CN102424954A - 降低高密度等离子体化学气象淀积工艺的颗粒的清洗方案 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降低高密度等离子体化学气象淀积工艺的颗粒的清洗方案，对一化学气象淀积设备的工艺腔室进行高流动性清洗，然后进行底流动清洗；对工艺腔室进行H2钝化；在工艺腔室内壁进行预敷层工艺，其中，在H2钝化工艺与预敷层工艺之间还包括：对工艺腔室进行O2钝化工艺。本发明降低高密度等离子体化学气象淀积工艺的颗粒的清洗方案通过在H2钝化工艺与预敷层工艺之间加入O2钝化工艺，以对工艺腔室的内壁起到钝化保护和修复的作用，从而有效解决HDP工艺中的颗粒问题。

Description

降低高密度等离子体化学气象淀积工艺的颗粒的清洗方案
技术领域
    本发明涉及一种半导体工艺，尤其涉及一种降低高密度等离子体化学气象淀积工艺的颗粒的清洗方案。
背景技术
针对诺法半导体公司的SPEEDTM HDP设备，提出了一种新的工艺清洗（ShutDown Clean）方法，可以有效的降低高密度等离子体化学气象淀积（HDP）工艺的颗粒（particle）问题。所谓清洗（ShutDown Clean）， 是当工艺腔室（chamber）积累淀积了一定厚度的薄膜后，需要利用F离子去除淀积在chamber壁上的反应物质，从而减少工艺过程中的颗粒问题，同时提供可持续地工艺条件。HDP工艺由于其自身工艺特点：通过SIH4+O2的淀积，同时Ar、He或H2的溅射开口作用，从而达到gapfill的功能。particle一直是HDP工艺的最大问题， 而且HDP又应用于STI, PMD, ILD等关键工艺步骤。所以HDP的颗粒水平直接影响器件的良率高低。
发明内容
    本发明公开了一种降低高密度等离子体化学气象淀积工艺的颗粒的清洗方案，用以防止在化学反应的环境下反应物从工艺腔室壁上剥落掉下落在硅片上造成颗粒从而影响良产率的问题。
    本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：
    一种降低高密度等离子体化学气象淀积工艺的颗粒的清洗方案，对一化学气象淀积设备的工艺腔室进行高流动性清洗，然后进行底流动清洗；对工艺腔室进行H2钝化；在工艺腔室内壁进行预敷层工艺，其中，在H2钝化工艺与预敷层工艺之间还包括：对工艺腔室进行O2钝化工艺。
    如上所述的降低高密度等离子体化学气象淀积工艺的颗粒的清洗方案，其中，在H2钝化工艺后工艺腔室内填充有Al2O2(OH)，O2钝化工艺具体为：在工艺腔室内通入O2，激活Al2O2(OH)中的O取代H，从而消除Al-OH 悬挂键，同时反应恢复Al2O3，以修复之前工艺对圆顶的损伤。
    如上所述的降低高密度等离子体化学气象淀积工艺的颗粒的清洗方案，其中，O2钝化工艺还包括：在工艺腔室内通入载气，以起到催化气体离化的作用。
    如上所述的降低高密度等离子体化学气象淀积工艺的颗粒的清洗方案，其中，O2钝化工艺中通入的载气为Ar气体。
    如上所述的降低高密度等离子体化学气象淀积工艺的颗粒的清洗方案，其中，O2钝化工艺中通入的载气为He或H2。
    如上所述的降低高密度等离子体化学气象淀积工艺的颗粒的清洗方案，其中，O2钝化工艺中将O2气体与Ar气体的比例控制在O2:Ar=1:3.7。
    如上所述的降低高密度等离子体化学气象淀积工艺的颗粒的清洗方案，其中，O2钝化工艺中将O2气体与Ar气体的总流量控制在155sccm，其中，O2流量为33sccm，Ar气体流量为122sccm。
    如上所述的降低高密度等离子体化学气象淀积工艺的颗粒的清洗方案，其中，O2钝化工艺的时间控制在60S。
    综上所述，本发明降低高密度等离子体化学气象淀积工艺的颗粒的清洗方案通过在H2钝化工艺与预敷层工艺之间加入O2钝化工艺，以对工艺腔室的内壁起到钝化保护和修复的作用，从而有效解决HDP工艺中的颗粒问题。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。
图1是本发明降低高密度等离子体化学气象淀积工艺的颗粒的清洗方案的工艺流程图；
图2是本发明降低高密度等离子体化学气象淀积工艺的颗粒的清洗方案的单独通入O2的示意图；
图3是本发明降低高密度等离子体化学气象淀积工艺的颗粒的清洗方案的增加Ar气体流量后的示意图；
图4是本发明降低高密度等离子体化学气象淀积工艺的颗粒的清洗方案的将Ar流量设定为122sccm、O2的流量为99sccm后的示意图；
图5是本发明降低高密度等离子体化学气象淀积工艺的颗粒的清洗方案的Ar和O2总流量为155sccm条件下改变Ar和O2的流量比的示意图；
图6是本发明降低高密度等离子体化学气象淀积工艺的颗粒的清洗方案的最优条件的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：
    图1是本发明降低高密度等离子体化学气象淀积工艺的颗粒的清洗方案的工艺流程图，请参见图1，一种降低高密度等离子体化学气象淀积工艺的颗粒的清洗方案，对一化学气象淀积设备的工艺腔室进行高流动性清洗，然后进行底流动清洗；对工艺腔室进行H2钝化；在工艺腔室内壁进行预敷层工艺，其中，在H2钝化工艺与预敷层工艺之间还包括：对工艺腔室进行O2钝化工艺。
