專利名稱：：硼磷硅酸鹽玻璃沉積的方法和設備的制作方法
技術領域：
：本發明一般關于用于半導體制造的基片處理領域，尤其是，關于在半導體晶片上沉積硼磷硅酸鹽(borophosphosilicate)玻璃(BPSG)膜過程中，控制摻雜濃度以便減少半導體晶片上氮化物層消耗的一種改進的方法。
背景技術：
：在半導體器件的制造中廣泛使用氧化硅作為絕緣層。多年來，用液態源例如四乙基正硅酸鹽(TEOS)沉積的摻雜硼和磷的硅酸鹽膜，例如硼磷硅酸鹽(BPSG)膜，在硅氧化物膜中已成為首選，這是由于它們在玻璃回流時具有優異的間隙填充能力。通常由含氧源與含硅源，在控制大氣壓的加熱的反應器或室中進行反應，通過熱或等離子增強化學汽相沉積(CVD)工藝在硅晶片或基片上沉積BPSG膜，所述含氧氣體是，例如臭氧(O3)，所述含硅源是，例如TEOS。對于BPSG膜而言，在臭氧/TEOS反應過程中，摻質例如三乙基硼酸鹽(TEB)形式的硼和三乙基磷酸鹽(TEPO)形式的磷也被引入反應室中。通常，可以通過控制下列一個或多個參數來控制熱和等離子CVD工藝的反應速率，這些參數是溫度、壓力、反應物氣體流速和射頻(RF)功率。反應物例如TEOS、TEB、TEPO通常通過精密液體注入(PLI)系統從固態或液態轉化為氣態或汽態，以通過汽相沉積獲得高度均勻性。前體蒸氣一旦產生，即被引入反應室，以便在基片上形成沉積層。目前這一代精密液體注入系統對摻質TEB和TEPO進入反應室的控制不精確。此外，通常在利用現在這一代PLI系統的同時，也將這些摻質引入沉積室。通常，在集成電路的制造過程中，在半導體器件/基片上作為蝕刻停止或間隔層的氮化硅(Si3N4)層/膜上面沉積BPSG膜。沉積之后，通常在大約800-900℃溫度下，利用濕(例如蒸氣)退火使BPSG膜經歷回流步驟，以便使BPSG層平面化，并且填充BPSG層/膜中可能存在的任何空隙。在蒸氣退火過程中，存在于BPSG層中的硼和磷摻質開始在層內遷移，通常導致在氮化物層附近的自由磷原子的濃度高。研究表明，最初BPSG膜中的自由磷原子與來自蒸氣退火工藝的水蒸氣發生反應，形成磷酸(H3PO4)，磷酸是公知的用于剝離氮化物的蝕刻劑。不一致的摻雜濃度、尤其在與其它材料的界面處，導致不一致的處理，并且導致形成有缺陷的器件。因此，需要一種用于選擇性地控制沉積在基片上的硼和磷摻雜濃度的方法，尤其是，需要一種用于控制磷摻質沉積分布(profile)和/或磷摻質與氮化物表面的距離的方法，以便減少氮化硅層的消耗。
發明內容在半導體晶片上沉積硼磷硅酸鹽玻璃膜過程中，控制摻雜濃度以便減少半導體晶片上氮化物消耗的一種方法和裝置。在本發明的一個實施例中，首先，所述方法通過在反應室中放置具有氮化物層的基片并且向所述反應室提供硅源、氧源和硼源，但向所述反應室延遲提供磷源，以在所述氮化物層上形成硼硅酸鹽玻璃層。然后，所述方法通過向反應室提供所述硅源、氧源、硼源和磷源，以便在所述硼硅酸鹽玻璃層上形成硼磷硅酸鹽膜。通過附圖示例性地說明本發明，但并不限制本發明，其中圖1顯示根據本發明的一個實施例的多室系統的一個示例的示意圖、所述多室系統用于在基片上受控地沉積摻雜的氧化硅膜，以減少氮化物的消耗。圖2顯示作為圖1的多室系統的一部分、用于在基片上受控地沉積摻雜的氧化硅膜的室和工藝氣體輸送系統的一個示例性實施例。圖3顯示在圖1的多室系統中，用于在摻雜的氧化硅層沉積之后的基片回流的熱處理室的一個示例性實施例，所述熱處理室可以是，例如快速熱處理室。圖4顯示在圖1的多室系統的系統控制器的存儲器中存儲的系統控制計算機程序的分層結構(hierarchy)的一個示例性實施例。圖5概括說明根據本發明的一個實施例、在半導體晶片上沉積硼磷硅酸鹽玻璃膜的過程中，用于選擇地控制摻雜濃度，以便減少氮化物消耗的一種方法。圖6是根據本發明的一個實施例，具有氮化物層并且具有受控沉積的BSG膜和BPSG膜以便減少氮化物消耗的基片的簡化的剖視圖。