專(zhuān)利名稱(chēng)：薄膜沉積與平坦化工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜沉積與平坦化工藝，尤指應(yīng)用于集成電路工藝中的薄膜沉積與平坦化工藝。
在集成電路工藝的演進(jìn)過(guò)程中，組件的微型化與集成化密度的增加是必然的趨勢(shì)，正因如此，多層結(jié)構(gòu)的工藝仍是目前技術(shù)的主流，而對(duì)于多層結(jié)構(gòu)所造成的高寬比(aspect ratio)的地勢(shì)，具有良好填洞能力(gap fill)的薄膜沉積法亦是目前工藝所需大量運(yùn)用的。
請(qǐng)參見(jiàn)

圖1(a)(b)所示，圖中顯示現(xiàn)今業(yè)界廣泛使用的高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法(High Density Plasma Chemical Vapor Deposition，HDPCVD)的工藝過(guò)程，它是利用實(shí)時(shí)的沉積與蝕刻動(dòng)作以使整體的填洞能力獲得改善。以利用硅烷(SiH4)及氧氣(O2)來(lái)沉積二氧化硅(SiO2)薄膜的反應(yīng)為例，當(dāng)在已具有組件構(gòu)造11而使地勢(shì)高低起伏的基板10上沉積二氧化硅(SiO2)薄膜12的同時(shí)，還施以偏壓波頻(Bias RF)來(lái)加速等離子體中的離子(圖中的示例為氬離子Ar+)來(lái)對(duì)二氧化硅(SiO2)薄膜12進(jìn)行離子轟擊，藉此將原來(lái)形成孔洞(Void)的上側(cè)壁破壞(如圖1(a)所示)而填入溝槽中，進(jìn)而形成如圖1(b)所示的剖面圖。
由上述可知，現(xiàn)有的高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法(High Density PlasmaChemical Vapor Deposition，HDPCVD)確實(shí)可以改善薄膜的填洞能力，但是，其表面所形成的三角形狀尖峰構(gòu)造的高度將會(huì)影響后續(xù)化學(xué)機(jī)械研磨法中所使用的研磨液13的分布情況(因研磨液13將被三角形狀尖峰構(gòu)造間的凹陷留置而無(wú)法均勻分布，見(jiàn)圖1(c)的所示)，進(jìn)而造成進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨法的效果(研磨液的液面高低不均將造成研磨時(shí)間過(guò)長(zhǎng)且效果不理想)，而如何發(fā)展出解決上述缺失的技術(shù)手段為發(fā)展本發(fā)明的一主要目的。
本發(fā)明的一方面是關(guān)于一種薄膜沉積法，可應(yīng)用于一集成電路工藝中，以改善所沉積薄膜的平坦程度，其特點(diǎn)是，所述薄膜沉積法的步驟包括提供一已具有組件構(gòu)造而使地勢(shì)高低起伏的基板，于所述基板上形成一薄膜，并于所述薄膜形成之際進(jìn)行一離子轟擊以增進(jìn)所述薄膜的填洞能力，而于停止上述薄膜的形成后，再持續(xù)所述離子轟擊達(dá)一特定時(shí)間。
其中，形成所述薄膜的方式較佳是采用一化學(xué)氣相沉積法完成。所述薄膜較佳為一二氧化硅層。所述離子轟擊較佳以提供偏壓波頻(Basic Radio-Frequency)使一等離子體中的離子加速撞擊所述薄膜的方式所完成。所述離子較佳是選自于氬離子、氦離子或氧離子。
本發(fā)明的另一方面是關(guān)于一種高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法，可應(yīng)用于一集成電路工藝中，其是用以于一地勢(shì)高低起伏的基板上方形成一薄膜，其特點(diǎn)是，所述薄膜沉積動(dòng)作結(jié)束后，仍在同一機(jī)臺(tái)中持續(xù)進(jìn)行離子轟擊達(dá)一特定時(shí)間，以改善所述薄膜的平坦度。
其中，所述薄膜較佳為一二氧化硅層。所述離子轟擊較佳使用氬離子、氦離子或氧離子來(lái)進(jìn)行轟擊。
本發(fā)明的又一方面是關(guān)于一種薄膜沉積與平坦化工藝，可應(yīng)用于一集成電路工藝中，所述薄膜沉積與平坦化工藝包括的步驟有提供一基板，所述基板上已具有組件構(gòu)造而使地勢(shì)高低起伏，于上述基板上形成一薄膜，并于所述薄膜形成之際進(jìn)行一離子轟擊以增進(jìn)所述薄膜的填洞能力，于停止上述薄膜的形成后，再持續(xù)所述離子轟擊達(dá)一特定時(shí)間，以改善所述薄膜的平坦程度，以及對(duì)所述薄膜進(jìn)行一化學(xué)機(jī)械研磨法，用以完成所述薄膜表面的平坦化。
其中，形成所述薄膜的方式是以一化學(xué)氣相沉積法完成。所述薄膜為一二氧化硅層。所述離子轟擊是以提供偏壓波頻使一等離子體中的離子加速撞擊所述薄膜的方式完成。而所述離子是選自于氬離子、氦離子或氧離子。
