專利名稱：Pecvd裝置及半導體器件的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導體制造技術(shù)領(lǐng)域，更為具體的，本發(fā)明涉及一種PECVD裝置及利用PECVD裝置形成半導體器件的形成方法。
背景技術(shù)：
目前,在半導體器件的后段(back-end-of-line, BE0L)工藝中，制作半導體集成電路時，當半導體器件形成之后，需要在半導體器件層之上形成金屬互連層。其中，每層金屬互連層包括金屬互連線和絕緣材料層，這就需要對上述絕緣材料層制造溝槽和連接孔，然后在上述溝槽和連接孔內(nèi)沉積金屬，沉積的金屬構(gòu)成金屬互連線，一般選銅作為金屬互連線材料。絕緣材料層包括刻蝕停止層，如氮化硅層，還包括形成在刻蝕停止層上的層間介質(zhì)層。與刻蝕停止層上的層間介質(zhì)層相比，刻蝕停止層具有低得多的刻蝕速率，可以在后面刻蝕層間介質(zhì)層以形成溝槽和接觸孔時防止過刻蝕，保護位于其下的導電區(qū)域表面不受到損傷?，F(xiàn)有工藝主要采用等離子體增強化學氣相沉積法(Plasma Enhanced ChemicalVapor Deposition,PECVD)沉積刻蝕停止層。參考圖1，為現(xiàn)有工藝通過PECVD沉積刻蝕停止層時PECVD裝置的示意圖，包括:沉積室101、設置于沉積室101底部的加工基座103、位于沉積室101頂部的射頻電極105、進氣通路107和排氣通路109。其中，所述加工基座103用于放置待加工的已形成有MOS器件的襯底111 ;所述進氣通路107用于向沉積室101通入含有刻蝕停止層組成成分的氣體；所述射頻電極105與外部射頻電源連接，能夠在沉積室101內(nèi)放電，將含有刻蝕停止層組成成分的氣體離子化。參考圖2，為利用圖1中PECVD裝置沉積半導體器件中刻蝕停止層的流程圖，包括:S11，將形成有MOS器件的襯底置于沉積室內(nèi)；S12，將含有刻蝕停止層薄膜組成成分的反應氣體通入所述沉積室，并將射頻電極與射頻電源連接，通過射頻電源將含有刻蝕停止層薄膜組成成分的反應氣體形成等離子體，在所述襯底上沉積刻蝕停止層；S13，將形成有刻蝕停止層的襯底由沉積室內(nèi)取出。在對射頻電極加載射頻電源，通過電弧放電使含有刻蝕停止層薄膜組成成分的反應氣體形成等離子體的過程中會產(chǎn)生光子，損傷襯底中MOS器件的柵氧化層，影響所制造半導體器件的性能。同時，含有刻蝕停止層薄膜組成成分的反應氣體在形成等離子體的過程中會產(chǎn)生大量的電荷，進而在襯底表面形成電場，損傷襯底內(nèi)MOS器件的柵氧化層，導致所制造半導體器件性能漂移以及器件的可靠性變差。在公開號為CN101447472A的中國專利申請中還可以發(fā)現(xiàn)更多關(guān)于半導體器件的形成方法。因此，如何在形成刻蝕停止層時避免損傷襯底內(nèi)MOS器件的柵氧化層，就成了亟待解決的問題
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種PECVD裝置及半導體器件的形成方法，改善現(xiàn)有工藝通過PECVD沉積半導體器件的刻蝕停止層時，產(chǎn)生的光子以及在刻蝕停止層表面累積大量的電荷對襯底內(nèi)MOS器件的柵氧化層造成損傷，提高所制造半導體器件的性能。為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種PECVD裝置，包括=PECVD設備和等離子體發(fā)生器，其中，所述等離子發(fā)生器包括氣體入口、等離子體發(fā)生腔、射頻電極和氣體出口，所述等離子體發(fā)生器的氣體出口與PECVD設備連接?？蛇x的，與所述PECVD設備連接的等離子體發(fā)生器為兩個，所述PECVD設備包含兩個進氣通路，所述等離子體發(fā)生器通過氣體出口與PECVD設備的進氣通路連接?？蛇x的，所述PECVD設備包括:沉積室、設置于沉積室底部的加工基座、進氣通路和排氣通路。相應的，本發(fā)明還提供了一種應用上述PECVD裝置的半導體器件的形成方法，包括:將第一反應氣體通入第一等離子體發(fā)生器、將第二反應氣體通入第二等離子體發(fā)生器，分別形成含有等離子體的第一反應氣體和含有等離子體的第二反應氣體；將形成有MOS器件的襯底置于沉積室內(nèi)，并將所述含有等離子體的第一反應氣體和含有等離子體的第二反應氣體通入PECVD設備內(nèi)，通過第一反應氣體和第二反應氣體的化學反應，在所述襯底上沉積刻蝕停止層；將已形成有刻蝕停止層的襯底由PECVD設備內(nèi)取出?？