圖7顯示利用此發明的所述方法和裝置得到的氮化物消耗與TEPO注入延遲時間之間關系的實驗結果。具體實施例方式本發明描述在集成電路制造過程中，用于減少氮化物消耗的一種新穎的方法和裝置。在下面的詳細描述中，闡述大量的具體細節例如設備結構以及工藝規章(processspecifics)，例如時間和溫度，以便徹底地理解本發明。在不離開本發明范圍的情況下，本領域技術人員應理解本發明可以用替換的結構和工藝細節。在其它情況下，沒有就公知的半導體處理設備和技術進行詳細的描述，以避免掩蓋了本發明的內容。本發明描述了在半導體晶片上沉積硼磷硅酸鹽玻璃膜的過程中用于選擇性地控制摻雜濃度，以減少氮化物消耗的一種新穎的方法和設備。根據本發明，將具有氮化硅阻擋層(barrierlayer)的硅基片/晶片放置在反應室中。將硅源、氧源、硼源和磷源提供給反應室系統。在本發明的一個實施例中，反應室系統包括氣體輸送系統，在用于基片處理的反應室中，所述氣體輸送系統能夠獨立地提供或注入一些反應物(例如TEOS、TEB)，但延遲提供或注入其它反應物(例如TEPO)，以便在基片上控制沉積(control-deposit)各種類型的硅玻璃膜，例如富硼的硅玻璃膜、摻雜了硼/磷的硅玻璃膜等。在將反應物引入室之前，所述氣體輸送系統還穩定反應物的流。在本發明的一個實施例中，所述方法繼續進行下列步驟將所述硅、氧和硼源注入所述反應室，但所述磷源延遲預定的一段時間注入，以便在基片上的所述氮化物阻擋層上沉積硼硅酸鹽玻璃(BSG)膜或富硼的硅玻璃膜。在所述預定的一段時間的最后，在繼續注入所述硅、氧和硼源的同時，將所述磷源注入所述室中，以便在硼硅酸鹽玻璃膜上沉積硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)膜。膜沉積之后，在蒸氣或水的潮濕環境、或由氫(H2)和氧(O2)的現場(In-Situ)反應形成的潮濕環境中，在大約750℃-1050℃的溫度下，利用快速熱處理(RTP)或爐子加熱(用于成批處理)使其上沉積有所述富硼的硅玻璃層/膜和BPSG層/膜退火，以利于所述BPSG膜的回流(即使膜層平面化并且填充膜中的間隙/空隙)，并且控制氮化物消耗。在BPSG膜和所述氮化物阻擋層之間沉積的所述富硼硅膜起擴散層作用，以便在蒸氣退火過程中使氮化物和磷之間的反應慢下來，這樣即可減少基片處理過程中的所述氮化物消耗。圖1示意性地顯示根據本發明的實施例，在半導體晶片/基片50上沉積硼磷硅酸鹽玻璃膜過程中，選擇性地控制摻雜濃度的示例性基片處理系統圖，所述基片處理系統例如為多室系統10。所述多室系統10、也稱作群設備(clustertool)具有在其多個室之間處理多個基片而不用破壞真空，并且不必將所述晶片暴露于所述多室系統10外部的潮濕或其它污染物中的能力。所述多室系統10的優點在于，在所述多室系統10中的不同室12、14、16、18可以用于整個工藝中的不同目的。例如，每一個室12都可以用于在半導體晶片/基片50上沉積硼磷的氧化硅膜，室14可以用于在沉積之后，將摻雜的氧化硅膜退火，以及另一個室16可以用作RTP之后的基片冷卻室。另一個室18可以用于工藝中的其它目的，例如作為輔助室(auxiliarychamber)，如將基片裝入或移出多室系統10。在所述多室系統10中，可以不間斷地進行此工藝，從而防止當在用于工藝的不同部分的各個單獨的室(不在一個多室系統中)之間轉移晶片時經常出現的晶片污染。在相同的多室系統10中，進行沉積和加熱步驟能夠更好地控制摻雜介質膜的厚度、均勻性和含水量(moisturecontent)。繼續參考圖1，系統控制器20控制所述基片處理系統，例如多室CVD系統10的所有行為(activity)。在本發明的一個實施例中，所述系統控制器20包括硬盤驅動器(存儲器22)、軟盤驅動器和處理器24。