專利名稱：一種SiCN擴(kuò)散阻擋層制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路擴(kuò)散阻擋層制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種SiCN擴(kuò)散阻擋層制備工藝。
背景技術(shù)：
隨著超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，集成電路金屬互連系統(tǒng)的RC延遲及串?dāng)_正取代門延遲成為制約集成電路速度進(jìn)一步提高的主要因素。采用Cu/低K介質(zhì)取代傳統(tǒng)的Al/ SiO2系統(tǒng)可使集成電路性能大幅提高。然而由于Cu在Si及其氧化物以及大部分介質(zhì)中擴(kuò)散相當(dāng)快，且Cu —旦進(jìn)入器件結(jié)構(gòu)中即形成深能級(jí)雜質(zhì)，對(duì)器件中的載流子具有很強(qiáng)的陷阱效應(yīng)，使器件性能退化甚至失效。因此必須在Cu與介質(zhì)層之間增加一個(gè)擴(kuò)散阻擋層，來阻止Cu的擴(kuò)散。阻擋層要求有良好的熱穩(wěn)定性，且能夠與Cu及介質(zhì)層有良好結(jié)合。常用的介質(zhì)阻擋材料包括氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNy)、SiOxNy、SiOFai2O3等等。 傳統(tǒng)上，在半導(dǎo)體集成電路制造中使用SW2和類似的氧化物來防止器件內(nèi)的互連金屬熱擴(kuò)散或電場驅(qū)動(dòng)擴(kuò)散所導(dǎo)致的器件早期失效，然而這些材料的阻擋作用較差，SiOxNy作為阻擋層，450°C熱應(yīng)力后便開始有Cu擴(kuò)散入器件結(jié)構(gòu)。于是，在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)采用阻擋性能較優(yōu)的非晶氫化氮化硅(a-SiN:H)材料替代SiO2等材料。然而，隨著集成電路特征尺寸的進(jìn)一步縮小，工業(yè)上要求金屬互連間的RC延遲要進(jìn)一步的減小，由于上述氮化物或氧化物具有等于或高于S^2的介電常數(shù)，導(dǎo)致介質(zhì)電容增加，于是這些材料已經(jīng)受到挑戰(zhàn)?，F(xiàn)有技術(shù)中已開始采用SiCN作為更優(yōu)選的介質(zhì)阻擋材料，與傳統(tǒng)的介質(zhì)阻擋材料相比，SiCN具有更低的介電常數(shù)，在保持同Si基良好黏附性的同時(shí)，由于該新型材料的耐高溫抗腐蝕性，可在600°C或更高的工藝溫度下有效阻擋Cu的擴(kuò)散。但經(jīng)測量現(xiàn)有技術(shù)采用等離子體輔助化學(xué)氣相沉積方法制備的SiCN擴(kuò)散阻擋層上各個(gè)部位的折射率不同， 且折射率最大值和最小值之間的差值較大。這主要是由于SiCN擴(kuò)散阻擋層內(nèi)各組分在不同部位的分布不均勻造成的。由于低介電常數(shù)材料相對(duì)于常規(guī)介電常數(shù)材料抗擊穿性更差，而內(nèi)部組分分布不均的SiCN擴(kuò)散阻擋層則會(huì)使其抗擊穿性更糟糕，因此會(huì)很容易導(dǎo)致相鄰互連結(jié)構(gòu)之間的電擊穿現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種SiCN擴(kuò)散阻擋層制備工藝，以解決現(xiàn)有技術(shù)的SiCN擴(kuò)散阻擋層內(nèi)各組分在不同部位分布不均勻的問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種SiCN擴(kuò)散阻擋層制備工藝，采用等離子體輔助化學(xué)氣相沉積方法，反應(yīng)氣體為三甲基硅烷、氨氣和硅烷沉積形成所述SiCN擴(kuò)散阻擋層?？蛇x的，所述硅烷的氣體流量為0 2000sCCm ；所述三甲基硅烷的氣體流量為 100 IOOOsccm ；所述氨氣的氣體流量為0 2000sccm。可選的，進(jìn)行所述等離子體輔助化學(xué)氣相沉積時(shí)等離子體功率為200 IOOOw ；反應(yīng)室壓力為3 7torr,溫度為300 400°C?？