專利名稱：：提高圓片均勻性的方法及層間介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領域：
：本發(fā)明涉及半導體集成電路制作
技術(shù)領域：
，具體涉及一種提高對層間介質(zhì)(ILD,Inter-layerdielectric)層進行化學機械拋光(CMP,ChemicalMechanicalPolishing)處理之后圓片的均勾性的方法及層間介質(zhì)。
背景技術(shù)：
：在制作半導體集成電路時，半導體器件層形成之后，需要在半導體器件層之上形成ILD，然后才能在ILD層上形成布線層。由于使用磷烷(PH3)及硅烷(PH3)等形成的磷硅酸鹽玻璃(PSG，phosphorusSilicateGlass)作為ILD層時，摻有P的PSG所引入的磷離子可以捕獲游離的金屬離子，例如Na離子，從而可以阻止這些離子向半導體器件層的擴散，從而提高半導體集成電路的使用壽命，即提高半導體集成電路的可靠性，并且抑制這些金屬離子對金屬氧化物半導體(MOS,MetalOxideSemiconductor)器件的閾值電壓的影響。同時，銅價格便宜，且制造工藝簡單，因此通常使用銅作為布線層的導體。而PSG中所含的P離子具有捕獲離子的功能，可以阻止銅(Cu)互連線中銅離子向半導體器件層的擴散，從而提高半導體器件的可靠性。綜上原因，目前通常使用PSG作為ILD層。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中使用PSG作為ILD層的圓片的局部剖視圖。如圖1所示，由于半導體器件層具有臺階結(jié)構(gòu)，局部均勻性差，因此在半導體器件層之上生長的層間介質(zhì)也具有臺階結(jié)構(gòu)，使形成ILD層之后圓片的局部均勻性差。為了提高制作布線層之前圓片的局部均勻性，從而使得制作布線層時盡可能將布線圖形完整準確地復制到圓片上，需要對生長ILD層之后的圓片進行CMP工藝處理。圖2為現(xiàn)有技術(shù)中對圓片的ILD層進行CMP工藝處理后的局部剖視圖。如圖2所示，CMP工藝處理削除了ILD層的臺階，提高了CMP處理之后圓片的局部均勻性。但是由于PSG材料較軟，且其中P的濃度及PSG層的厚度都會影響CMP處理時PSG材料的移除速率，從而在對圓片進行CMP工藝處理時，很難均勻地控制整個圓片上ILD層各部分的移除速率，使得CMP工藝處理的可控性差，從而使得CMP工藝處理之后圓片的整體均勻性變差。圖3A和圖3B分別為現(xiàn)有技術(shù)中對圓片的ILD層進行CMP工藝處理之前和處理之后的統(tǒng)計過程控制(SPC,StatisticalProcessControl)測試圖。如圖3A和圖3B所示，對不同日期以相同的工藝條件進行處理的多個圓片的均勻性進行了統(tǒng)計，其中小方框?qū)目v軸的值為圓片的厚度，同一圓片對應縱軸的最大值和最小值之間的差值表征圓片的均勻性，差值較大說明圓片的均勻性較差，差值較小說明圓片的均勻性較好。從圖3A中可以看出，在對圓片的ILD層進行CMP工藝處理之前，圓片的厚度位于7700埃左右至8300埃左右，各圓片的厚度最大值與最小值的差值大約為500埃左右，而從圖3B中可以看出，在對圓片的ILD層進行CMP工藝處理之后，大部分圓片的厚度最大值與最小值之間的差值超過了800埃，一些圓片的厚度甚至超出了所允許的最大值(4400埃)與最小值(3600埃)的范圍，即對圓片的ILD層進行CMP工藝處理之后，圓片最大值和最小值之間的差值增大，說明在CMP工藝處理之后，圓片的整體均勻性變差。在對圓片進行CMP處理之后制作布線層時，圓片的整體均勻性不好會造成圓片上器件層各芯片同一點之上的ILD層厚度不均勻，后續(xù)從器件層各芯片的同一點引出到布線層的導線長度也就不均勻，使得從布線層到器件層各芯片同一點的導線電阻不同，導致同一圓片上各芯片的電學特性不一致。同時，在制作布線層時，首先需要對形成在ILD層之上的光刻膠進行曝光，如果圓片的整體均勻性不好，會使曝光時，圓片的各個位置聚焦不一致，從而在圓片各個位置形成的互連線寬度不一致，也會使得圓片上各芯片的電學5特性不一致。