专利名称：Pecvd装置及半导体器件的形成方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造技术领域，更为具体的，本发明涉及一种PECVD装置及利用PECVD装置形成半导体器件的形成方法。
背景技术：
目前,在半导体器件的后段(back-end-of-line, BE0L)工艺中，制作半导体集成电路时，当半导体器件形成之后，需要在半导体器件层之上形成金属互连层。其中，每层金属互连层包括金属互连线和绝缘材料层，这就需要对上述绝缘材料层制造沟槽和连接孔，然后在上述沟槽和连接孔内沉积金属，沉积的金属构成金属互连线，一般选铜作为金属互连线材料。绝缘材料层包括刻蚀停止层，如氮化硅层，还包括形成在刻蚀停止层上的层间介质层。与刻蚀停止层上的层间介质层相比，刻蚀停止层具有低得多的刻蚀速率，可以在后面刻蚀层间介质层以形成沟槽和接触孔时防止过刻蚀，保护位于其下的导电区域表面不受到损伤。现有工艺主要采用等离子体增强化学气相沉积法(Plasma Enhanced ChemicalVapor Deposition,PECVD)沉积刻蚀停止层。参考图1，为现有工艺通过PECVD沉积刻蚀停止层时PECVD装置的示意图，包括:沉积室101、设置于沉积室101底部的加工基座103、位于沉积室101顶部的射频电极105、进气通路107和排气通路109。其中，所述加工基座103用于放置待加工的已形成有MOS器件的衬底111 ;所述进气通路107用于向沉积室101通入含有刻蚀停止层组成成分的气体；所述射频电极105与外部射频电源连接，能够在沉积室101内放电，将含有刻蚀停止层组成成分的气体离子化。参考图2，为利用图1中PECVD装置沉积半导体器件中刻蚀停止层的流程图，包括:S11，将形成有MOS器件的衬底置于沉积室内；S12，将含有刻蚀停止层薄膜组成成分的反应气体通入所述沉积室，并将射频电极与射频电源连接，通过射频电源将含有刻蚀停止层薄膜组成成分的反应气体形成等离子体，在所述衬底上沉积刻蚀停止层；S13，将形成有刻蚀停止层的衬底由沉积室内取出。在对射频电极加载射频电源，通过电弧放电使含有刻蚀停止层薄膜组成成分的反应气体形成等离子体的过程中会产生光子，损伤衬底中MOS器件的栅氧化层，影响所制造半导体器件的性能。同时，含有刻蚀停止层薄膜组成成分的反应气体在形成等离子体的过程中会产生大量的电荷，进而在衬底表面形成电场，损伤衬底内MOS器件的栅氧化层，导致所制造半导体器件性能漂移以及器件的可靠性变差。在公开号为CN101447472A的中国专利申请中还可以发现更多关于半导体器件的形成方法。因此，如何在形成刻蚀停止层时避免损伤衬底内MOS器件的栅氧化层，就成了亟待解决的问题
发明内容
本发明解决的问题是提供一种PECVD装置及半导体器件的形成方法，改善现有工艺通过PECVD沉积半导体器件的刻蚀停止层时，产生的光子以及在刻蚀停止层表面累积大量的电荷对衬底内MOS器件的栅氧化层造成损伤，提高所制造半导体器件的性能。为解决上述问题，本发明提供了一种PECVD装置，包括=PECVD设备和等离子体发生器，其中，所述等离子发生器包括气体入口、等离子体发生腔、射频电极和气体出口，所述等离子体发生器的气体出口与PECVD设备连接。可选的，与所述PECVD设备连接的等离子体发生器为两个，所述PECVD设备包含两个进气通路，所述等离子体发生器通过气体出口与PECVD设备的进气通路连接。可选的，所述PECVD设备包括:沉积室、设置于沉积室底部的加工基座、进气通路和排气通路。相应的，本发明还提供了一种应用上述PECVD装置的半导体器件的形成方法，包括:将第一反应气体通入第一等离子体发生器、将第二反应气体通入第二等离子体发生器，分别形成含有等离子体的第一反应气体和含有等离子体的第二反应气体；将形成有MOS器件的衬底置于沉积室内，并将所述含有等离子体的第一反应气体和含有等离子体的第二反应气体通入PECVD设备内，通过第一反应气体和第二反应气体的化学反应，在所述衬底上沉积刻蚀停止层；将已形成有刻蚀停止层的衬底由PECVD设备内取出。可选的，通入所述第一等离子体发生器中射频电极的射频电源的功率在100至1500W范围内；通入所述第二等离子体发生器中射频电极的射频电源的功率在100至1500W范围内。可选的,通入所述第一等离子发生器的第一反应气体的流量在100至IOOOsccm范围内；通入所述第二等离子发生器的第二反应气体的流量在100至lOOOsccm范围内。可选的，所述刻蚀停止层的材质为氮化硅。可选的，所述第一反应气体为载气体和含硅气体的混合气体；所述第二反应气体为载气体和含氮气体的混合气体。可选的,载气体为氦气或氮气中的一种。可选的，所述含硅气体为硅烷、三甲基硅烷或四甲基硅烷中的一种。可选的，所述含氮气体为氨气或联氨中的一种。可选的，沉积所述刻蚀停止层时PECVD设备内的温度在300至400摄氏度范围内。可选的，沉积所述刻蚀停止层时PECVD设备内的压强在I至7Torr范围内。与现有技术相比，本发明具有以下优点:本发明PECVD装置及应用PECVD装置的半导体器件的形成方法先将含有刻蚀停止层薄膜组成成分的气体在离子发生器内通过射频电源形成等离子体，然后再通入PECVD设备。利用形成等离子体的反应气体易发生化学反应的特性，在形成有MOS器件的衬底上通过化学反应形成刻蚀停止层。由于在化学反应的过程中，所述PECVD设备并不进行电弧放电，有效减少了现有利用PECVD装置或半导体器件的形成方法沉积刻蚀停止层时，因沉积室内光子数太多以及刻蚀停止层上积累电荷数太多而造成的衬底内MOS器件的栅氧化层损伤，提高所制造半导体器件的性能。