采用本發(fā)明的上述技術(shù)方案，可以改善現(xiàn)有手段所形成的三角形狀尖峰構(gòu)造的過(guò)大高度差，而能進(jìn)一步節(jié)省后續(xù)進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨法所需時(shí)間，且不影響其它的組件特性，進(jìn)而解決現(xiàn)有技術(shù)手段的缺點(diǎn)。
為更清楚理解本發(fā)明的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
圖1(a)(b)是現(xiàn)今業(yè)界廣泛使用的高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法(HighDensity Plasma Chemical Vapor Deposition，HDPCVD)的示意圖；圖1(c)是現(xiàn)有手段所造成的三角形狀尖峰構(gòu)造而使研磨液無(wú)法均勻分布的示意圖；圖2(a)(b)(c)是針對(duì)現(xiàn)有高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法(High DensityPlasma Chemical Vapor Deposition，HDPCVD)的缺點(diǎn)所發(fā)展出的本發(fā)明的一較佳實(shí)施例方法的步驟示意圖。
請(qǐng)參見(jiàn)圖2(a)(b)(c)，它們分別是針對(duì)現(xiàn)有高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法(High Density Plasma Chemical Vapor Deposition，HDPCVD)的缺點(diǎn)所發(fā)展出的本發(fā)明的一較佳實(shí)施例方法的步驟示意圖。以利用硅烷(SiH4)及氧氣(O2)來(lái)沉積二氧化硅(SiO2)薄膜的反應(yīng)為例，一開(kāi)始仍以傳統(tǒng)高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法(硅烷流量20~150sccm，氧氣流量100~200sccm，Ar流量0~200sccm，溫度600℃，壓力約1~5mtorr)的方式在已具有組件構(gòu)造21而使地勢(shì)高低起伏的基板20上沉積二氧化硅(SiO2)薄膜22，在此同時(shí)，還施以偏壓波頻(2000W)來(lái)加速等離子體中的離子(可為氬離子、氦離子或氧離子而圖中的示例為氬離子Ar+)來(lái)對(duì)二氧化硅(SiO2)薄膜22進(jìn)行離子轟擊，借此將原來(lái)形成孔洞(Void)的上側(cè)壁破壞(如圖2(a)所示)而填入溝槽中，進(jìn)而改善其填洞能力而形成如圖2(b)所示的剖面圖。在此之前的工藝與現(xiàn)有工藝并無(wú)不同，但為能消除上述動(dòng)作在薄膜表面所形成高度過(guò)高的三角形狀尖峰構(gòu)造而影響到后續(xù)化學(xué)機(jī)械研磨法的效率，在現(xiàn)有沉積二氧化硅(SiO2)薄膜22的動(dòng)作停止后，再進(jìn)行一改善手段，其為仍將所述基板留置于同一機(jī)臺(tái)中且繼續(xù)所述離子轟擊達(dá)一特定時(shí)間，如此將使得原本過(guò)高的三角形狀尖峰構(gòu)造的現(xiàn)象得以改善(如圖2(c)所示)，進(jìn)而使得后續(xù)所進(jìn)行的化學(xué)機(jī)械研磨法的效率大增。
請(qǐng)參見(jiàn)下表所列的數(shù)據(jù)，其是以本發(fā)明手段與現(xiàn)有手段所進(jìn)行的二氧化硅(SiO2)薄膜的沉積及平坦化工藝的比較
由上表可知，以溫度600℃，壓力5豪托(mtorr)環(huán)境條件下進(jìn)行的薄膜沉積與離子轟擊動(dòng)作(即現(xiàn)有的高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法)達(dá)60秒后便進(jìn)行后續(xù)的化學(xué)機(jī)械研磨法，其需要耗費(fèi)255秒方能完成，而且二氧化硅(SiO2)薄膜的剩余厚度達(dá)363埃，均勻度((最大值-最小值)/平均值)％)為271％，而沉積于組件構(gòu)造21上方用以做為蝕刻終止層的氮化硅23厚度則為1142埃。而以相同的環(huán)境條件下進(jìn)行的薄膜沉積與離子轟擊動(dòng)作達(dá)60秒后，停止薄膜沉積動(dòng)作但在同一機(jī)臺(tái)中仍持續(xù)進(jìn)行離子轟擊達(dá)10秒，這樣將使后續(xù)進(jìn)行的化學(xué)機(jī)械研磨法僅需耗費(fèi)179秒便可完成，而且二氧化硅(SiO2)薄膜的剩余厚度僅為76埃，均勻度((最大值-最小值)/平均值)％)提升為177％，而沉積于組件構(gòu)造21上方用以做為蝕刻終止層的氮化硅23厚度則維持在1170埃的水準(zhǔn)。而以相同的環(huán)境條件下進(jìn)行的薄膜沉積與離子轟擊動(dòng)作達(dá)60秒但在同一機(jī)臺(tái)中仍持續(xù)進(jìn)行離子轟擊達(dá)20秒時(shí)，后續(xù)進(jìn)行的化學(xué)機(jī)械研磨法將僅需耗費(fèi)150秒，而二氧化硅(SiO2)薄膜的剩余厚度亦為76埃，均勻度((最大值-最小值)/平均值)％)則為199％，沉積于組件構(gòu)造21上方用以做為蝕刻終止層的氮化硅23厚度則維持在1164埃的水準(zhǔn)。