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明的第一個目的在于提供一種提高圓片均勻性的方法，提高化學才兒械拋光處理后圓片的整體均勻性。本發(fā)明的另一目的在于提供一種層間介質(zhì)，提高化學機械拋光處理后圓片的整體均勻性。為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種提高圓片均勻性的方法，包括在半導體器件層之上形成磷硅酸鹽玻璃PSG層；在所述PSG層上形成未摻雜的硅酸鹽玻璃USG層；對所述USG層進行化學機械拋光CMP處理。豐i佳地，所述USG層的厚度為5000埃。所述PSG層的厚度為3000埃。較佳地，所述在PSG層上形成USG層為利用等離子體增強化學氣相沉積PECVD或高密度等離子體HDP沉積或次常壓化學氣相沉積SACVD方法，在所述PSG層上形成USG層。所述在PSG層上形成USG層時，所使用的高頻電壓、低頻電壓和偏壓分別為4000W、6000W和1800W;所使用的氧氣、氦氣、石圭烷和側(cè)邊硅烷的流量分另'J為370sccm、130sccm、130sccm和41sccm。較佳地，進行化學機械拋光處理后的USG層的厚度為1000埃。一種半導體器件層與布線層之間的層間介質(zhì)，包括形成在半導體器件層上的磷硅酸鹽玻璃PSG層；以及在所述PSG層上，經(jīng)化學機械拋光CMP處理的未摻雜的硅酸鹽玻璃USG層。所述PSG層的厚度為3000埃。所述在PSG層上，經(jīng)化學機械拋光處理的USG層的厚度為1000埃。其中，所述USG層為使用等離子體增強化學氣相沉積PECVD或高密度等離子體HDP沉積或次常壓化學氣相沉積SACVD方法所形成的USG層。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，在半導體器件層之上形成PSG層之后，在PSG層上形成未摻雜的硅酸鹽玻璃(USG，UndopedSilicateGlass)層，并對USG層進行CMP工藝處理，從而在保證使用PSG層提高半導體器件可靠性，并抑制游離金屬離子對MOS器件閾值電壓的影響的同時，利用USG層穩(wěn)定了CMP工藝處理時ILD層的移除速率，提高了CMP工藝處理的可控性，從而提高了CMP處理后圓片的均勻性，從而提高了圓片上各芯片的電學特性的一致性。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中使用PSG作為ILD層的圓片的局部剖視圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中使用CMP工藝對圓片的ILD層進行CMP工藝處理后的局部剖視圖3A和圖3B分別為現(xiàn)有技術(shù)中對圓片的ILD層進行CMP工藝處理之前和處理之后的SPC測試圖4至圖6為本發(fā)明中對層間介質(zhì)進行處理的工藝流程圖。具體實施例方式本發(fā)明提供的提高圓片均勻性的方法，首先在半導體器件層之上形成PSG層；然后在PSG層上形成USG層；并對USG層進行化學機械拋光處理。其中，PSG及在PSG層之上經(jīng)化學機械拋光處理的USG層構(gòu)成本發(fā)明的層間介質(zhì)。圖4至圖6為本發(fā)明中對層間介質(zhì)進行處理的工藝流程圖。下面結(jié)合附圖4至圖6及具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。步驟a:首先在形成的半導體器件層上制作厚度大約為3000埃的第一ILD層，即PSG層，如圖4所示。該層的形成方法及形成時的工藝條件與現(xiàn)有技術(shù)相同，在此不再贅述。步驟b:在步驟a形成的PSG層上形成厚度大約為5000埃的USG層，如圖5所示。7為了提高生產(chǎn)量，本發(fā)明的較佳實施例中使用原位沉積(In-situdeposition)方法來形成USG層，即使用形成PSG層的同一設備中，通過改變工藝條件來形成USG層。