所述處理器24包含單板計算機(SBC)、模擬和數字輸入/輸出板、接口板(interfaceboard)和步進馬達控制器板(steppermotorcontrollerboard)。CVD系統10的各個部分符合用于限定板、卡座(cardcage)和連接器尺寸及類型的凡爾賽模具歐洲(VMEVersaModularEruopean)標準。此VME標準還限定了具有16位數據總線和2位地址總線的總線結構。系統控制器20執行系統控制軟件，所述系統控制軟件是存儲在計算機可讀介質，例如存儲器22中的計算機程序。存儲器22優選硬盤驅動器，但存儲器22還可以是其它類型的存儲器。所述計算機程序包括指示具體工藝的計時(timing)、氣體混合物、室壓力、室溫度、燈功率、基座(susceptor)位置和其它參數的多組指令。當然，也可以使用其它的計算機程序，例如存儲在另一個存儲器上的程序來操縱(operate)控制器20，所述另一個存儲器例如包括軟盤驅動器或其它合適的驅動器。利用輸入/輸出設備26，例如CRT(陰極射線管)監視器和鍵盤連接用戶和控制器20。圖2和3顯示用于基片處理的所述多室系統10中的室12、14、16和18的示例性實施例。特別地，圖2顯示用于在基片上沉積摻雜的氧化硅膜層的CVD室12和工藝氣體輸送系統(processgasdeliverysystem)，而圖3顯示在摻雜的氧化硅膜沉積之后，用于基片快速熱處理(RTP)的室14。下面將詳細討論這兩個室。應注意，多室系統10的結構(configuration)、設置(arrangement)、硬件等、也就是圖2和3所示的室12、14、16、18可以根據多方面的條件而變化，這些條件包括但不限于所實施的特定的準常壓化學汽相沉積(sub-atmosphericchemicalvapordeposition，SACVD)工藝、由半導體制造客戶提出的基片工藝規章(processspecification)、技術發展/優化等。因此，不是圖2和3所顯示的所有室硬件都可以包含在所述多室系統10中的每個室12、14、16和18中。圖2顯示根據本發明的一個實施例，在多室系統10中的用于在基片50上沉積摻雜的氧化硅膜層的示例性的CVD室，例如室12，以及在BPSG玻璃膜沉積過程中，用于選擇性地控制摻雜濃度以便減少氮化物消耗的工藝氣體輸送系統108的示意圖。通常，所述CVD室/反應器系統10包括室102；具有氣體分配器106的室蓋104；與所述氣體分配器106可流動地(fluidly)連接以便將一種或多種處理氣體輸入所述室102中的氣體輸送系統108；設置在所述室中的基片支撐件(supportmember)110；與所述室102的氣體出口114連接的真空排氣系統(vacuumexhaustsystem)112；以及所連接的用于控制CVD系統10操作的系統控制器20。CVD系統的例子包括但不限于美國應用材料有限公司的CxZGigafillCVD室/系統、UltimaHDP-CVD室/系統和DxZ室/系統。一般由陶瓷、氮化鋁或鋁制成的所述基片支撐件110包括加熱器，例如設置在所述基片支撐件內部的電阻加熱線圈(resistiveheatingcoil)，并且還可以包括用于安全地固定基片的基片夾持機構(chuckingmechanism)，例如真空吸盤(vacuumchuck)或靜電吸盤(electrostaticchuck)。所述氣體分配器106可以包括基片上面噴頭型氣體分配器或多個注入噴嘴(iniectionnozzle)，以用于在基片上面提供均勻的工藝氣體分布，所述基片設置在所述基片支撐件110上。可以與蓋和所述氣體分配器106熱連接的方式，設置溫度控制系統，例如電阻加熱線圈和/或熱流體通道。在整個處理過程中，溫度控制系統將所述氣體分配器106的溫度保持在需要的范圍內。所述氣體分配器106通過附加的質量流量控制器(MFCs)122與附加的氣體源120流動地連接。