由上述說(shuō)明可知，本發(fā)明確實(shí)可以改善現(xiàn)有手段所造成三角形狀尖峰構(gòu)造的過(guò)大高度差，而能進(jìn)一步節(jié)省后續(xù)進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨法所需時(shí)間，且不影響其它的組件特性，進(jìn)而解決現(xiàn)有技術(shù)手段的缺點(diǎn)而達(dá)成發(fā)展本發(fā)明的主要目的。
權(quán)利要求
1.一種薄膜沉積法，應(yīng)用于一集成電路工藝中，其特征在于，包括下列步驟提供一基板，所述基板上已具有組件構(gòu)造而使地勢(shì)高低起伏；于上述基板上形成一薄膜，并于所述薄膜形成之際進(jìn)行一離子轟擊以增進(jìn)所述薄膜的填洞能力；以及停止上述薄膜的形成后，再持續(xù)所述離子轟擊達(dá)一特定時(shí)間，以改善所述薄膜的平坦程度。
2.如權(quán)利要求1所述的薄膜沉積法，其特征在于，形成所述薄膜的方式是采用化學(xué)氣相沉積法完成。
3.如權(quán)利要求2所述的薄膜沉積法，其特征在于，所述薄膜為一二氧化硅層。
4.如權(quán)利要求1所述的薄膜沉積法，其特征在于，所述離子轟擊是以提供偏壓波頻使一等離子體中的離子加速撞擊所述薄膜的方式所完成。
5.如權(quán)利要求4所述的薄膜沉積法，其特征在于，所述離子是選自于氬離子、氦離子或氧離子。
6.一種高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法，應(yīng)用于一集成電路工藝中，其是用以于一地勢(shì)高低起伏的基板上方形成一薄膜，其特征在于所述薄膜沉積動(dòng)作結(jié)束后，仍在同一機(jī)臺(tái)中持續(xù)進(jìn)行離子轟擊達(dá)一特定時(shí)間，以改善所述薄膜的平坦度。
7.如權(quán)利要求1所述的高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法，其特征在于，所述薄膜為一二氧化硅層。
8.如權(quán)利要求1所述的高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法，其特征在于，離子轟擊是使用氬離子、氦離子或氧離子來(lái)進(jìn)行轟擊。
9.一種薄膜沉積與平坦化工藝，應(yīng)用于一集成電路工藝中，其特征在于，包括下列步驟提供一基板，所述基板上已具有組件構(gòu)造而使地勢(shì)高低起伏；于上述基板上形成一薄膜，并于所述薄膜形成之際進(jìn)行一離子轟擊以增進(jìn)所述薄膜的填洞能力；停止上述薄膜的形成后，再持續(xù)所述離子轟擊達(dá)一特定時(shí)間，以改善所述薄膜的平坦程度；以及對(duì)所述薄膜進(jìn)行一化學(xué)機(jī)械研磨法，用以完成所述薄膜表面的平坦化。
10.如權(quán)利要求9所述的薄膜沉積與平坦化工藝，其特征在于，形成所述薄膜的方式是采用一化學(xué)氣相沉積法完成。
11.如權(quán)利要求10所述的薄膜沉積與平坦化工藝，其特征在于，所述薄膜為一二氧化硅層。
12.如權(quán)利要求11所述的薄膜沉積與平坦化工藝，其特征在于，所述離子轟擊是通過(guò)提供偏壓波頻使一等離子體中的離子加速撞擊所述薄膜的方式完成。
13.如權(quán)利要求12所述的薄膜沉積與平坦化工藝，其特征在于，所述離子是選自于氬離子、氦離子或氧離子。
全文摘要
本發(fā)明有關(guān)一種薄膜沉積法,可應(yīng)用于一集成電路工藝中,以改善所沉積薄膜的平坦程度。所述薄膜沉積法的步驟包括:提供一已具有組件構(gòu)造而使地勢(shì)高低起伏的基板,于所述基板上形成一薄膜,并于所述薄膜形成之際進(jìn)行一離子轟擊以增進(jìn)所述薄膜的填洞能力,而于停止上述薄膜的形成后,再持續(xù)所述離子轟擊達(dá)一特定時(shí)間,以改善所述薄膜的平坦程度,以利后續(xù)進(jìn)行的化學(xué)機(jī)械研磨法。
文檔編號(hào)H01L21/316GK1387237SQ0111977
公開(kāi)日2002年12月25日 申請(qǐng)日期2001年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月22日
發(fā)明者施泓林, 阮仲杰, 陳孚銓, 陳安洲 申請(qǐng)人:華邦電子股份有限公司