技术领域
[0001] 本
发明涉及
半导体制造领域，特别涉及一种掺氟的氧化硅薄膜的形成方法。 背景技术
[0002] 在超大规模集成
电路工艺中，有着热
稳定性、抗湿性的
二氧化硅一直是金属互连 线路间使用的主要绝缘材料，金属
铝则是芯片中电路互连
导线的主要材料。然而，相对于元 件的微型化及集成度的增加，电路中导体连线数目不断的增多，使得导体连线架构中的电 阻（R)及电容（C)产生寄生效应，造成严重的传输延迟（RC Delay)，在130纳米及更先进的 技术中成为电路中讯号传输速度受限的主要因素。
[0003] 因此，
现有技术在半导体工艺中采用新的低
电阻材料
铜和低
介电常数的介电材料 如掺氟的氧化硅（FSG，Fluorine-doped Silicon Dioxide)以降低传输延迟。
[0004] 所述掺氟的氧化硅通常采用高
密度等离子
化学气相沉积（High Density Plasma Chemical Vapor Deposition,HDP CVD)形成，高密度等
离子化学气相沉积的主要优点是可 以在较低的沉积
温度下，制备出掺氟的氧化硅薄膜，但是所述采用高密度等离子化学气相 沉积在衬底表面形成的掺氟的氧化硅薄膜，表面通常会形成大量的
缺陷。
发明内容
[0005] 本发明解决的问题是降低掺氟的氧化硅薄膜表面的缺陷数量。
[0006] 为解决上述问题，本发明提供一种掺氟的氧化硅薄膜的形成方法，包括：提供化学 气相沉积设备，在所述化学气相沉积设备的反应腔室表面形成
覆盖层，所述覆盖层在腔室 不同的
位置厚度不同，所述覆盖层的厚度与氟离子在反应腔室不同的位置减薄覆盖层的速 率对应；提供衬底，在所述形成有覆盖层的腔室内，在衬底表面形成掺氟的氧化硅薄膜
[0007] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：在形成掺氟的氧化硅层之前，在所述反应 腔室表面形成覆盖层，所述覆盖层在腔室不同的位置厚度不同，所述覆盖层的厚度与氟离 子在反应腔室不同的位置减薄覆盖层的速率对应，所述覆盖层为两层或者两层以上堆叠结 构；使得覆盖层在形成掺氟的氧化硅层工艺中，不会出现反应腔室表面局部的覆盖层被腐 蚀耗尽，进而暴露出腔室表面的陶瓷氧化铝的现象，从而降低了在形成掺氟的氧化硅层工 艺中掺氟的氧化硅层表面的缺陷数量，另一方面，由于不会出现反应腔室表面局部的覆盖 层被
腐蚀耗尽，进而暴露出腔室表面的陶瓷氧化铝，所述覆盖层的形成
频率也会降低，从而 提高了形成掺氟的氧化硅层的效率。
附图说明
[0008] 图1是本发明的掺氟的氧化硅薄膜的形成方法的流程示意图；
[0009] 图2是本发明的掺氟的氧化硅薄膜的形成方法中在反应腔室表面形成覆盖层的 示意图；
[0010] 图3是本发明的掺氟的氧化硅薄膜的形成方法中提供的衬底示意图；[0011] 图4是在图3所示衬底上形成掺氟的氧化硅薄膜的示意图。 具体实施方式
[0012] 由背景技术可知，现有工艺形成的掺氟的氧化硅薄膜表面通常会形成大量的缺 陷，使得采用了掺氟的氧化硅薄膜工艺的集成电路工艺良率较低，本发明的
发明人经过大 量的实验，发现采用了掺氟的氧化硅薄膜工艺的集成电路工艺良率较低是由于形成的掺氟 的氧化硅薄膜表面形成有微粒污染。
[0013] 发明人进一步研究发现，所述形成的掺氟的氧化硅薄膜工艺通常采用化学气相沉 积（Chemical Vapor Deposition, CVD)设备进行，将需要沉积掺氟的氧化硅薄膜的衬底放 置于化学气相沉积设备的腔室并沉积掺氟的氧化硅薄膜，所述腔室通常采用陶瓷氧化铝制 备形成，在沉积掺氟的氧化硅薄膜过程中，氟离子会与腔室的陶瓷氧化铝反应，形成含有铝 和氟的化合物杂质，所述杂质在沉积掺氟的氧化硅薄膜过程中会在衬底表面形成缺陷，所 述缺陷为微粒污染的一种。
[0014] 为此，现有的沉积掺氟的氧化硅薄膜工艺会在沉积掺氟的氧化硅薄膜之前，执行 在腔室表面形成覆盖层步骤，从而使得在沉积掺氟的氧化硅薄膜时，氟离子不会直接