蛇x的，通入所述第一等離子體發(fā)生器中射頻電極的射頻電源的功率在100至1500W范圍內(nèi)；通入所述第二等離子體發(fā)生器中射頻電極的射頻電源的功率在100至1500W范圍內(nèi)?？蛇x的,通入所述第一等離子發(fā)生器的第一反應氣體的流量在100至IOOOsccm范圍內(nèi)；通入所述第二等離子發(fā)生器的第二反應氣體的流量在100至lOOOsccm范圍內(nèi)?？蛇x的，所述刻蝕停止層的材質(zhì)為氮化硅。可選的，所述第一反應氣體為載氣體和含硅氣體的混合氣體；所述第二反應氣體為載氣體和含氮氣體的混合氣體。可選的,載氣體為氦氣或氮氣中的一種。可選的，所述含硅氣體為硅烷、三甲基硅烷或四甲基硅烷中的一種?？蛇x的，所述含氮氣體為氨氣或聯(lián)氨中的一種?？蛇x的，沉積所述刻蝕停止層時PECVD設備內(nèi)的溫度在300至400攝氏度范圍內(nèi)?？蛇x的，沉積所述刻蝕停止層時PECVD設備內(nèi)的壓強在I至7Torr范圍內(nèi)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:本發(fā)明PECVD裝置及應用PECVD裝置的半導體器件的形成方法先將含有刻蝕停止層薄膜組成成分的氣體在離子發(fā)生器內(nèi)通過射頻電源形成等離子體，然后再通入PECVD設備。利用形成等離子體的反應氣體易發(fā)生化學反應的特性，在形成有MOS器件的襯底上通過化學反應形成刻蝕停止層。由于在化學反應的過程中，所述PECVD設備并不進行電弧放電，有效減少了現(xiàn)有利用PECVD裝置或半導體器件的形成方法沉積刻蝕停止層時，因沉積室內(nèi)光子數(shù)太多以及刻蝕停止層上積累電荷數(shù)太多而造成的襯底內(nèi)MOS器件的柵氧化層損傷，提高所制造半導體器件的性能。


圖1為現(xiàn)有工藝通過PECVD沉積刻蝕停止層時PECVD裝置的示意圖；圖2為利用圖1中PECVD裝置沉積半導體器件中刻蝕停止層的流程圖；圖3為本發(fā)明PECVD裝置的一種實施例示意圖；圖4為利用圖3中PECVD裝置形成半導體器件的流程圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其它不同于在此描述的其它方式來實施，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。正如背景技術(shù)部分所述，利用現(xiàn)有PECVD裝置沉積半導體器件的刻蝕停止層時，通過射頻電極將含有刻蝕停止層組成成分的氣體在沉積室內(nèi)形成等離子體時會產(chǎn)生光子、并在刻蝕停止層上累積過多的電荷，沉積室內(nèi)的光子和刻蝕停止層上累積過多的電荷會對襯底內(nèi)MOS器件的柵氧化層造成損傷，進而使得所制造的半導體器件性能發(fā)生漂移、器件的可靠性變差。針對上述問題，發(fā)明人提供了一種PECVD裝置，減少利用PECVD沉積半導體器件中刻蝕停止層時PECVD設備內(nèi)光子數(shù)以及累積于襯底上電荷數(shù)，提高所制造半導體器件的性倉泛。參考圖3，為本發(fā)明PECVD裝置示意圖，包括PECVD設備和兩個等離子體發(fā)生器(第一等離子體發(fā)生器和第二等離子體發(fā)生器)，其中，PECVD設備包括:沉積室201、設置于沉積室201底部的加工基座203、進氣通路207和排氣通路209。所述加工基座203用于放置待加工的形成有MOS器件的襯底211。第一等離子體發(fā)生器包括:等離子體發(fā)生腔301、射頻電極305、氣體入口 307和氣體出口 309。第二等離子體發(fā)生器包括:等離子體發(fā)生腔401、射頻電極405、氣體入口 407和氣體出口 409。所述第一等離子體發(fā)生器的氣體出口309和第二等離子發(fā)生器的氣體出口 409通過PECVD設備的進氣通路207與PECVD設備連接。在具體的實施例中，第一等離子體發(fā)生器的射頻電極305與第二等離子體發(fā)生器的射頻電極405與外部射頻電源(圖未示)連接，分別將通過氣體入口 307和氣體入口 407通入等離子發(fā)生腔301和等離子發(fā)生腔401的反應氣體電離，各自形成包含等離子體的反應氣體。通過第一等離子體發(fā)生器和第二等離子體發(fā)生器形成等離子體的反應氣體分別通過氣體出口 309和氣體出口 409通入PECVD設備的進氣通路207并進入沉積室201。通入沉積室201內(nèi)的、形成等離子體的反應氣體發(fā)生化學反應，在放置于加工基座203上的形成有MOS器件的襯底211上沉積刻蝕停止層。參考圖4，為利用圖3中PECVD裝置形成半導體器件的流程圖，所述方法包括以下步驟:步驟S21，將第一反應氣體通入第一等離子體發(fā)生器、將第二反應氣體通入第二等離子體發(fā)生器，分別形成含有等離子體的第一反應氣體和含有等離子體的第二反應氣體；
