[发明专利]一种可降低漏电流的氮化硅制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及氮化硅制作工艺，尤其涉及一种可降低漏电流的氮化硅制作方法。

背景技术

在半导体制造领域，金属层中的金属导线通常使用铜镶嵌工艺制成的铜导线，铜原子本身具有较大的扩散系数，但铜易在空气中形成氧化铜薄膜，该氧化铜薄膜可有效阻止铜原子的扩散，但当制作完由铜导线和金属间介质组成的金属层后，还通过等离子增强化学气相沉积(PECVD)工艺在该金属层上制作用于充当层间介质层的氮化硅。当进行PECVD工艺制作氮化硅时，等离子体中由氨气电离出的氢离子会与氧化铜反应生成铜原子和水，铜原子获得能量后发生溅射，发生溅射的铜原子大部分溅射在金属间介质(现通常使用氟硅玻璃)上生成硅酸铜或氟硅酸铜，如此金属间介质的绝缘性能被大大降低，从而导致半导体器件漏电流的增大。

上述PECVD工艺在一PECVD设备中进行，参见图1，其显示了该PECVD设备的组成结构示意图，如图所示，该PECVD设备具有反应腔10，且该PECVD设备通过气体质量流量控制器(MFC)11控制反应气体进入反应腔10，该MFC11与反应腔10间设置有截止阀12，该气体质量流量控制器11还具有内部阀门(未图示)。该反应腔10还通过节流阀13与尾气抽气装置14相连，通过调节节流阀13来控制反应腔10的压力，该节流阀13具有开启角度控制模式和压力控制模式，在开启角度控制模式下，用户设定一开启角度，其可在3至5秒内达到所设定开启角度，在压力控制模式下，用户设定一反应腔压力，当反应腔的实际压力与所设定的反应腔压力差距较大(例如达到400帕斯卡)时，其会需较长的时间(例如至少为15秒)才将反应腔的压力稳定至所设定的反应腔压力，当反应腔的实际压力与所设定的反应腔压力差距较小(例如小于50帕斯卡)时，其在较短的时间(例如为小于5秒)内就可将反应腔的压力稳定至所设定的反应腔压力。反应腔10内还具有电极15和16，电极15和16分别为相对的沐浴头和底部电极，该沐浴头设置在反应腔10顶部且用于产生等离子体和充当电极，该底部电极设置在反应腔10底部且用于置放半导体器件和充电电极。

在如图1所示的PECVD设备中进行PECVD的详细过程为：首先将节流阀13设定为压力控制模式下，且将反应腔压力设定为预设沉积压力，于是通过节流阀13使反应腔压力稳定至该预设沉积压力；然后向反应腔中通入氨气且开启射频电源进行氨气处理工艺，此时该射频电源的功率为120至150瓦，反应腔中两电极间的间距仅为8.89厘米，处理时间为8至10秒；最后进行预沉积和沉积工艺以在半导体器件的金属层上生成氮化硅，此时该射频电源的功率为450瓦，反应腔中的电极15和16间的间距为14至15厘米。

上述PECVD工艺中存在着如下使金属间介质的绝缘性能降低的因素：首先，当在工艺间隙MFC11不使用时气体通过MFC11内部的阀门泄漏至MFC11与反应腔10间，在下次使用MFC11时会出现反应气体过冲，从而造成反应腔内气体分布不均匀，进而会使半导体器件上的有些区域的金属间介质绝缘性能变得非常差，从而会拉低整个半导体器件的绝缘性能；另外，在氨气处理工艺时该反应腔中的两电极间的间距过近其仅为8.89厘米，如此会有更多且更高能量的氢离子与铜导线表面的氧化铜反应，且溅射出更多的铜原子，如此会有更多的铜原子与溅射在金属间介质上生成硅酸铜或氟硅酸铜；再者，上述将节流阀11通过压力控制模式来调节反应腔的压力需较长的时间(最少也需15秒)才将反应腔的压力稳定至该预设沉积压力，如此更加剧了反应腔的不均匀不稳定因素。

因此，如何提供一种可降低漏电流的氮化硅制作方法以缓解氮化硅制作过程中因MFC和反应腔间具有反应气体残留、反应腔需要较长时间才能稳定在预设沉积压力下以及反应腔两电极间的间距过近，从而造成大量的铜原子溅射到金属间介质中，进而造成的金属层的绝缘性能过差且漏电流过大的问题，已成为业界亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可降低漏电流的氮化硅制作方法，通过所述氮化硅制作方法可减小溅射至金属间介质中的铜原子，从而可提高金属层的绝缘性能，并大大降低半导体器件的漏电流。