等離子體來對阻擋層(BarrierLayer)進行濺射(Sputter),以將一阻擋層中的孔洞(Void)打開,然后以高密度等離子體化學氣相沉積法形成一介電層(Dielectric),據(jù)此,當一半導體元件上形成一阻擋層時,則可在介電層形成時,利用等離子體將阻擋層中的孔洞打開,進而消除阻擋層中的孔洞。
文檔編號H01L21/285GK1380686SQ01116580
公開日2002年11月20日 申請日期2001年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月16日
發(fā)明者林平偉, 高明寬, 謝丞忠 申請人:矽統(tǒng)科技股份有限公司