例如，可以使用高密度等離子體(HDP，HighDensityPlasma)沉積方法形成PSG層后，改變工藝條件，直接在PSG層上形成USG層。具體來說，可以在形成PSG層后，將形成PSG層時所卩吏用的側(cè)邊磷烷(PH3)和頂部PH3(PH3top)的流量減小到0，并改變側(cè)邊硅烷(SiH4)和頂部SiH4(SiH4top)的流量，來形成USG層。表1為本發(fā)明較佳實施例中形成USG層時所使用的工藝條件。該表中給出的工藝參數(shù)及對應的數(shù)值只是本發(fā)明的一個實施例，實際應用中可以才艮據(jù)需要來修改其中的參數(shù)，例如可以根據(jù)所需的USG層的厚度來改變時間參數(shù)，或根據(jù)形成USG層所需的時間來改變所使用氣體的流量。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表l本發(fā)明中形成USG層的工藝條件當然，實際應用中也可以采用與PSG層不同的沉積方法來形成USG層。例如還可以采用次常壓化學氣相沉積(SACVD，Sub-AtmosphericChemicalVaporDeposition)或等離子體增強化學氣相沉積(PECVD,PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition)方法來形成USG層。步驟c:對形成USG層的圓片進行CMP工藝處理，即直接對USG層進行CMP處理。例如，進行CMP處理后的USG層的厚度可以為1000埃。由于USG的硬度高于PSG,因此，在CMP處理時，USG的移除速率較小，因此可其它參數(shù)或工藝環(huán)境的微小變化不會引起USG移除速率的很大變化，從而穩(wěn)定了CMP處理時ILD層的移除速率。而且USG中不含P,使得在CMP處理時，ILD層的移除速率不會受到P濃度的影響，從而穩(wěn)定了CMP處理時ILD層的移除速率。從而，提高了CMP處理后圓片的均勻性，并盡可能的改善了圓片上各芯片電學特性的一致性。至此形成了本發(fā)明的多層層間介質(zhì)，該層間介質(zhì)包括半導體器件層之上的PSG層，以及在該PSG層之上經(jīng)CMP工藝處理的USG層。實際應用中，PSG層的厚度及形成第一ILD層所使用的時間可以小于現(xiàn)有技術(shù)中形成單層ILD的厚度及時間，具體的厚度或時間可以根據(jù)實際應用中所需的ILD層厚度，以及實驗中所總結(jié)的圓片均勻性最佳時所對應的USG的厚度來確定。表2為對使用PSG作為ILD層及使用PSG和USG作為ILD層的圓片進行CMP工藝處理之前和之后，得到的圓片均勻性。如表2所示，現(xiàn)有4支術(shù)中使用PSG作為層間介質(zhì)，在CMP工藝處理之前和之后圓片的厚度最大值與最小值之間的范圍分別為465埃和439埃，而本發(fā)明的技術(shù)方案中使用原位沉積方法沉積的PSG和USG的雙層結(jié)構(gòu)作為層間介質(zhì)，在CMP工藝處理之前和之后圓片的厚度最大值與最小值之間的范圍分別為325埃和258埃，可見，本發(fā)明的技術(shù)方案中使用PSG和USG的雙層結(jié)構(gòu)作為層間介質(zhì)，提高了CMP處理之后圓片的均勻性。CMP處理之前CMP處理之后HDPUSGHDPPSGHDPUSGHDPPSG最大值(埃)7476757541753946最小值(埃)7381711139173507平均值(埃)7430730540563719范圍(埃)325465258439表2現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明中圓片均勻性的比較由以上所述可以看出，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，在半導體器件層上形成PSG層之后，再在PSG層上形成USG層，對USG層進行CMP處理，由9于USG的硬度高于PSG，使得在CMP處理中層間介質(zhì)的移除速率較小，從而易于控制C.MP處理時的移除速率，使得工藝穩(wěn)定性提高；且USG中不含有P，使得CMP處理中的移除速率不會受到P濃度的影響，從而提高了CMP工藝處理的可控性。