專利名稱：基于硅烷的二氧化硅膜形成方法以及半導(dǎo)體器件制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種基于硅烷的ニ氧化硅膜形成方法，此外，本發(fā)明還涉及ー種采用了該基于硅烷的ニ氧化硅膜形成方法的半導(dǎo)體器件制造方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體加工制造技術(shù)的飛速發(fā)展，當(dāng)前超大規(guī)模集成電路特征尺寸從90nm向65nm、45nm乃至32nm以下發(fā)展時(shí)，エ藝過程中產(chǎn)生的小尺寸的缺陷都會對產(chǎn)品的可靠性和良率產(chǎn)生重要影響，如何降低小尺寸的缺陷將是ー個(gè)重大挑戰(zhàn)。在目前的半導(dǎo)體制造業(yè)中，主流的ニ氧化娃(Si02)薄膜是應(yīng)用材料(Applied Material)和諾發(fā)公司(Novellus)開發(fā)的基于娃燒的娃燒(Silane-Based)氧化物有薄膜；PECVD(Plasma Enhanced ChemicalVapor Deposition,等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)法是利用輝光放電的物理作用來激活化 學(xué)汽相淀積反應(yīng)，從而使得許多高溫下才能進(jìn)行的反應(yīng)在較低溫度下實(shí)現(xiàn)。這種兼?zhèn)湮锢砥嗟矸e和化學(xué)汽相淀積特性的新型制膜方法制備納米級Si02薄膜時(shí)，可使襯底處于較低工作溫度下( 400° C)完成。反應(yīng)方程式SiH4+2N20—>Si02+2H2+2N2目前產(chǎn)品使用諾發(fā)公司(Novellus)開發(fā)的BKM基于硅烷的氧化物薄膜(エ藝條件"PosA 0. 5s, LLwt 3s, LCdl 5s”)作為晶柵的硬掩膜層，當(dāng)特征尺寸到65nm級別時(shí)遭遇了晶圓邊緣(wafer edge)特殊圖形的團(tuán)聚物顆粒(cluster particle) (Size :0. lunTO. 3um)問題。因此，希望能夠提供一種能夠消除晶圓邊緣特殊圖形的團(tuán)聚物顆粒問題、提高工藝的穩(wěn)定性、改善產(chǎn)品的良率的基于硅烷的ニ氧化硅膜形成方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在上述缺陷，提供一種能夠消除晶圓邊緣特殊圖形的團(tuán)聚物顆粒問題、提高工藝的穩(wěn)定性、改善產(chǎn)品的良率的基于硅烷的ニ氧化硅膜形成方法、以及采用了該基于硅烷的ニ氧化硅膜形成方法的半導(dǎo)體器件制造方法。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種基于娃燒的ニ氧化娃膜形成方法包括第一步驟將晶圓放入在反應(yīng)腔中；第ニ步驟通過第一管路通入氣體SiH4，通入第二管路通入氣體N2O ;第三步驟啟動射頻能量；第四步驟關(guān)閉第一管路中氣體SiH4 ;第五步驟在關(guān)閉第一管路中氣體SiH4之后關(guān)閉射頻能量；其中，在所述第五步驟中在關(guān)閉第一管路中氣體SiH4之后關(guān)閉射頻能量的延遲時(shí)間為5秒。優(yōu)選地,在上述基于娃燒的ニ氧化娃膜形成方法中，氣體SiH4與氣體N2O的反應(yīng)方程式SiH4+2N20—>Si02+2H2+2N2。優(yōu)選地，在上述基于硅烷的ニ氧化硅膜形成方法還包括第六步驟薄膜沉積完成后等待。優(yōu)選地，在上述基于硅烷的ニ氧化硅膜形成方法還包括第七步驟S7 :等待之后將晶圓從反應(yīng)腔傳送出負(fù)載鎖定。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種采用了根據(jù)本發(fā)明的第一方面所述的基于硅烷的ニ氧化硅膜形成方法的半導(dǎo)體器件制造方法?；诠柰榈磨搜趸枘ば纬丧ㄋ囍袇?shù)“關(guān)閉第一管路中氣體SiH4之后關(guān)閉射頻能量的延遲時(shí)間”用于控制在第一管路中的特殊氣體SiH4關(guān)閉后射頻能量關(guān)閉的延遲，現(xiàn)有技術(shù)開發(fā)的基于硅烷的ニ氧化硅膜形成程式中該參數(shù)默認(rèn)的設(shè)置是0.5sec，本發(fā)明通過延長關(guān)閉第一管路中氣體SiH4之后關(guān)閉射頻能量的延遲時(shí)間，可以讓腔體中殘留的第一管路中的特殊氣體SiH4充分反應(yīng)，以減少腔體中懸浮的顆粒掉到晶圓上的可能性，由此，優(yōu)化后的基于硅烷的ニ氧化硅膜形成方法，徹底消除了晶圓邊緣特殊圖形的團(tuán)聚物顆粒，有效解決產(chǎn)品中的晶圓邊緣特殊圖形的團(tuán)聚物顆粒問題，提高了產(chǎn)品的良率。