所述排氣系統112包括一個或多個真空泵124，例如渦輪分子泵(turbomolecularpump)，這些真空泵與所述室102連接，以便從所述室102排氣并保持所述室102中的真空度。所述一個或多個真空泵124通過閥門例如閘門閥與氣體出口114的排氣裝置連接。一個或多個冷阱126設置在排氣管線上，以便除去或冷凝從室中排出的特定氣體。所述氣體輸送系統108包括與一個或多個液態前體源連接的一個或多個汽化器，用于在室中的基片上形成所需要的膜。圖2示意性地顯示本發明的氣體輸送系統108的一個實施例，它具有三個汽化器202、204、206，用于汽化三種液態前體。盡管利用三個汽化器描述了本實施例，但應理解，本發明設想了包括利用任意數量汽化器的氣體輸送系統的其它實施例。每個汽化器202、204、206都包括與液態前體源222、224、226連接的注入閥(IV，injectionvalve)212、214、216，這些液態前體源(liquidprecursorsource)供應待汽化液態前體。所述液態前體源222、224、226可以包括一個或多個安瓿(ampoule)的前體液體和溶劑液體。每個安瓿通過液體流量計(LFM，liquidflowmeter)232、234、236與所述汽化器的所述注入閥連接。也可選擇在每個LFM和每個汽化器之間設置截止閥(shut-offvalve)。每個汽化器202、204、206包括載體氣體(carriergas)輸入242、244、246和氣體輸出252、254、256。如圖2所示，每個汽化器包括與所述汽化器的所述載體氣體輸入242、244、246連接的輸入閥262、264、266和與所述汽化器的所述氣體輸出252、254、256連接的輸出閥272、274、276。所述輸入和輸出閥可以包括三向閥門(three-wayvalves)，以便提供閥門輸入之間和閥門輸出之間的基本瞬時轉換(即小于大約10毫秒)。所述輸入閥262、264、266利于在載體氣體源之間的選擇，并且包括與工藝載體氣體源(processcarriergassource)208連接的第一輸入281、284、287和與轉移載體氣體源(divertcarriergassource)210連接的第二輸入282、285、288。所述輸入閥262、264、266的輸出283、286、289與所述系統控制器20連接并且由其控制，以便在輸入連接281/282、284/285、287/288之間進行轉換，如下所述。輸出閥272、274、276包括與汽化器202、204、206的汽化氣體輸出252、254、256連接的輸入293、296、299，并且包括與系統控制器20連接并且由系統控制器20控制的第一輸出291、294、297，以便在輸出連接291/292、294/295、297/298之間轉換，如下所述。如圖2所示，所述工藝載體氣體源208包括到達每個輸入閥262、264、266的所述第一輸入281、284、287的氦(He)氣體源208a和氮(N2)氣體源208b。可以設置MFCs209a和209b以便將總量為6slm(每分鐘標準升)的工藝載體氣體(例如總量為4slm的氦氣和2slm的氮氣的組合)提供給所述室。所述轉移載體氣體源210通過固定限流器(fixedflowrestrictor)211連接到每個輸入閥262、264、266的所述第二輸入282、285、288，所述固定限流器用于提供需要量的轉移載體氣體。當所述汽化器262、264、266以如下所述的轉移模式(divertmode)打開時，所述固定限流器211提供充足的轉移載體氣體以利于液態前體的蒸發。可以選擇的是，所述轉移載體氣體源可以通過MFC與每個輸入閥的所述第二輸入連接，以便控制提供給所述汽化器的轉移載體氣體量。如圖2所示，所述轉移載體氣體源210包括氮氣源。盡管利用氦和/或氮作為所述汽化器的載體氣體(工藝或轉移)描述了本發明，但本發明設想可以利用各種載體氣體，包括氦、氮、氬、氪、氙及其組合。