接触 腔室的陶瓷氧化铝，降低了掺氟的氧化硅薄膜过程在衬底表面形成缺陷的数量，但本发明 的发明人经过大量的工作，发现现有的形成在腔室表面的覆盖层只是控制时间在腔室表面 覆盖一层覆盖层，所述覆盖层在腔室不同地方的厚度无法精确控制，所述覆盖层均一性不 好，简单地说，在腔室的某些地方覆盖层会厚一些，在某些地方覆盖层会薄一些，而在沉积 掺氟的氧化硅薄膜时，氟离子会减薄覆盖层，在覆盖层薄的地方，会很容易暴露出腔室的氧 化铝陶瓷，由之前叙述可知，氟离子会与腔室的陶瓷氧化铝反应，形成铝和氟的化合物杂 质，导致掺氟的氧化硅薄膜缺陷数量上升。本发明的发明人进一步发现，在沉积掺氟的氧化 硅薄膜的过程中，氟离子减薄覆盖层在腔室不同位置，减薄的速率会不一样，氟离子减薄速 率快的地方，很容易就暴露出腔室的陶瓷氧化铝，同样的，氟离子会与腔室的陶瓷氧化铝反 应，形成铝和氟的化合物杂质，导致掺氟的氧化硅薄膜缺陷数量上升。
[0015] 为此，本发明提出一种掺氟的氧化硅薄膜的形成方法，在下面的描述中阐述了很 多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来 实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下 面公开的具体实施的限制。
[0016] 其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明
实施例时，为便于说明，表 示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是实例，其在此不应 限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0017] 图1是本发明掺氟的氧化硅薄膜的形成方法的流程示意图，具体包括如下步骤：
[0018] 步骤101，提供化学气相沉积设备，对化学气相沉积设备的反应腔室执行清洁步 骤；
[0019] 步骤102，在所述反应腔室表面形成覆盖层，所述覆盖层在腔室不同的位置厚度不 同，所述覆盖层的厚度与氟离子在反应腔室不同的位置减薄覆盖层的速率对应，所述覆盖 层为两层或者两层以上堆叠结构；
[0020] 步骤103，提供衬底，在所述形成有覆盖层的腔室内，在衬底表面形成掺氟的氧化硅薄膜。
[0021] 下面结合附图，对本发明的掺氟的氧化硅薄膜的形成方法进行详细说明。
[0022] 如步骤101所述，提供化学气相沉积设备，在本实施例中，所述化学气相沉积设备 为高密度等离子化学气相沉积设备，需要特别指出的是，可以形成掺氟的氧化硅薄膜的化 学气相沉积设备均落入本发明的精神和范围。
[0023] 所述化学气相沉积设备用于形成掺氟的氧化硅薄膜，在现有工艺中，在使用化学 气相沉积设备沉积薄膜的过程中，在衬底表面形成薄膜的同时，也会在腔室表面形成附着 薄膜，所述附着薄膜沉积到一定厚度，附着薄膜的颗粒会在沉积过程中掉落在衬底表面，形 成缺陷；通常在沉积一定次数的薄膜之后，会执行清洁步骤；所述清洁步骤用以去除形成 在反应腔室表面的附着薄膜。
[0024] 所述清洁步骤的原理为采用氟离子与附着薄膜反应，以去除形成在反应腔室表面 的附着薄膜，所述清洁步骤的具体参数为：反应腔室压
力为4毫托至5毫托，反应功率为 4000瓦，反应气体为NF3,辅助气体为Ar，NF3流量为每分钟1000标准立方厘米至每分钟 2000标准立方厘米，Ar流量为每分钟0标准立方厘米至每分钟2000标准立方厘米。
[0025] 现有的技术会在执行清洁步骤后，在腔室表面的形成一层覆盖层，所述覆盖层在 腔室不同地方的厚度无法精确控制，在后续的形成掺氟的氧化硅薄膜步骤中，氟离子减薄 覆盖层在腔室不同位置，减薄的速率会不一样，氟离子减薄速率快的地方，很容易就暴露出 腔室的陶瓷氧化铝，同样的，氟离子会与腔室的陶瓷氧化铝反应，形成含铝和氟的化合物杂 质，导致掺氟的氧化硅薄膜缺陷数量上升。
