专利名称：降低化学气相沉积掺杂磷氧化层表面缺陷的方法
技术领域：
本发明有关一种半导体工艺，且特别是有关于一种降低化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)的半导体工艺中所产生掺杂磷氧化层表面缺陷(Defect)的方法。
背景技术：
在大多数的半导体组件工艺中，化学气相沉积(CVD)系统通常被作为于基板表面上形成薄膜之用。例如在发光二极管以及集成电路工艺中于半导体晶片(Wafer)上形成掺杂层、介电层以及保护层等。
在化学气相沉积工艺中，是引入一种或多种的反应气体至反应气室中，并适当控制加入反应气体的速率。因此，可以提供限定半导体组件所需的多种沉积层。通常在例如是硅底材的基板上，会形成一种磷硅类玻璃(Phosphosilicate Glass，PSG)保护层以及中间过渡层。保护层将避免底下的沉积层遭受例如是周遭湿气以及空气中污染物等环境因子的侵害。另外，保护层也提供某种程度的机械保护。
虽然这种PSG保护层已被证实可达到预期的目的，然而其本身内在俱有的缺点却降低了它整体的保护效果及实用性。例如PSG层经过回火后，磷原子会往PSG层的上表面移动并与周遭的湿气反应，在PSG层表面产生不必要的缺陷。这些缺陷会进一步将空气中的有害物质带入底下的沉积层，因而，降低PSG层的保护效果。
如上所述，虽然熟悉本技术的人员已某种程度地了解到于化学气相沉积工艺中在半导体组件上形成适当且可靠的保护层所存在的问题，然而，直到今日仍无法提供整体有效且另人满意的解决方法。因此，有必要提供一种可防止因为磷原子与周遭湿气作用产生表面缺陷的保护层，以有效提高保护层的效果。
发明内容
本发明装置及方法的功能性描述以文法顺畅为原则，任何方式的装置及步骤皆不应用以限制本发明的专利保护范围，但可依照等同论的原则，以本申请权利要求保护范围所提供的内涵予以限定。
有鉴于此，本发明的目的是在提供一种降低化学气相沉积掺杂磷氧化层表面缺陷的方法，以减轻上述现有的缺陷。
实现上述目的，本发明提出一种降低PSG层表面缺陷的方法。本方法包括利用化学气相沉积工艺于PSG层上形成一种氧化防护罩(Cap)。
根据本发明另一方面又提供一种降低半导体组件的保护层表面缺陷的方法。本方法包括在基板上形成玻璃层，以及在玻璃层上形成防护罩氧化层。
根据本发明的又一发明提出一种晶片。晶片包括基板、覆盖部份基板的玻璃保护层以及形成于至少部份玻璃保护层上的防护罩氧化层。
根据本发明的再一方面又提出一种晶元(Die)。晶元包括基板、覆盖部份基板的玻璃保护层、以及形成于至少部份玻璃保护层上的防护罩氧化层。
根据本发明的另一方面提出一种半导体组件。半导体组件包括基板、覆盖至少部份基板的玻璃保护层、以及形成于至少部份玻璃保护层上的防护罩氧化层。
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下面将特举一较佳实施例并配合附图进行详细说明如下
图1至图3是依照现有方法于硅基板上的PSG保护层表面形成不必要缺陷的工艺图；以及图4至图6是依照本发明一较佳实施例形成防护罩氧化层使得PSG保护层表面缺陷减少的工艺图。
具体实施例方式
下面将以较佳实施例并配合附图对本发明作详细说明。此处所叙述的实施例仅作为例子说明用，非用以限制本发明，且所提的工艺步骤及结构并不涵盖所有制造流程。本发明亦可配合现有使用的其它各种集成电路工艺技术来实施。此处仅提供为了解本发明所需足够的一般实施流程步骤。
本发明提供一种降低磷硅类玻璃表面缺陷的方法。此方法包括利用化学气相沉积工艺于磷硅类玻璃层上形成一种氧化防护罩。同时本发明另一方面所提供降低半导体组件保护层表面缺陷的方法，包括于基板上形成玻璃层，以及于玻璃层上形成防护罩氧化层。
玻璃层例如是PSG层或BPSG层，且基板例如是硅底材。然而，熟悉本技术的人员当知，本发明亦可适用其它各种玻璃以及基板材质。
基板上至少形成一层半导体层。例如基板上可形成多个集成电路或者发光二极管。基板一般包括一块晶片，再进一步切割成多个晶元，用以制造半导体组件。
于基板上形成玻璃层包括利用化学气相沉积工艺形成玻璃层，且于玻璃层上形成防护罩氧化层包括利用化学气相沉积工艺形成防护罩氧化层。然而，熟悉本技术的人员应理解到本发明亦可适用其它各种工艺方法。
在进行玻璃及防护罩氧化物化学气相沉积工艺时，尽量避免打开或破坏反应气室。在不损坏化学气相沉积反应气室情况下，于基板上形成玻璃及防护罩氧化层，还具有后续的多个优点。例如损坏进行制作工序中的气室会浪费不必要的时间及成本。另外，损坏气室也可能污染或损害制作过程中的半导体。