步驟S22，將形成有MOS器件的襯底置于PECVD設備內(nèi)，并將所述含有等離子體的第一反應氣體和含有等離子體的第二反應氣體通入PECVD設備內(nèi)，通過化學反應在所述襯底上沉積刻蝕停止層；步驟S23，將已形成有刻蝕停止層的襯底由PECVD設備內(nèi)取出。下面結(jié)合附圖并通過具體實施方式
來進一步說明本發(fā)明半導體器件形成方法的技術(shù)方案。下面結(jié)合圖3中PECVD裝置以在形成有MOS器件的襯底上沉積氮化硅刻蝕停止層來說明本發(fā)明半導體器件的形成方法。所述第一反應氣體為載氣體和含硅氣體的混合氣體，所述第二反應氣體為載氣體和含氮氣體的混合氣體。所述載氣體為氦氣或氮氣中的一種，所述含硅氣體為硅烷、三甲基娃燒或四甲基娃燒中的一種，所述含氮氣體為氨氣或聯(lián)氨中的一種。首先，將第一反應氣體通過第一等離子體發(fā)生器的氣體入口 307通入等離子體發(fā)生腔301，與外部射頻電源(圖未示)連接的射頻電極305通過電弧放電將第一反應氣體電離，形成含有等離子體的第一反應氣體。同理，將第二反應氣體通過第二等離子體發(fā)生器的氣體入口 407通入等離子體發(fā)生腔401，與外部射頻電源(圖未示)連接的射頻電極405通過電弧放電將第二反應氣體電離，形成含有等離子體的第二反應氣體。在具體的實施例中，通入第一等離子體發(fā)生器中射頻電極305的射頻電源的功率在100至1500W范圍內(nèi)，通入第二等離子體發(fā)生器中射頻電極405的射頻電源的功率在100至1500W范圍內(nèi)。通過氣體入口 307通入第一等離子發(fā)生器的第一反應氣體的流量在100至lOOOsccm范圍內(nèi)；通過氣體入口 407通入所述第二等離子發(fā)生器的第二反應氣體的流量在100至IOOOsccm范圍內(nèi)。接著，將待加工的形成有MOS器件的襯底211放置在設置于沉積室201底部的加工基座203上，將含有等離子體的第一反應氣體通過與氣體出口 309連接的進氣通路207進入沉積室201，將含有等離子體的第二反應氣體通過與氣體出口 409連接的進氣通路207進入沉積室201。沉積室201內(nèi)，含有等離子體的第一反應氣體和含有等離子體的第二反應氣體發(fā)生化學反應，在形成有MOS器件的襯底211上沉積刻蝕停止層。沉積氮化硅刻蝕停止層時，PECVD設備中沉積室201內(nèi)的溫度在300至400攝氏度范圍內(nèi)，沉積室201內(nèi)的壓強在I至7Torr范圍內(nèi)。最后，將已形成有氮化硅刻蝕停止層的襯底211由PECVD設備內(nèi)取出。綜上，本發(fā)明提供了一種PECVD裝置及應用PECVD裝置形成半導體器件的形成方法，先將含有刻蝕停止層薄膜組成成分的氣體在離子發(fā)生器內(nèi)通過射頻電源形成等離子體，然后再通入PECVD設備。利用形成等離子體的反應氣體易發(fā)生化學反應的特性，在形成有MOS器件的襯底上通過化學反應形成刻蝕停止層。由于在化學反應過程中，所述PECVD設備并不進行電弧放電，有效減少了現(xiàn)有利用現(xiàn)有PECVD裝置或半導體器件的形成方法沉積刻蝕停止層時，因沉積室內(nèi)光子數(shù)太多以及刻蝕停止層上積累電荷數(shù)太多而造成的襯底內(nèi)MOS器件的柵氧化層損傷，提高所制造半導體器件的性能。雖然本發(fā)明己以較佳實施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應當以權(quán)利要求所限定的范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種PECVD裝置，其特征在于，包括PECVD設備和等離子體發(fā)生器，其中，所述等離子發(fā)生器包括氣體入口、等離子體發(fā)生腔、射頻電極和氣體出口，所述等離子體發(fā)生器的氣體出口與PECVD設備連接。
2.如權(quán)利要求1所述的PECVD裝置，其特征在于，與所述PECVD設備連接的等離子體發(fā)生器為兩個，所述PECVD設備包含兩個進氣通路，所述等離子體發(fā)生器的氣體出口與PECVD設備的進氣通路連接。
