[发明专利]沉积设备和使用沉积设备制造半导体装置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种沉积设备和使用所述沉积设备制造半导体装置的方法。更特定来说，本发明涉及其中可通过使用气体源和液体源在原位形成不同层的沉积设备以及制造半导体装置的方法。

背景技术

随着新近的半导体装置高度集成且以高速操作，在半导体装置中使用精细且多层的互连。另外，铜用作互连材料，且具有低介电常数(dielectricconstant，k)的材料用作绝缘层材料以便减少RC信号延迟。而且，由缩减设计规则带来的金属图案化中的难题已导致镶嵌过程(damasceneprocess)的开发，其中在互连形成过程中不执行金属蚀刻(metal etching)和绝缘层间隙填充(insulation layer gap filling)。

在镶嵌过程中，在上面形成预定结构的衬底上形成蚀刻停止层(etchstop layer)和层间绝缘层(interlayer insulation layer)，且蚀刻层间绝缘层的预定区，直到暴露蚀刻停止层为止。随后，蚀刻暴露的蚀刻停止层以形成孔(hole)或沟槽(trench)。随后，用金属层填充孔或沟槽以形成金属互连(metal interconnection)。此时，蚀刻停止层由蚀刻速率与用于形成层间绝缘层的材料的蚀刻速率不同的材料形成。举例来说，层间绝缘层可由氧化硅形成，且蚀刻停止层可由氮化硅(SiN)形成。

在此情况下，通过使用气体源(gaseous source)形成例如氮化硅层等蚀刻停止层，且通过使用液体源(liquid source)形成层间绝缘层。因此，必须在不同的沉积设备(deposition apparatus)：气体源沉积设备和液体源沉积设备中形成蚀刻停止层和层间绝缘层。然而，在此情况下，装备可能不会有用地且兼容地操作，且装备的生产力可能降低。

发明内容

本发明提供一种沉积设备，其中可通过使用气体源和液体源在原位形成不同的层，且提供一种制造半导体装置的方法。

本发明还提供一种沉积设备，其中可通过分别使用气体源和液体源在原位形成蚀刻停止层和层间绝缘层，且提供一种制造半导体装置的方法。

根据示范性实施例，一种沉积设备包含：反应腔室，其中形成反应空间；衬底支撑件和喷淋头，其安置于所述反应腔室中以彼此面对；气体源供应单元，其连接到所述喷淋头以供应气体源；液体源供应单元，其经安装以与所述气体源供应单元分离，且连接到所述喷淋头以供应液体源；以及反应气体供应单元，其经安装以与所述气体源供应单元和所述液体源供应单元分离，且连接到所述喷淋头以供应反应气体。

所述气体源供应单元可包含连接到所述喷淋头的气体源供应管，且所述液体源供应单元可包含连接到所述喷淋头的液体源供应管，其中所述气体源供应管可安置于所述液体源供应管中。

所述沉积设备可进一步包含：第一等离子体产生单元，其安置于所述反应腔室的上部部分和侧面部分中的至少一处；以及第二等离子体产生单元，其连接到所述反应气体供应单元的一部分。

根据另一示范性实施例，提供一种通过使用沉积设备制造半导体装置的方法，在所述沉积设备中经配置以供应气体源的气体源供应单元、经配置以供应液体源和掺杂剂源的液体源供应单元以及经配置以供应反应气体的反应气体供应单元经安装以彼此分离且连接到其中形成反应空间的反应腔室，所述方法包含：通过使用所述气体源在衬底上形成蚀刻停止层；以及通过使所述液体源汽化、将所述经汽化液体源供应到所述反应腔室中且将所述掺杂剂源供应到所述反应腔室中而在所述蚀刻停止层上形成层间绝缘层，其中在所述反应腔室中在原位形成所述蚀刻停止层和所述层间绝缘层。

所述方法可进一步包含通过使用反应气体自由基和所述经汽化液体源在所述蚀刻停止层上形成衬料。

所述方法可进一步包含通过使用反应气体自由基和所述经汽化液体源或通过使用预处理过程而在所述衬底上形成衬料。

所述蚀刻停止层、所述衬料和所述层间绝缘层可在所述反应腔室中在原位形成。