于玻璃层上形成防护罩氧化层包括于玻璃层上形成未掺杂氧化层，且于基板上形成玻璃层包括于基板上形成掺杂磷氧化薄膜。玻璃层及/或防护罩氧化层是利用等离子体强化化学气相沉积法(Plasma Enhanced CVD，PECVD)、半大气压化学气相沉积(Sub-atmosphere CVD，SACVD)或是大气环境化学气相沉积(Atmosphere Ambient CVD)形成。然而，熟悉本技术的人员应理解到本发明的玻璃层及/或防护罩氧化层亦可使用其它各种工艺方法形成。
防护罩氧化层的厚度以大于300埃为佳，且防护罩氧化层对磷的阻挡能力以至少达11％的比例为佳。防护罩氧化层可以使用氢化硅(Si4H)以及氧化氮(N2O)的反应气体也可以使用硅酸四乙酯(TEOS)及氧气(O2)的反应气体来形成。熟悉本技术的人员当知，任何其它气体也可以类似地用以形成防护罩氧化层。
防护罩氧化层工艺温度以大约350℃与600℃之间为佳。玻璃层工艺温度以大约450℃与650℃之间为佳。形成防护罩氧化层的步骤可选择地包括形成层间(Inter-layer)介电层、多晶硅间(Inter-poly)介电层及/或金属层间(Inter-metal)介电层。本发明更提供各种结构，例如晶片包括基板、覆盖至少部份基板的玻璃保护层以及形成于至少部份玻璃保护层的防护罩氧化层。另一方面，本发明提供的晶元也包括基板、覆盖至少部份基板的玻璃保护层以及形成于至少部份玻璃保护层的防护罩氧化层。另外，本发明还提供一种半导体组件，其包括基板、覆盖至少部份基板的玻璃保护层以及形成于至少部份玻璃保护层的防护罩氧化层。
请参考图1至图3，其是依照现有方法于硅基板上的PSG保护层表面形成不必要缺陷的工艺图。于图1中，例如是利用化学气相沉积工艺，于硅基板12上形成PSG层11。如上所述，PSG层11限定了一层保护层，用以保护其底下形成于基板12上的半导体组件。图1至图6中所示的基板12可以是晶片限定的基板、晶元的基板、或是集成电路或发光二极管等半导体组件的基板。又如图2所示，基板12以及玻璃层11经过回火后，磷原子(以P标示)易于向玻璃层11的上表面移动(如朝上的箭头所示)。如图3所示，现有中经过几天时间，周遭的湿气(以H2O表示)会与移向玻璃层11表面的磷原子作用(如斜箭头所示)。这样的反应作用容易在玻璃层11上形成不必要的缺陷13，因而降低了玻璃层的保护能力并导致半导体组件的工艺失败。
图4至图6是依照本发明一较佳实施例形成防护罩氧化层使得PSG保护层表面缺陷减少的工艺图。请先参考图4，防护罩氧化层14形成于PSG层11上。如上所述，在形成PSG层11以及防护罩氧化层14的过程中间，以不需要打开或损坏反应气室便能形成这层防护罩氧化层为佳。再参考图5，于回火工序后，磷原子P仍易于向PSG层11的上表面移动。然而，由于防护罩氧化层14的阻挡作用，将大大地减缓这些磷原子P的移动。
请参考图6，防护罩氧化层14也将大大地减少周遭湿气与上移的磷原子P的接触。因此，周遭湿气与磷原子P的反应以及结果在玻璃层11形成缺陷的情况将大大地减轻。下表将提供对本发明较佳实施例进行测试的实验数据。第1号晶片是为一块没有沉积防护罩氧化层的晶片，且经过快速热回火后一天产生15924个缺陷。第2号至第6号晶片具有防护罩氧化层，且经过快速热回火后一天产生19至62个缺陷。
第2号至第4号晶片是以不同的磷离子掺杂比例(P％)方式形成，而防护罩氧化层深度则固定为1000埃。第5号及第6号晶片具有不同的防护罩氧化层深度，而磷离子掺杂比例则固定在8％。晶片表面缺陷扫描分别于化学气相沉积工艺后立刻进行(即沉积后缺陷)、快速热回火后进行(即快速热回火后缺陷)，以及于快速热回火后一天进行(即快速热回火后一天缺陷)。对每一种情况并表列出产生缺陷的数量。
显然可知，所有五块具防护罩氧化层的测试晶片所产生的缺陷数量皆远小于控制用晶片于快速热回火后一天所产生的缺陷数量。PSG层结合防护罩氧化层，可用以进行集成电路基板的离子植入。也就是说，PSG层与防护罩氧化层可选择地沉积在集成电路上，以便填平或填满集成电路的低凹部份。因此，根据本发明的PSG以及防护罩氧化物可以用以形成内层介电层。根据本发明的PSG层结合防护罩氧化层，亦可以应用于其它各种集成电路的工艺。PSG与防护罩氧化物的合成可以，例如用作多晶硅间介电层、或金属层间介电层、以及层间介电层等。