盡管下面參照一個汽化器描述了所述氣體輸送系統的工作，應理解，處理系統的其它汽化器也可以以類似的方式工作。與所述汽化器202連接的所述輸入閥262和輸出閥272同步工作，以便在工藝模式和轉移模式之間切換汽化器202的輸入和輸出。汽化工序(vaporizationprocess)開始時，打開所述LFM，以便使液體從所述液態前體源222流進所述汽化器202的所述注入閥212中，轉換所述汽化器202的所述輸入閥212，以便接收來自與所述轉移載體氣體源210連接的所述第二輸入282的載體氣體。同時，所述汽化器202的所述輸出閥272轉換到所述第二輸出292，所述汽化器202被規定為以轉移模式工作。由于通過所述LFM的液流(liquidflow)已經穩定之前，所述LFM具有固有延遲(inherentdelay)(即上升時間)，并且從所述汽化器輸出的汽化氣體在最初汽化階段被轉移到所述排氣系統的前管線(foreline)。這樣，由于所述工藝氣體具有由于所述LFM的上升時間引起的濃度梯度，因此在此最初階段，所述工藝氣體沒有被引入室中，結果在所述室中的基片上形成的沉積膜，沒有表現出反映所述LFM的時間的上升的濃度分布(concentrationprofiles)。一旦通過所述LFM的液流已經穩定，就轉換所述汽化器202的所述輸入閥262，以便接收來自與所述工藝載體氣體源208連接的所述第一輸入281的載體氣體，并且將所述汽化器202的所述輸出閥272轉換到所述第一輸出291，以便引導汽化器輸出291，所述汽化器202被規定為以工藝模式工作。在所述工藝模式，所述汽化器202提供穩定量的汽化前體，并且所得到的沉積膜表現出一致的濃度分布。參考圖3，圖3顯示作為多室系統10的一部分、在介質膜沉積之后，用于晶片的快速熱處理(RTP)的室14的一個實施例。下面描述的RTP室實施例14通常包括四個主要部件。第一部件由輻射熱源或燈頭130構成。第二和第三部件由溫度測量系統132和用于驅動所述燈頭130的閉合回路控制系統134構成。第四部件是晶片工藝室136。利用與半導體處理兼容的材料用高反射率涂層涂覆室底板(chamberbottomplate)138。應注意，圖3詳細描述了RTP晶片工藝室136、燈頭130和溫度測量系統132的幾個部分。在RTP晶片工藝室136中設置用于氣體處理(gashandling)、低壓操作(lowpressureoperation)和晶片交換(waferexchange)的裝置(provision)。在室136中，用僅接觸晶片50外邊緣的碳化硅支撐環(supportring)140支撐所述晶片50(用點劃線表示)。此環安裝在石英圓筒(quatzcylinder)142上，所述石英圓筒142伸展到室底部，在那里，其由軸承(未顯示)支撐石英圓筒142。所述軸承與用來旋轉晶片50和組件(即環、石英圓筒等)的外部馬達(未示出)磁性耦合。與纖維光學器件(fiberoptics)144連接的溫度測量探針(temperaturemearuementprobe)安裝在室底部，如圖3所示。此RTP室系統的結構提供了更改室材料和設計的靈活性，以適應工藝要求和晶片類型，但輻射熱源和溫度測量及控制系統的設計基本保持不變。這些部件的詳細描述如下。在水護套外殼(waterjackethousing)或組件148中，所述燈頭130由蜂窩狀管146構成。每個管146包含反射器和鎢鹵素燈組件，形成蜂窩光管裝置(honeycomblightpipearrangement)150。此平行光管(collimatinglightpipe)的密排六方設置(closepackedhexagonalarrangement)提供了具有高功率密度的輻射能源，所述輻射能源具有燈輸出的良好的空間分辨率。用晶片旋轉來使燈到燈之間的變化平滑，由此不再需要匹配燈的性能。