3.如權(quán)利要求1所述的PECVD裝置，其特征在于，所述PECVD設備包括:沉積室、設置于沉積室底部的加工基座、進氣通路和排氣通路。
4.一種應用權(quán)利要求2中PECVD裝置的半導體器件的形成方法，其特征在于，包括: 將第一反應氣體通入第一等離子體發(fā)生器、將第二反應氣體通入第二等離子體發(fā)生器，分別形成含有等離子體的第一反應氣體和含有等離子體的第二反應氣體； 將形成有MOS器件的襯底置于PECVD設備內(nèi)，并將所述含有等離子體的第一反應氣體和含有等離子體的第二反應氣體通入PECVD設備內(nèi)，通過第一反應氣體和第二反應氣體的化學反應，在所述襯底上沉積刻蝕停止層； 將已形成有刻蝕停止層的襯底由PECVD設備內(nèi)取出。
5.如權(quán)利要求4所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，通入所述第一等離子體發(fā)生器中射頻電極的射頻電源的功率在100至1500W范圍內(nèi)；通入所述第二等離子體發(fā)生器中射頻電極的射頻電源的功率在100至1500W范圍內(nèi)。
6.如權(quán)利要求4所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，通入所述第一等離子發(fā)生器的第一反應氣體的流量在100至lOOOsccm范圍內(nèi)；通入所述第二等離子發(fā)生器的第二反應氣體的流量在100至IOOOsccm范圍內(nèi)。
7.如權(quán)利要求4所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，所述刻蝕停止層的材質(zhì)為氮化硅。
8.如權(quán)利要求7所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，所述第一反應氣體為載氣體和含硅氣體的混合氣體；所述第二反應氣體為載氣體和含氮氣體的混合氣體。
9.如權(quán)利要求8所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，所述載氣體為氦氣或氮氣中的一種。
10.如權(quán)利要求8所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，所述含硅氣體為硅烷、二甲基娃燒或四甲基娃燒中的一種。
11.如權(quán)利要求8所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，所述含氮氣體為氨氣或聯(lián)氨中的一種。
12.如權(quán)利要求7所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，沉積所述刻蝕停止層時PECVD設備內(nèi)的溫度在300至400攝氏度范圍內(nèi)。
13.如權(quán)利要求7所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，沉積所述刻蝕停止層時PECVD設備內(nèi)的壓強在I至7Torr范圍內(nèi)。
全文摘要
一種PECVD裝置和半導體器件的形成方法，其中，所述PECVD裝置包括PECVD設備和等離子體發(fā)生器，所述等離子發(fā)生器包括氣體入口、等離子體發(fā)生腔、射頻電極和氣體出口，所述等離子體發(fā)生器的氣體出口與PECVD設備連接。所述半導體器件的形成方法形成刻蝕停止層時，將含有刻蝕停止層組成成分的氣體通過等離子體發(fā)生器形成含有等離子體的反應氣體，再通入PECVD設備，通過化學反應在形成有MOS器件的襯底上形成刻蝕停止層。本發(fā)明PECVD裝置和半導體器件的形成方法能夠減少PECVD設備內(nèi)的光子數(shù)以及在刻蝕停止層表面累積的電荷數(shù)，防止光子和電荷對襯底內(nèi)MOS器件的柵氧化層造成損傷，提高所制造半導體器件的性能。
文檔編號H01J37/32GK103117201SQ20111036607
公開日2013年5月22日 申請日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月17日
發(fā)明者周鳴 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司