結(jié)合附圖，并通過參考下面的詳細(xì)描述，將會更容易地對本發(fā)明有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優(yōu)點(diǎn)和特征，其中圖I示意性地示出了基于硅烷的ニ氧化硅膜形成方法的流程圖。圖2示意性地示出了本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。需要說明的是，附圖用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。注意，表示結(jié)構(gòu)的附圖可能并非按比例繪制。并且，附圖中，相同或者類似的元件標(biāo)有相同或者類似的標(biāo)號。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚和易懂，下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)描述。發(fā)明人有利地發(fā)現(xiàn)通過將0. 5s的“第一管路A氣體關(guān)閉到RF關(guān)閉的延遲時(shí)間”優(yōu)化到5s，從而可以有效地消除晶圓邊緣特殊圖形的團(tuán)聚物顆粒問題、提高工藝的穩(wěn)定性、改
善產(chǎn)品的良率。下面將具體描述本發(fā)明的原理。圖I示意性地示出了基于硅烷的ニ氧化硅膜形成方法的流程圖。如圖I所示，基于硅烷的ニ氧化硅膜形成方法包括第一步驟SI :將晶圓放入在反應(yīng)腔中；第二步驟S2 :通過第一管路A通入氣體SiH4,通入第二管路B通入氣體N2O ;氣體SiH4 與氣體 N2O 的反應(yīng)方程式SiH4+2N20—>Si02+2H2+2N2;第三步驟S3 :啟動射頻(RF)能量；由此，開始反應(yīng)以進(jìn)行薄膜沉積；第四步驟S4 :關(guān)閉第一管路A中氣體SiH4 ；第五步驟S5 :在關(guān)閉第一管路A中氣體SiH4之后關(guān)閉射頻能量；第六步驟S6 :薄膜沉積完成后等待；第七步驟S7 :等待之后將晶圓從反應(yīng)腔傳送出負(fù)載鎖定?；谀壳暗腘ovellus的基于硅烷的ニ氧化硅膜形成エ藝為例，其中使用控片硅片(Bare wafer),對比了以下4種實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)I :現(xiàn)有條件的基于硅烷的ニ氧化硅膜エ藝，即エ藝條件“PosA 0. 5s, LLwt3s, LCdl 5s”實(shí)驗(yàn)2 :エ藝條件“PosA 5s”的基于硅烷的ニ氧化硅膜形成エ藝實(shí)驗(yàn)3 :エ藝條件“PosA 5s, LLwt 5s”的基于硅烷的ニ氧化硅膜形成エ藝實(shí)驗(yàn)4 :エ藝條件“PosA 5s, LLwt 5s, LCdl 10s”的基于硅烷的ニ氧化硅膜形成エ藝其中PosA(Manifold gas OFF to RF OFF delay)表不第一管路 A 中氣體 SiH4 關(guān)閉到射頻能量關(guān)閉的延遲時(shí)間；即，PosA表示第五步驟S5中在關(guān)閉第一管路A中氣體SiH4之后關(guān)閉射頻能量的延遲時(shí)間。
LLwt (Load lock wait after deposition sequence sec)表不薄膜沉積完成后等待從腔體傳送出負(fù)載鎖定(Load lock)的時(shí)間；LCdl (Line charge delay time to stabilize Manifold A and B gas afterSoak)表不浸潰(Soak)之后第一管路A (氣體SiH4)和第二管路B (氣體N2O)氣體穩(wěn)定的時(shí)間。以上4種實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)2的“PosA 5s”エ藝條件可以徹底消除現(xiàn)有エ藝條件下產(chǎn)生的晶圓邊緣的團(tuán)聚物顆粒；并且實(shí)驗(yàn)2的“ PosA 5s”エ藝條件與實(shí)驗(yàn)3的“ PosA5s, LLwt 5s”エ藝條件以及實(shí)驗(yàn)4的エ藝條件“PosA 5s, LLwt5s, LCdl 10s”可以取得一致的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。充分地說明實(shí)驗(yàn)2的“PosA 5s”エ藝條件是消除晶圓邊緣的團(tuán)聚物顆粒的主因。針對實(shí)驗(yàn)2的“PosA 5s”エ藝條件的改善效果，設(shè)計(jì)了以下7種實(shí)驗(yàn)來確認(rèn)PosA的最佳的エ藝窗ロSlotl :現(xiàn)有條件的基于硅烷的ニ氧化硅膜形成エ藝，即エ藝條件“PosAO. 