繼續參考圖3，石英窗口152將所述燈頭130與所述室136隔開。通常，使用大約4毫米(mm)的薄窗口，其通過最小化吸收熱質量(thermalmass)來減小“熱存儲(thermalmemory)”。通過與所述燈頭130接觸來冷卻此窗口152。對于減壓操作來說，可以用接頭板(adapterplate)(未顯示)代替窗口152。在制造環境中，進行可靠的晶片處理的所述燈頭130設計的一個重要方面是其作為輻射熱源的強度(robustness)。設計燈頭系統130使其具有足夠的儲備，以便這些燈150可以在它們的額定值以下良好地工作。在這種設計中，大量燈的使用(對于200mm晶片尺寸來說，一個實施例一般有187個燈)導致燈的過剩。在任意一個區中，如果燈在工作過程中失效(fail)，那么多點閉合回路控制(multi-pointclosedloopcontrol)將保持溫度設定點(temperaturesetpoint)。利用晶片旋轉平均掉了可能出現的局部強度變化，使得不會出現工藝性能的降級(degradation)。所沉積的BPSG膜層的快速熱處理可以在潮濕(例如蒸汽、水H2O)環境中、由氫和氧的現場反應形成的潮濕環境或其組合產生的環境中進行。如圖3所示，在一個實施例中，將氫供應源154和氧供應源156與所述RTP室14耦合。如上所述，可以利用圖3所示的示例性的RTP室或利用爐子加熱(用于批處理)，將沉積的BSG和BPSG層/膜退火。參考圖1和4，所述多室系統10還包括控制所述多室CVD系統所有行為的系統控制器20。在本發明的實施例中，所述系統控制器20包括硬盤驅動器(存儲器22)、軟盤驅動器和處理器24。用輸入/輸出設備26來連接用戶和控制器20，例如用CRT監視器和鍵盤。系統控制器20執行系統控制軟件，這種控制軟件是存儲在計算機可讀介質例如存儲器22中的計算機程序。存儲器22優選硬盤驅動器，但存儲器22也可以是其它類型的存儲器。所述計算機程序包括指示具體工藝的計時、氣體混合物、室壓力、室溫度、燈功率、基座位置和其它參數的多組指令。當然，也可以使用其它的計算機程序例如存儲在另一個存儲裝置上的程序來操縱控制器20，所述另一個存儲裝置例如包括軟盤或其它合適的驅動器。可以用存儲在存儲器22中，并且由控制器20執行的計算機程序產品實施沉積和回流(即退火)所述富硼硅玻璃膜和BPSG膜的工藝。可以用任何常規的計算機可讀編程語言例如68000匯編語言、C、C++、Pascal、Fortran或其它語言編寫計算機程序代碼。利用常規的文本編輯器將適當的程序代碼編入單個文件或多個文件，并且在計算機可用的介質例如計算機的存儲器系統中存儲或執行。如果此輸入的代碼文本是高級語言，則所述代碼被編譯，然后將得到的編譯代碼(compilercode)與預編譯的窗口庫例程程序(precompiledwindowslibraryroutine)的目標代碼(objectcode)鏈接。為了執行鏈接的編譯了的目標代碼，系統用戶調用所述目標代碼，使計算機系統將所述代碼載入存儲器中，CPU從所述存儲器讀取和執行所述代碼以進行程序中確定的任務。另外存儲在存儲器22中的是根據本發明進行沉積和回流富硼或摻雜硼磷的非晶或多晶硅膜時，所需要的工藝參數，例如反應物氣體流速和成份、溫度及壓力。圖4顯示在圖1的多室系統的系統控制器20的存儲器22中存儲的系統控制計算機程序分層結構的示例性實施例。所述系統控制程序包括室管理子例程(chambermanagersubroutine)30。所述室管理子例程30還控制各個室部件子例程的運行，所述室部件子例程用于控制在執行選擇的工藝設置時，所需要的室部件的操作。室部件子例程的例子是工藝反應物氣體控制子例程32。本領域普通技術人員很容易理解，根據在工藝室12、14、16、18中所期望進行的工藝的不同，可以包括其它的室控制子例程。