[0026] 对此，参考图2，本发明在所述反应腔室10表面形成覆盖层20，所述覆盖层20材 料选自氧化硅，所述覆盖层20在腔室不同的位置厚度不同，所述覆盖层的厚度与氟离子在 腔室10不同的位置减薄覆盖层20的速率对应，在腔室10表面氟离子减薄覆盖层20速率 高的区域，覆盖层20的厚度厚，在腔室10表面氟离子减薄覆盖层20速率低的区域，覆盖层 20的厚度薄。
[0027] 所述氟离子在腔室10不同的位置减薄覆盖层20的速率可以由设备供应商提供也 可以通过实际的氟离子减薄腔室10不同的位置的覆盖层20实验测试得到。
[0028] 所述氟离子在腔室10不同的位置减薄覆盖层20实验测试可以在腔室10表面形 成覆盖层20，执行形成掺氟的氧化硅薄膜工艺，通过测试覆盖在腔室10表面覆盖层20的减 薄厚度，得到氟离子减薄覆盖层20的速率。
[0029] 为了形成所述厚度与氟离子在腔室10不同的位置减薄覆盖层20的速率对应的覆 盖层20，所述覆盖层20为两层或者两层以上堆叠结构。
[0030] 需要特别指出的是，形成所述厚度与氟离子减薄覆盖层20的速率对应的覆盖层 20还可以通过控制反应压力，反应功率，反应气体流量来实现。
[0031] 在本实施例中，所述形成覆盖层20为第一层覆盖层21与第二覆盖层22
叠加结 构，所述第一层覆盖层21形成工艺参数为，反应腔室压力为50毫托，顶部反应功率为2500 至4000瓦，
侧壁反应功率为0至2000瓦，SiH4流量为每分钟150标准立方厘米至每分钟 200标准立方厘米，Ar流量为每分钟100标准立方厘米至每分钟200标准立方厘米，O2流量 为每分钟250标准立方厘米至每分钟350标准立方厘米，反应时间为10秒至30秒；所述第 二层覆盖层22形成工艺参数为反应腔室压力为5至20毫托，顶部反应功率为1000至3000瓦，侧壁反应功率为1000至4000瓦，SiH4流量为每分钟150标准立方厘米至每分钟200标 准立方厘米，Ar流量为每分钟100标准立方厘米至每分钟200标准立方厘米，O2流量为每 分钟250标准立方厘米至每分钟350标准立方厘米，反应时间为10秒至30秒。
[0032] 如步骤103所述，参考图3提供衬底100，所述衬底100可以为多层基片（例如，具 有覆盖
电介质和金属膜的硅衬底）、分级基片、绝缘体上硅基片（SOI)、
外延硅基片、部分处 理的基片（包括集成电路及其他元件的一部分）、
图案化或未被图案化的基片。
[0033] 参考图4，将所述衬底100载入腔室内，在衬底100表面形成掺氟的氧化硅层200。
[0034] 所述形成掺氟的氧化硅层200的具体工艺为：反应腔室压力为5毫托至8毫托，顶 部反应功率为1000瓦至2000瓦，侧壁反应功率为2000瓦至3000瓦，底部功率为2000瓦 至3000瓦，SiH4流量为每分钟20标准立方厘米至每分钟60标准立方厘米，氧气（O2)流量 为每分钟100标准立方厘米至每分钟150标准立方厘米，SiF4流量为每分钟20标准立方厘 米至每分钟60标准立方厘米。
[0035] 本发明通过在形成掺氟的氧化硅层200之前，在所述反应腔室表面形成覆盖层， 所述覆盖层在腔室不同的位置厚度不同，所述覆盖层的厚度与氟离子减薄覆盖层的速率对 应，所述覆盖层为两层或者两次以上堆叠结构；使得覆盖层在形成掺氟的氧化硅层200工 艺中，不会出现反应腔室表面局部的覆盖层被腐蚀暴露出腔室表面的陶瓷氧化铝，从而降 低了在形成掺氟的氧化硅层200工艺中掺氟的氧化硅层200表面的缺陷数量，另一方面，由 于不会出现反应腔室表面局部的覆盖层被腐蚀暴露出腔室表面的陶瓷氧化铝，所述覆盖层 的形成频率也会降低，从而提高了形成掺氟的氧化硅层200的效率。
[0036] 虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术 人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与
修改，因此本发明的保护范围应 当以
权利要求所限定的范围为准。