5s, LLwt3s, LCdl 5s”Slot2 :エ藝條件“PosA Is”的基于硅烷的ニ氧化硅膜形成エ藝Slot3 :エ藝條件“PosA 2s”的基于硅烷的ニ氧化硅膜形成エ藝Slot4 :エ藝條件“PosA 3s”的基于硅烷的ニ氧化硅膜形成エ藝Slot5 :エ藝條件“PosA 4s”的基于硅烷的ニ氧化硅膜形成エ藝Slot22 :エ藝條件“PosA 5s”的基于硅烷的ニ氧化硅膜形成エ藝Slot24 :エ藝條件“PosA 8s”的基于硅烷的ニ氧化硅膜形成エ藝圖2示意性地示出了本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)中對エ藝程式中的參數(shù)“ PosA”的優(yōu)化是消除晶圓邊緣的團(tuán)聚物顆粒的主因。PosAエ藝窗ロ的實(shí)驗(yàn)表明エ藝條件“PosA 5s”可以獲得與エ藝條件“PosA 8s” 一致的改善效果，充分說明エ藝條件“ PosA 5s”是最佳的條件設(shè)置?；诠柰榈磨搜趸枘ば纬丧ㄋ囍蠵osA參數(shù)用于控制在第一管路A中的特殊氣體SiH4關(guān)閉后RF關(guān)閉的延遲，諾發(fā)公司(Novell us)開發(fā)的BKM基于硅烷的ニ氧化硅膜形成程式中PosA參數(shù)默認(rèn)的設(shè)置是0. 5sec,通過延長PosA可以讓腔體中殘留的第一管路A中的特殊氣體SiH4充分反應(yīng)，以減少腔體中懸浮的顆粒掉到晶圓上的可能性，基于分組實(shí)驗(yàn)DOE的結(jié)果,在PosA=5sec的條件下獲得最優(yōu)化的結(jié)果。采用“PosA 5s”優(yōu)化條件的基于硅烷的二氧化硅膜用于控片硅片和產(chǎn)品，通過SP2和在線產(chǎn)品的實(shí)時(shí)缺陷監(jiān)控，均表明優(yōu)化后的基于硅烷的二氧化硅膜形成方法，徹底消除了晶圓邊緣特殊圖形的團(tuán)聚物顆粒，有效解決產(chǎn)品中的晶圓邊緣特殊圖形的團(tuán)聚物顆粒問題，提聞了廣品的良率。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明還提供了一種采用了上述基于硅烷的二氧化硅膜形成方法的半導(dǎo)體器件制造方法?？梢岳斫獾氖牵m然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而上述實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明。對于任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對 以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于娃燒的二氧化娃膜形成方法，其特征在于包括 第一步驟將晶圓放入在反應(yīng)腔中； 第二步驟通過第一管路通入氣體SiH4，通入第二管路通入氣體N2O ； 第三步驟啟動射頻能量； 第四步驟關(guān)閉第一管路中氣體SiH4 ； 第五步驟在關(guān)閉第一管路中氣體SiH4之后關(guān)閉射頻能量； 其中，在所述第五步驟中在關(guān)閉第一管路中氣體SiH4之后關(guān)閉射頻能量的延遲時(shí)間為5秒。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于娃燒的二氧化娃膜形成方法，其特征在于，氣體SiH4與氣體 N2O 的反應(yīng)方程式SiH4+2N20—>Si02+2H2+2N2。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于硅烷的二氧化硅膜形成方法，其特征在于還包括第六步驟薄膜沉積完成后等待。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于硅烷的二氧化硅膜形成方法，其特征在于還包括第七步驟S7 :等待之后將晶圓從反應(yīng)腔傳送出負(fù)載鎖定。
5.一種半導(dǎo)體器件制造方法，其特征在于采用了根據(jù)權(quán)利要求I至4之一所述基于硅烷的二氧化硅膜形成方法。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于硅烷的二氧化硅膜形成方法以及半導(dǎo)體器件制造方法。根據(jù)本發(fā)明的基于硅烷的二氧化硅膜形成方法包括第一步驟將晶圓放入在反應(yīng)腔中；第二步驟通過第一管路通入氣體SiH4，通入第二管路通入氣體N2O；第三步驟啟動射頻能量；第四步驟關(guān)閉第一管路中氣體SiH4；第五步驟在關(guān)閉第一管路中氣體SiH4之后關(guān)閉射頻能量；其中，在所述第五步驟中在關(guān)閉第一管路中氣體SiH4之后關(guān)閉射頻能量的延遲時(shí)間為5秒。本發(fā)明優(yōu)化后的基于硅烷的二氧化硅膜形成方法，徹底消除了晶圓邊緣特殊圖形的團(tuán)聚物顆粒，有效解決產(chǎn)品中的晶圓邊緣特殊圖形的團(tuán)聚物顆粒問題，提高了產(chǎn)品的良率。
文檔編號H01L21/033GK102800569SQ20121033551
公開日2012年11月28日 申請日期2012年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月11日
發(fā)明者易義軍, 陳建維, 張旭升 申請人:上海華力微電子有限公司