蛇x的，進(jìn)行所述等離子體輔助化學(xué)氣相沉積時(shí)通氣板與硅片之間的距離為 0. 2 0. 7英寸?？蛇x的，所述SiCN擴(kuò)散阻擋層的厚度為50 1000埃。本發(fā)明的SiCN擴(kuò)散阻擋層制備工藝通過在反應(yīng)氣體中增加硅烷氣體使得三甲基硅烷和氨氣在反應(yīng)室內(nèi)分布的更加均勻，從而使得反應(yīng)生成的SiCN擴(kuò)散阻擋層中各個(gè)部位的組分分布都更加均勻。采用本發(fā)明方法得到的SiCN擴(kuò)散阻擋層相比于采用現(xiàn)有技術(shù)方法得到的SiCN擴(kuò)散阻擋層其厚度分布更加均勻且介電常數(shù)更低，并且最為重要的是采用本發(fā)明方法得到的SiCN擴(kuò)散阻擋層在各個(gè)部位的反射率平均值同測得的最大反射率和最小反射率之間的差值非常小，且測得的最大反射率和最小反射率之差明顯小于以現(xiàn)有技術(shù)方法制備的SiCN擴(kuò)散阻擋層，由此可判斷以本發(fā)明方法制備的SiCN擴(kuò)散阻擋層內(nèi)，各個(gè)部位的組分分布更加均勻，可有效提高SiCN擴(kuò)散阻擋層的擊穿電壓，從而提高晶體管的性能。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。本發(fā)明所述的SiCN擴(kuò)散阻擋層制備工藝可利用多種替換方式實(shí)現(xiàn)，下面是通過較佳的實(shí)施例來加以說明，當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員所熟知的一般的替換無疑涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)?，F(xiàn)有技術(shù)中，采用等離子體輔助化學(xué)氣相沉積方法沉積SiCN擴(kuò)散阻擋層時(shí)，反應(yīng)氣體采用三甲基硅烷((CH3)3SiH)和氨氣，具體的反應(yīng)式如下所示
權(quán)利要求
1.一種SiCN擴(kuò)散阻擋層制備工藝，其特征在于，采用等離子體輔助化學(xué)氣相沉積方法，反應(yīng)氣體為三甲基硅烷、氨氣和硅烷沉積形成所述SiCN擴(kuò)散阻擋層。
2.如權(quán)利要求1所述的SiCN擴(kuò)散阻擋層制備工藝，其特征在于，所述硅烷的氣體流量為0 2000sCCm ；所述三甲基硅烷的氣體流量為100 lOOOsccm ；所述氨氣的氣體流量為 0 2000sccm。
3.如權(quán)利要求2所述的SiCN擴(kuò)散阻擋層制備工藝，其特征在于，進(jìn)行所述等離子體輔助化學(xué)氣相沉積時(shí)等離子體功率為200 IOOOw ；反應(yīng)室壓力為3 7torr，溫度為300 400 "C。
4.如權(quán)利要求2或3中任一權(quán)利要求所述的SiCN擴(kuò)散阻擋層制備工藝，其特征在于， 進(jìn)行所述等離子體輔助化學(xué)氣相沉積時(shí)通氣板與硅片之間的距離為0. 2 0. 7英寸。
5.如權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的SiCN擴(kuò)散阻擋層制備工藝，其特征在于， 所述SiCN擴(kuò)散阻擋層的厚度為50 1000埃。
全文摘要
本發(fā)明提供一種SiCN擴(kuò)散阻擋層制備工藝，采用等離子體輔助化學(xué)氣相沉積方法，反應(yīng)氣體為三甲基硅烷、氨氣和硅烷沉積形成所述SiCN擴(kuò)散阻擋層。本發(fā)明的SiCN擴(kuò)散阻擋層制備工藝通過在反應(yīng)氣體中增加硅烷氣體使得三甲基硅烷和氨氣在反應(yīng)室內(nèi)分布的更加均勻，從而使得反應(yīng)生成的SiCN擴(kuò)散阻擋層中各個(gè)部位的組分分布都更加均勻。
文檔編號(hào)H01L21/314GK102403220SQ201010285729
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者周鳴 申請(qǐng)人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司