在工作中，所述室管理子例程30根據要執行的具體工藝設置選擇性地安排或調用(scheduleandcall)工藝部件子例程。通常，所述室管理子例程30包括下列步驟監視各個室部件、基于要執行的工藝設置的工藝參數，確定需要操作的部件和響應所述監視和確定步驟，執行室部件子例程。反應物氣體控制子例程32具有用于控制反應物氣體成份和流速的程序代碼。反應物氣體控制子例程32控制安全截止閥的打開/關閉位置，并且也斜升/降(rampup/down)所述質量流量控制器，以獲得期望的氣體流速。由所述室管理子例程(chambermanagerroutine)30調用反應物氣體控制子例程32，如同所有室部件子例程(chambercomponentsubroutine)可以調用它一樣，并且從室管理子例程接收與期望的氣體流速相關的工藝參數。一般，反應物氣體控制子例程32通過打開氣體供應管線工作，并且重復地(i)讀取必須的質量流量控制器，(ii)比較讀數與從所述室管理子例程30接收的期望的流速，以及(iii)按需要調整氣體供應管線的流速。此外，反應物氣體控制子例程32包括下列步驟為防止不安全流速，監視氣體流速的步驟；和當檢測到不安全條件時，起動安全截止閥的步驟。壓力控制子例程34包括用于通過調整節流閥的開口大小，來控制室12、14、16和/或18中的壓力的程序代碼，設置所述節流閥以便根據總的工藝氣體流、工藝室的大小和排出系統的抽吸設置點壓力，將室壓控制在期望的水平。當壓力控制子例程34工作以通過讀取與多個室連接的一個或多個常規的壓力參數來測量室12、14、16和/或18中的壓力時，比較測量值與目標值，從所存儲的與目標壓力對應的壓力表(pressuretable)獲得PID(成比例、積分和微分)值，并且根據從此壓力表獲得的這些PID值調節所述節流閥。可以選擇的是，可以編寫壓力控制子例程34以將節流閥打開或關閉到特定的開口大小，由此將室12、14、16和/或18調節到期望的壓力。燈控制子例程36包括用于控制提供給室12和14中的基片支撐件(例如基座)和燈的功率的程序代碼，所述燈用來加熱所述基片50。溫度參數還可以調用燈控制子例程36。燈控制子例程36通過測量在所述基片支撐件(圖2中的項110)處指示的溫度測量設備的電壓輸出來測量溫度，比較測量溫度與設定點溫度，并且增加或降低提供給燈的功率，以獲得設定點溫度。制造商(applicant)已經將用于在基片上形成絕緣層，以減少氮化物消耗的工藝的代碼存儲在程序中。計算機可讀程序包括控制氣體輸送系統的一些指令(instructions)，以便將硅源、氧源和硼源提供進反應室中，但延遲向反應室提供磷源，以便在位于室中的基片上存在的氮化物層上形成硼硅酸鹽玻璃層。計算機可讀程序還包括向反應室提供所述磷、硅、氧和硼源的一些指令，以便在所述硼硅酸鹽玻璃層上形成硼磷硅酸鹽膜。參考圖5和6，描述根據本發明的實施例，在半導體晶片上沉積硼磷硅酸鹽玻璃膜過程中，選擇性地控制摻雜濃度的一種方法。根據本發明，在反應室(參見圖5中的方框502)中，放置具有氮化硅阻擋層(圖6中的54項)的硅基片/晶片(圖6中的52項)。選擇性地將硅源、氧源、硼源和磷源提供進反應室系統中。如上所述，反應室系統包括可以在工藝模式或轉移模式工作的氣體輸送系統(圖2中的108項)。因此，反應室系統可以注入一些選擇的反應物(例如TEOS、TEB)，但延遲注入其它反應物(例如TEPO)，以便在基片上控制沉積富硼玻璃膜。此外，為了進行基片處理，反應室系統可以將所有反應物(例如TEOS、TEB、TEPO等)注入反應室，以便在所述基片上控制沉積摻雜的BPSG膜。所述氣體輸送系統還在將這些反應物引入室中之前，穩定它們的流(圖5的方框503)。在圖5的方框504，所述方法繼續進行下列步驟向反應室提供或注入穩定的硅、氧和硼源，但向室延遲提供或注入所述磷源(例如TEPO)預定的一段時間，以便在所述基片上的氮化物阻擋層上，形成或沉積硼硅酸鹽玻璃(BSG)或富硼硅玻璃膜(圖6中的56)。