    进一步的，在H2钝化工艺后工艺腔室内填充有Al2O2(OH)，O2钝化工艺具体为：在工艺腔室内通入O2，激活Al2O2(OH)中的O取代H，从而消除Al-OH 悬挂键，同时反应恢复Al2O3，以修复之前工艺对圆顶的损伤。
图2是本发明降低高密度等离子体化学气象淀积工艺的颗粒的清洗方案的单独通入O2的示意图，请参见图2，在没有载气的环境下，单独通入O2，实际的颗粒维持在较高的水平，增加O2流量可以减少颗粒。
图3是本发明降低高密度等离子体化学气象淀积工艺的颗粒的清洗方案的增加Ar气体流量后的示意图，请参见图3，本发明中，O2钝化工艺还包括：在工艺腔室内通入载气，以起到催化气体离化的作用，本发明中O2钝化工艺中通入的载气可以为Ar气体，将O2气体流量固定为33sccm，增加Ar气体流量，颗粒呈现显著下降，也就是说在等离子体环境中Ar对O与H的反应中可以起到催化作用。Ar可以帮助O2分解为离子状态，从而加速与H的反应。
进一步的，本发明中的O2钝化工艺中通入的载气可以为He或H2，同样可以起到催化的作用。
图4是本发明降低高密度等离子体化学气象淀积工艺的颗粒的清洗方案的将Ar流量设定为122sccm、O2的流量为99sccm后的示意图，请参见图4，固定Ar流量为122sccm、O2流量为99sccm的条件先，增加钝化的时间，颗粒呈现下降趋势，这可以解释为时间越久，O2与H的反应越充分，但是时间太久对设备产能不经济，故本发明中的O2钝化工艺的时间控制在60S。
图5是本发明降低高密度等离子体化学气象淀积工艺的颗粒的清洗方案的Ar和O2总流量为155sccm条件下改变Ar和O2的流量比的示意图，请参见图5，固定Ar和O2总流量为155sccm的条件下，改变O2：Ar的流量比，发现只有在O2：Ar 流量比为1：3.7的条件下， particle的数量最少。所以O2：Ar =1：3.7为最优条件。这可以解释为：增加Ar可以帮助O2分解为离子状态，从而加速与H的反应；但是当Ar流量过多时，反而稀释了O离子使反应效率降低，故可将气体的流量比设为O2：Ar =1：3.7最优。
图6是本发明降低高密度等离子体化学气象淀积工艺的颗粒的清洗方案的最优条件的示意图，请参见图6，进一步的，O2钝化工艺中将O2气体与Ar气体的总流量控制在155sccm，O2流量为33sccm，Ar气体流量为122sccm，在固定O2：Ar 流量比为1：3.7的条件下，改变O2与Ar的总气体流量（这样也会影响chamber 的气压值），发现总气体流量越低（同时chamber气压也越低），particle数量越少。但是总气体流量太少，不足以点燃等离子体(plasma)。所以根据现有的工艺条件，最优化的条件式是O2与Ar的总气体流量为155sccm, 其中O2流量为33sccm, Ar流量为122sccm, O2：Ar 流量比保持1：3.7不变。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明降低高密度等离子体化学气象淀积工艺的颗粒的清洗方案通过在H2钝化工艺与预敷层工艺之间加入O2钝化工艺，以对工艺腔室的内壁起到钝化保护和修复的作用，从而有效解决HDP工艺中的颗粒问题。
本领域技术人员应该理解，本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不予赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种降低高密度等离子体化学气象淀积工艺的颗粒的清洗方案，对一化学气象淀积设备的工艺腔室进行高流动性清洗，然后进行底流动清洗；对工艺腔室进行H2钝化；在工艺腔室内壁进行预敷层工艺，其特征在于，在H2钝化工艺与预敷层工艺之间还包括：对工艺腔室进行O2钝化工艺。
2.根据权利要求1所述的降低高密度等离子体化学气象淀积工艺的颗粒的清洗方案，其特征在于，在H2钝化工艺后工艺腔室内填充有Al2O2(OH)，O2钝化工艺具体为：在工艺腔室内通入O2，激活Al2O2(OH)中的O取代H，从而消除Al-OH 悬挂键，同时反应恢复Al2O3，以修复之前工艺对圆顶的损伤。
3.根据权利要求2所述的降低高密度等离子体化学气象淀积工艺的颗粒的清洗方案，其特征在于，O2钝化工艺还包括：在工艺腔室内通入载气，以起到催化气体离化的作用。
4.根据权利要求3所述的降低高密度等离子体化学气象淀积工艺的颗粒的清洗方案，其特征在于，O2钝化工艺中通入的载气为Ar气体。
5.根据权利要求3所述的降低高密度等离子体化学气象淀积工艺的颗粒的清洗方案，其特征在于，O2钝化工艺中通入的载气为He或H2。
6.根据权利要求4所述的降低高密度等离子体化学气象淀积工艺的颗粒的清洗方案，其特征在于，O2钝化工艺中将O2气体与Ar气体的比例控制在O2:Ar=1:3.7。
7.根据权利要求4所述的降低高密度等离子体化学气象淀积工艺的颗粒的清洗方案，其特征在于，O2钝化工艺中将O2气体与Ar气体的总流量控制在155sccm，O2流量为33sccm，Ar气体流量为122sccm。
8.根据权利要求1~7任一所述的降低高密度等离子体化学气象淀积工艺的颗粒的清洗方案，其特征在于，O2钝化工艺的时间控制在60S。
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