一种介电薄膜及以高密度电浆沉积介电薄膜之方法

摘要

一种介电薄膜及以高密度电浆沉积介电薄膜之方法，其系利用高密度电浆化学气相沉积法(High Density PlasmaChemical Vapor Deposition；HDP CVD)，以两阶段方式沉积用以当作前金属介电层(Pre-Metal Dielectric；PMD)之介电材料或内金属介电层(Inter-Metal Dielectric；IMD)之介电材料。其中，第二阶段进行期间，将用以加速电浆之射频偏压电力(RF Bias Power)调降，以降低电浆对介电薄膜的伤害，因此可提升制程良率，更可提高薄膜沉积的速率。然而，由于调降射频偏压电力会导致温度下降，因此关闭静电式晶圆座(Electrostatic Chuck)的偏压电压(BiasVoltage)以及静电式晶圆座背面之用以冷却的氦气气流(Backside He Cooling)，使制程温度得以保持与第一阶段相当，同时避免高静电偏压对元件的可能影响，进而确保第二阶段沉积薄膜之品质，更可提升沉积速率。

主权项

1.一种高密度电浆沉积介电薄膜之方法,适用于一化学气相沉积反应室以制造一介电薄膜,其中该化学气相沉积反应室具有一晶圆座,且该晶圆座至少包括一冷却系统,而该高密度电浆沉积介电薄膜之方法至少包括:提供一基材,其中该基材系位于该化学气相沉积反应室之该晶圆座上,而该基材上形成有复数个闸极氧化层与复数个闸极,且该些闸极系位于该些闸极氧化层上;以一第一制程条件形成一第一介电层覆盖该基材、该些闸极氧化层、及该些闸极,其中该第一制程条件包括控制该化学气相沉积反应室之一第一射频解离电力、一第一射频偏压电力、一第一晶圆座偏压电压、以及一第一反应温度,且该第一晶圆座偏压电压系施加在该晶圆座上;以及以一第二制程条件形成一第二介电层覆盖该第一介电层,且该第一介电层与该第二介电层构成该介电薄膜,其中该第二制程条件包括控制该化学气相沉积反应室之一第二射频解离电力、一第二射频偏压电力、一第二晶圆座偏压电压、以及一第二反应温度,且该第二晶圆座偏压电压系施加在该晶圆座上,而控制该化学气相沉积反应室之该第二射频解离电力、该第二射频偏压电力、该第二晶圆座偏压电压、以及该第二反应温度之步骤包括调降该第二射频偏压电力使该第二射频偏压电力小于该第一射频偏压电力,及调整该第二晶圆座偏压电压至一既定电压値,并关闭该冷却系统,以使得该第二反应温度实质等于该第一反应温度。2.如申请专利范围第1项所述之高密度电浆沉积介电薄膜之方法,其中该化学气相沉积反应室为一高密度电浆化学气相沉积反应室。3.如申请专利范围第1项所述之高密度电浆沉积介电薄膜之方法,其中该晶圆座为一静电式晶圆座。4.如申请专利范围第1项所述之高密度电浆沉积介电薄膜之方法,其中该冷却系统为一氦气冷却系统。5.如申请专利范围第1项所述之高密度电浆沉积介电薄膜之方法,其中该第一介电层之材料与该第二介电层之材料为磷矽玻璃(PSG)。6.如申请专利范围第1项所述之高密度电浆沉积介电薄膜之方法,其中该第一介电层之材料与该第二介电层之材料为未掺杂矽玻璃(USG)。7.如申请专利范围第1项所述之高密度电浆沉积介电薄膜之方法,其中该介电薄膜为一前金属介电层(PMD)。8.如申请专利范围第1项所述之高密度电浆沉积介电薄膜之方法,其中该第一介电层之材料与该第二介电层之材料为氟矽玻璃(FSG)。9.如申请专利范围第8项所述之高密度电浆沉积介电薄膜之方法,其中该介电薄膜为一内金属介电层(IMD)。10.如申请专利范围第1项所述之高密度电浆沉积介电薄膜之方法,其中该既定电压値等于0。11.一种高密度电浆沉积介电薄膜之方法,适用于一化学气相沉积反应室以制造一介电薄膜,其中该化学气相沉积反应室至少包括一晶圆座以及与该晶圆座之一电极,且该晶圆座至少包括一冷却系统,而该高密度电浆沉积介电薄膜之方法至少包括:提供一基材,其中该基材系位于该化学气相沉积反应室之该晶圆座上,且该基材上形成有复数个闸极氧化层与复数个闸极,而该些闸极系位于该些闸极氧化层上;以一第一射频偏压电力形成一第一介电层覆盖该基材、该些闸极氧化层、以及该些闸极,其中该第一射频偏压电力系施加在该电极上;以及以一第二射频偏压电力形成一第二介电层覆盖该第一介电层,而该第一介电层与该第二介电层构成该介电薄膜,其中该第二射频偏压电力系施加在该电极上,且形成该第二介电层之步骤包括将施加在该晶圆座之一偏压电压调整至等于0、使该第二射频偏压电力小于该第一射频偏压电力以及关闭该冷却系统。12.如申请专利范围第11项所述之高密度电浆沉积介电薄膜之方法,其中该化学气相沉积反应室为一高密度电浆化学气相沉积反应室。13.如申请专利范围第11项所述之高密度电浆沉积介电薄膜之方法,其中该晶圆座为一静电式晶圆座。14.如申请专利范围第11项所述之高密度电浆沉积介电薄膜之方法,其中该冷却系统为一氦气冷却系统。15.如申请专利范围第11项所述之高密度电浆沉积介电薄膜之方法,其中该第一介电层之材料与该第二介电层之材料为磷矽玻璃。16.如申请专利范围第11项所述之高密度电浆沉积介电薄膜之方法,其中该第一介电层之材料与该第二介电层之材料为未掺杂矽玻璃。17.如申请专利范围第11项所述之高密度电浆沉积介电薄膜之方法,其中该介电薄膜为一前金属介电层。18.如申请专利范围第11项所述之高密度电浆沉积介电薄膜之方法,其中该第一介电层之材料与该第二介电层之材料为氟矽玻璃。19.如申请专利范围第18项所述之高密度电浆沉积介电薄膜之方法,其中该介电薄膜为一内金属介电层。图式简单说明:第1图为绘示习知以高密度电浆化学气相沉积法在基材上沉积介电薄膜之制造流程图;第2图为绘示依据第1图所制造之基材与介电薄膜结构的剖面图;第3图为绘示本发明之一较佳实施例之以高密度电浆化学气相沉积法在基材上沉积介电薄膜之制造流程图;以及第4图为绘示依据第3图所制造之基材与介电薄膜结构的剖面图。