图1为现有工艺通过PECVD沉积刻蚀停止层时PECVD装置的示意图；图2为利用图1中PECVD装置沉积半导体器件中刻蚀停止层的流程图；图3为本发明PECVD装置的一种实施例示意图；图4为利用图3中PECVD装置形成半导体器件的流程图。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。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，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。正如背景技术部分所述，利用现有PECVD装置沉积半导体器件的刻蚀停止层时，通过射频电极将含有刻蚀停止层组成成分的气体在沉积室内形成等离子体时会产生光子、并在刻蚀停止层上累积过多的电荷，沉积室内的光子和刻蚀停止层上累积过多的电荷会对衬底内MOS器件的栅氧化层造成损伤，进而使得所制造的半导体器件性能发生漂移、器件的可靠性变差。针对上述问题，发明人提供了一种PECVD装置，减少利用PECVD沉积半导体器件中刻蚀停止层时PECVD设备内光子数以及累积于衬底上电荷数，提高所制造半导体器件的性倉泛。参考图3，为本发明PECVD装置示意图，包括PECVD设备和两个等离子体发生器(第一等离子体发生器和第二等离子体发生器)，其中，PECVD设备包括:沉积室201、设置于沉积室201底部的加工基座203、进气通路207和排气通路209。所述加工基座203用于放置待加工的形成有MOS器件的衬底211。第一等离子体发生器包括:等离子体发生腔301、射频电极305、气体入口 307和气体出口 309。第二等离子体发生器包括:等离子体发生腔401、射频电极405、气体入口 407和气体出口 409。所述第一等离子体发生器的气体出口309和第二等离子发生器的气体出口 409通过PECVD设备的进气通路207与PECVD设备连接。在具体的实施例中，第一等离子体发生器的射频电极305与第二等离子体发生器的射频电极405与外部射频电源(图未示)连接，分别将通过气体入口 307和气体入口 407通入等离子发生腔301和等离子发生腔401的反应气体电离，各自形成包含等离子体的反应气体。通过第一等离子体发生器和第二等离子体发生器形成等离子体的反应气体分别通过气体出口 309和气体出口 409通入PECVD设备的进气通路207并进入沉积室201。通入沉积室201内的、形成等离子体的反应气体发生化学反应，在放置于加工基座203上的形成有MOS器件的衬底211上沉积刻蚀停止层。参考图4，为利用图3中PECVD装置形成半导体器件的流程图，所述方法包括以下步骤:步骤S21，将第一反应气体通入第一等离子体发生器、将第二反应气体通入第二等离子体发生器，分别形成含有等离子体的第一反应气体和含有等离子体的第二反应气体；
步骤S22，将形成有MOS器件的衬底置于PECVD设备内，并将所述含有等离子体的第一反应气体和含有等离子体的第二反应气体通入PECVD设备内，通过化学反应在所述衬底上沉积刻蚀停止层；步骤S23，将已形成有刻蚀停止层的衬底由PECVD设备内取出。下面结合附图并通过具体实施方式
来进一步说明本发明半导体器件形成方法的技术方案。下面结合图3中PECVD装置以在形成有MOS器件的衬底上沉积氮化硅刻蚀停止层来说明本发明半导体器件的形成方法。所述第一反应气体为载气体和含硅气体的混合气体，所述第二反应气体为载气体和含氮气体的混合气体。所述载气体为氦气或氮气中的一种，所述含硅气体为硅烷、三甲基娃烧或四甲基娃烧中的一种，所述含氮气体为氨气或联氨中的一种。首先，将第一反应气体通过第一等离子体发生器的气体入口 307通入等离子体发生腔301，与外部射频电源(图未示)连接的射频电极305通过电弧放电将第一反应气体电离，形成含有等离子体的第一反应气体。同理，将第二反应气体通过第二等离子体发生器的气体入口 407通入等离子体发生腔401，与外部射频电源(图未示)连接的射频电极405通过电弧放电将第二反应气体电离，形成含有等离子体的第二反应气体。在具体的实施例中，通入第一等离子体发生器中射频电极305的射频电源的功率在100至1500W范围内，通入第二等离子体发生器中射频电极405的射频电源的功率在100至1500W范围内。通过气体入口 307通入第一等离子发生器的第一反应气体的流量在100至lOOOsccm范围内；通过气体入口 407通入所述第二等离子发生器的第二反应气体的流量在100至IOOOsccm范围内。接着，将待加工的形成有MOS器件的衬底211放置在设置于沉积室201底部的加工基座203上，将含有等离子体的第一反应气体通过与气体出口 309连接的进气通路207进入沉积室201，将含有等离子体的第二反应气体通过与气体出口 409连接的进气通路207进入沉积室201。沉积室201内，含有等离子体的第一反应气体和含有等离子体的第二反应气体发生化学反应，在形成有MOS器件的衬底211上沉积刻蚀停止层。