[发明专利]低温二氧化硅薄膜的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，特别涉及一种低温二氧化硅薄膜的形成方 法。

背景技术

目前，低温二氧化硅薄膜被广泛应用于光阻上方的硬掩膜层。例如，在90nm、 65nm或45nm的双大马士革（DualDamascene）工艺中，形成通孔（via）之后 会在通孔中填充底部抗反射层（Barc）等类似填充物，然后再通过光刻刻蚀等工 艺形成沟槽（Trench），此时作为硬掩膜层的二氧化硅必然选用低温二氧化硅， 以避免该硬掩膜层的沉积温度过高影响下方的Barc等膜层的性质。

所述低温二氧化硅是相对于普通的二氧化硅而言，普通的二氧化硅薄膜通 常是采用400℃以上温度进行沉积的，而低温二氧化硅薄膜通常是采用小于 300℃的温度进行沉积的。通常采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）工艺， 通入硅源（如SiH₄）和氧源（如N₂O）沉积低温二氧化硅薄膜。然而，由于沉 积低温二氧化硅薄膜时的沉积温度相对较低，一般为50~300℃，导致沉积所形 成的二氧化硅薄膜中含有大量的Si-H化学键，而当该低温二氧化硅薄膜暴露在 大气环境中时，Si-H容易被氧化成Si-OH，Si-OH使得该氧化物薄膜更具有亲水 性而容易吸收大气中的水汽，因此该低温二氧化硅薄膜的性质会随着时间的延 长而逐渐变化，如厚度、应力、折射率等。

发明内容

本发明提供一种低温二氧化硅薄膜的形成方法，以使该低温二氧化硅薄膜 达到稳定状态，从而提高光刻工艺中图形的准确度，提高关键尺寸的均匀度。

为解决上述技术问题，本发明提供的低温二氧化硅薄膜的形成方法，包括：

S1：利用SiH₄和氧源沉积低温二氧化硅薄膜，沉积温度小于300℃；

S2：采用含氧气体对所述低温二氧化硅薄膜进行远程等离子体处理。

可选的，在所述的低温二氧化硅薄膜的形成方法中，所述步骤S2中，含氧 气体为O₂、O₃或N₂O气体，O₂、O₃或N₂O的流量在100sccm~50000sccm之间。

可选的，在所述的低温二氧化硅薄膜的形成方法中，所述步骤S2中，反应 腔压力在2Torr~10Torr之间。

可选的，在所述的低温二氧化硅薄膜的形成方法中，所述步骤S2中，MW 功率在2000W~4000W之间。

可选的，在所述的低温二氧化硅薄膜的形成方法中，所述步骤S2中，反应 时间在20秒~120秒之间。

可选的，在所述的低温二氧化硅薄膜的形成方法中，所述步骤S1中，氧源 为N₂O气体。

可选的，在所述的低温二氧化硅薄膜的形成方法中，所述步骤S1中，在 PECVD腔室中沉积低温二氧化硅薄膜。

可选的，在所述的低温二氧化硅薄膜的形成方法中，所述步骤S1中，沉积 温度在50℃~250℃之间。

可选的，在所述的低温二氧化硅薄膜的形成方法中，所述低温二氧化硅薄 膜的厚度为

可选的，在所述的低温二氧化硅薄膜的形成方法中，所述低温二氧化硅薄 膜用作硬掩膜层。

与现有技术相比，本发明是在低温二氧化硅薄膜沉积后，利用含氧气体在 反应腔外产生等离子体（远程等离子体，remoteplasma）后，通入反应腔内，对 该低温二氧化硅薄膜进行远程等离子体处理，由于这种等离子体含有许多活性 氧离子、氧原子、氧分子等等各种活性氧化粒子，会取代低温二氧化硅中的Si-H 键的氢而变为稳定的Si-O键，从而消除了低温二氧化硅薄膜性质随着时间变化 而变化的这一特点，可使该低温二氧化硅薄膜达到稳定状态，从而提高了光刻 工艺中图形的准确度，提高了关键尺寸的均匀度。此外，相比于原位等离子处 理，在反应腔外产生远程等离子体后将远程等离子体通入反应腔室内，可避免 损坏反应腔室内的机台部件，有利于延长机台本身的寿命，并且对被处理的薄 膜表面几乎没有任何损伤。

附图说明

图1为二氧化硅薄膜的厚度随沉积后时间变化的曲线示意图；

图2为二氧化硅薄膜的应力随沉积后时间变化的曲线示意图；