综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例揭示如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉本技术的人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的等效的改变或替换，因此本发明的保护范围当视后附的本申请权利要求范围所界定的为准。
权利要求
1.一种降低磷硅类玻璃层表面缺陷的方法，该方法包括于该磷硅类玻璃层上沉积一氧化防护罩。
2.一种降低半导体组件保护层表面缺陷的方法，该方法包括于一基板上形成一玻璃层；以及于该玻璃层上形成一防护罩氧化层。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于形成一玻璃层的该步骤包括形成一磷硅类玻璃层。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于形成一玻璃层的该步骤包括形成一硼磷硅类玻璃层。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于该基板包括一硅基板。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于至少一半导体层形成于该基板上。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于于该玻璃层上形成该防护罩氧化层包括利用一化学气相沉积工艺形成该防护罩氧化层。
8.如权利要求2所述的方法，其特征在于于该基板上形成该玻璃层包括利用一第一化学气相沉积工艺形成该玻璃层；于该玻璃层上形成该防护罩氧化层包括利用一第二化学气相沉积形成该防护罩氧化层；以及使用于该第一化学气相沉积工艺以及该第二化学气相沉积工艺的一反应器于该第一化学气相沉积工艺以及该第二化学气相沉积工艺之间不损坏。
9.如权利要求2所述的方法，其特征在于于该玻璃层上形成一防护罩氧化层包括于该玻璃层上形成一未掺杂氧化层。
10.如权利要求2所述的方法，其特征在于于该玻璃层上形成一防护罩氧化层包括于一掺杂磷氧化薄膜上形成一未掺杂氧化层。
11.如权利要求2所述的方法，其特征在于该玻璃层以及该防护罩氧化层至少其中之一是由选自一等离子体强化化学气相沉积工艺、一半大气压化学气相沉积工艺以及一大气环境化学气相沉积工艺的组合其中之一所形成。
12.如权利要求2所述的方法，其特征在于该防护罩氧化层形成的厚度大于300埃。
13.如权利要求2所述的方法，其特征在于该防护罩氧化层对磷的阻挡能力至少达11％的比例。
14.如权利要求2所述的方法，其特征在于该防护罩氧化层是由氢化硅以及氧化氮的反应气体所形成。
15.如权利要求2所述的方法，其特征在于该防护罩氧化层是由硅酸四乙酯以及氧气的反应气体所形成。
16.如权利要求2所述的方法，其特征在于该防护罩氧化层的工艺温度介于350℃至600℃之间。
17.如权利要求2所述的方法，其特征在于该玻璃层的工艺温度介于450℃至650℃之间。
18.如权利要求2所述的方法，其特征在于形成该防护罩氧化层的该步骤包括形成至少选自一层间介电层、一多晶硅间介电层、一金属层间介电层的组合其中之一。
19.一种半导体组件，包括一基板；一玻璃保护层，形成于至少一部份的该基板上；以及一防护罩氧化层，形成于至少一部份的该玻璃保护层上。
20.如权利要求19所述的半导体组件，其特征在于该基板包括一硅基板。
21.如权利要求19所述的半导体组件，其特征在于于该基板上形成至少一半导体层。
22.如权利要求19所述的半导体组件，其特征在于该玻璃保护层为一磷硅类玻璃保护层。
23.如权利要求19所述的半导体组件，其特征在于该防护罩氧化层形成的厚度大于300埃。
24.如权利要求19所述的半导体组件，其特征在于该防护罩氧化层对磷的阻挡能力至少达11％的比例。
25.如权利要求19所述的半导体组件，其特征在于该防护罩氧化层包括至少选自一层间介电层、一多晶硅间介电层、以及金属层间介电层的组合其中之一。
全文摘要
一种降低半导体组件磷硅类玻璃层表面缺陷的方法，包括利用化学气相沉积工艺于磷硅类玻璃层上形成氧化防护罩。
文档编号H01L21/316GK1604289SQ20041007912
公开日2005年4月6日 申请日期2004年9月8日 优先权日2003年9月10日
发明者林经祥, 陈礼仁, 陈光钊 申请人:旺宏电子股份有限公司