沉积氮化硅刻蚀停止层时，PECVD设备中沉积室201内的温度在300至400摄氏度范围内，沉积室201内的压强在I至7Torr范围内。最后，将已形成有氮化硅刻蚀停止层的衬底211由PECVD设备内取出。综上，本发明提供了一种PECVD装置及应用PECVD装置形成半导体器件的形成方法，先将含有刻蚀停止层薄膜组成成分的气体在离子发生器内通过射频电源形成等离子体，然后再通入PECVD设备。利用形成等离子体的反应气体易发生化学反应的特性，在形成有MOS器件的衬底上通过化学反应形成刻蚀停止层。由于在化学反应过程中，所述PECVD设备并不进行电弧放电，有效减少了现有利用现有PECVD装置或半导体器件的形成方法沉积刻蚀停止层时，因沉积室内光子数太多以及刻蚀停止层上积累电荷数太多而造成的衬底内MOS器件的栅氧化层损伤，提高所制造半导体器件的性能。虽然本发明己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。
权利要求
1.一种PECVD装置，其特征在于，包括PECVD设备和等离子体发生器，其中，所述等离子发生器包括气体入口、等离子体发生腔、射频电极和气体出口，所述等离子体发生器的气体出口与PECVD设备连接。
2.如权利要求1所述的PECVD装置，其特征在于，与所述PECVD设备连接的等离子体发生器为两个，所述PECVD设备包含两个进气通路，所述等离子体发生器的气体出口与PECVD设备的进气通路连接。
3.如权利要求1所述的PECVD装置，其特征在于，所述PECVD设备包括:沉积室、设置于沉积室底部的加工基座、进气通路和排气通路。
4.一种应用权利要求2中PECVD装置的半导体器件的形成方法，其特征在于，包括: 将第一反应气体通入第一等离子体发生器、将第二反应气体通入第二等离子体发生器，分别形成含有等离子体的第一反应气体和含有等离子体的第二反应气体； 将形成有MOS器件的衬底置于PECVD设备内，并将所述含有等离子体的第一反应气体和含有等离子体的第二反应气体通入PECVD设备内，通过第一反应气体和第二反应气体的化学反应，在所述衬底上沉积刻蚀停止层； 将已形成有刻蚀停止层的衬底由PECVD设备内取出。
5.如权利要求4所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，通入所述第一等离子体发生器中射频电极的射频电源的功率在100至1500W范围内；通入所述第二等离子体发生器中射频电极的射频电源的功率在100至1500W范围内。
6.如权利要求4所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，通入所述第一等离子发生器的第一反应气体的流量在100至lOOOsccm范围内；通入所述第二等离子发生器的第二反应气体的流量在100至IOOOsccm范围内。
7.如权利要求4所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述刻蚀停止层的材质为氮化硅。
8.如权利要求7所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第一反应气体为载气体和含硅气体的混合气体；所述第二反应气体为载气体和含氮气体的混合气体。
9.如权利要求8所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述载气体为氦气或氮气中的一种。
10.如权利要求8所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述含硅气体为硅烷、二甲基娃烧或四甲基娃烧中的一种。
11.如权利要求8所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述含氮气体为氨气或联氨中的一种。
12.如权利要求7所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，沉积所述刻蚀停止层时PECVD设备内的温度在300至400摄氏度范围内。
13.如权利要求7所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，沉积所述刻蚀停止层时PECVD设备内的压强在I至7Torr范围内。
全文摘要
一种PECVD装置和半导体器件的形成方法，其中，所述PECVD装置包括PECVD设备和等离子体发生器，所述等离子发生器包括气体入口、等离子体发生腔、射频电极和气体出口，所述等离子体发生器的气体出口与PECVD设备连接。所述半导体器件的形成方法形成刻蚀停止层时，将含有刻蚀停止层组成成分的气体通过等离子体发生器形成含有等离子体的反应气体，再通入PECVD设备，通过化学反应在形成有MOS器件的衬底上形成刻蚀停止层。本发明PECVD装置和半导体器件的形成方法能够减少PECVD设备内的光子数以及在刻蚀停止层表面累积的电荷数，防止光子和电荷对衬底内MOS器件的栅氧化层造成损伤，提高所制造半导体器件的性能。
文档编号H01J37/32GK103117201SQ20111036607
公开日2013年5月22日 申请日期2011年11月17日 优先权日2011年11月17日
发明者周鸣 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司