因此，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，在使用PSG提高半導體集成電路可靠性，并抑制游離的金屬離子對MOS器件閾值電壓的影響的同時，還使用USG穩(wěn)定了利用CMP工藝處理層間介質(zhì)的移除速率，提高了CMP工藝的可控性，從而提高了CMP處理后圓片的均勻性，使得后續(xù)布線時，制作的互連線寬度均勻，且從圓片上器件層各芯片的同一點引出的導線長度均勻，從而提高了圓片上各芯片電學特性的一致性。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1、一種提高圓片均勻性的方法，其特征在于，該方法包括在半導體器件層之上形成磷硅酸鹽玻璃PSG層；在所述PSG層上形成未摻雜的硅酸鹽玻璃USG層；對所述USG層進行化學機械拋光CMP處理。2、如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述USG層的厚度為5000埃。3、如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述在PSG層上形成USG層為利用等離子體增強化學氣相沉積PECVD或高密度等離子體HDP沉積或次常壓化學氣相沉積SACVD方法，在所述PSG層上形成USG層。4、如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述在PSG層上形成USG層時，所使用的高頻電壓、低頻電壓和偏壓分別為4000W、6000W和1800W;所使用的氧氣、氦氣、石圭烷和側(cè)邊硅烷的流量分別為370sccm、130sccm、130sccm和41sccm。5、如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述PSG層的厚度為3000埃。6、如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進行化學機械拋光處理后的USG層的厚度為1000埃。7、一種半導體器件層與布線層之間的層間介質(zhì)，其特征在于，該層間介質(zhì)包括磷硅酸鹽玻璃PSG層；以及在所述PSG層上，經(jīng)化學機械拋光CMP處理的未摻雜的硅酸鹽玻璃USG層。8、如權(quán)利要求7所述的層間介質(zhì)，其特征在于，所述PSG層的厚度為3000^矣9、如權(quán)利要求6所述的層間介質(zhì)，其特征在于，所述在PSG層之上，經(jīng)化學機械拋光處理后的USG層的厚度為1000埃。10、如權(quán)利要求6所述的層間介質(zhì)，其特征在于，所述USG層為使用等離子體增強化學氣相沉積PECVD或高密度等離子體HDP沉積或次常壓化學氣相沉積SACVD方法所形成的USG層。全文摘要本發(fā)明公開了一種提高圓片均勻性的方法，包括在半導體器件層之上形成磷硅酸鹽玻璃(PSG)層；在所述磷硅酸鹽玻璃層上形成未摻雜的硅酸鹽玻璃(USG)層；對所述USG層進行化學機械拋光處理。使用本發(fā)明確保了使用PSG層提高半導體集成電路可靠性，并通過使用P捕獲游離的金屬離子來抑制這些金屬離子對金屬氧化物半導體(MOS)器件閾值電壓的影響的同時，使用USG層穩(wěn)定了化學機械拋光(CMP)處理時層間介質(zhì)的移除速率，從而提高了CMP工藝的可控性及CMP處理后圓片的均勻性，還提高了圓片上各芯片電學特性的均勻性。文檔編號H01L21/768GK101521159SQ200810034159公開日2009年9月2日申請日期2008年2月29日優(yōu)先權(quán)日2008年2月29日發(fā)明者敏李,鄭春生申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司