在此發明的一個實施例中，向室延遲提供或注入所述磷源的所述預定的一段時間大約為3-30秒，并且優選大約為10秒。然后(圖5的方框506)，在繼續向室中注入所述硅、氧和硼源的同時，將所述磷源注入室中，以便在所述硼硅酸鹽玻璃膜上沉積硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)膜(圖6中的58)。沉積膜后，在蒸氣或水的潮濕環境中或在由氫和氧的現場反應形成的潮濕環境中，在大約750℃-1050℃的溫度下，在爐中，將其上沉積了富硼硅玻璃膜和BPSG膜的基片(圖6中的50)退火，以便于BPSG膜的回流(即，平面化所述膜層并且填充膜中的間隙/空隙)和氮化物消耗(圖5中的方框508)。BPSG膜的退火/回流可以在用于基片處理的任何類型的熱爐中進行，優選在如上所述的RTP室中進行。在BPSG膜和氮化物阻擋層之間沉積的富硼硅膜起擴散層作用，以便于在蒸氣退火過程中，氮化物和磷之間的反應慢下來。在一個示例性實施例的工藝配方(processrecipe)中，對于200mm(晶片)處理系統，TEB的流速優選在大約每分鐘100-300毫克(mgm)的范圍內，并且優選大約為200mgm。根據期望的摻雜濃度，TEPO的流速大約在10-150mgm的范圍內，優選大約為10mgm，而TEOS的流速大約在200-1000mgm的范圍內，優選大約為600mgm。然后，汽化的TEOS、TEB和TEPO氣體與氦載體氣體混合，所述氦載體氣體以大約2000-8000標準立方厘米(sccm)的速率流動，優選大約6000sccm的速率。以O3形式存在的氧以大約2000-6000sccm的流速引入，并且優選以大約4000sccm的流速引入。臭氧混合物包含大約5-20重量百分比wt％之間的氧。上述條件導致BSG或富硼層/膜具有足以阻止磷與氮化物阻擋層反應的厚度。在一個實施例中，所述BSG層具有大約75-150埃()的厚度。通過控制沉積時間，例如，延遲向所述反應室注入磷預定的一段時間，可以很容易地控制沉積的BSG膜的厚度。上述條件還導致BPSG膜以每分鐘2000-6000埃/分鐘(/min)之間的速率沉積。用于預金屬(premetal)介質應用的BPSG層/膜的厚度可以在2000-20000的范圍內。通過控制沉積時間，可以很容易地控制BPSG膜的沉積厚度。對于BPSG膜/層中大約10wt％的硼和磷的總重量百分比濃度而言，所得到的BPSG膜具有大約2-5wt％范圍內的硼濃度和大約2-9wt％范圍內的磷濃度。在一個實施例中，得到的BPSG膜具有大約3wt％的硼濃度和大約7wt％的磷濃度。參考圖7，本發明人利用本發明的方法和裝置進行的試驗表明，隨著TEPO源注入延遲時間的增加(BSG膜厚度的增加)，氮化物消耗減少了。對于特定的基片處理系統和CVD膜沉積配方來說，對于沉積的和用無空隙的間隙填充回流的BPSG膜來說，大約10秒的預定的TEPO注入延遲時間足以滿足15-20埃()的氮化物消耗的目標要求。應注意，一般根據需要的氮化物層消耗量和存在于所述硼磷硅酸鹽玻璃層中的磷及硼源濃度，選擇用于向所述反應室延遲提供或延遲注入磷源的預定的一段時間。此外，在硼磷硅酸鹽玻璃膜沉積(也就是在氮化物阻擋層上首先形成BSG膜)期間，連同其它反應物和載體氣體一起向CVD室延遲注入磷源預定的一段時間依賴于許多因素，這些因素包括集成電路制造商所用的具體的基片工藝配方(例如反應物/載體注入流速、反應物類型)、所用的CVD室系統的具體特性(例如膜沉積速率、快速退火溫度升降能力、所述氣體輸送系統的結構)和集成電路制造
技術領域：
的其它因素，但不限于這些因素。通過調節將磷引入沉積室的延遲時間，可以在層疊體(stack)中，在BPSG和氮化物層之間形成富硼層，此富硼層起擴散層作用，以使在氮化物和磷之間，在蒸氣退火過程中的反應慢下來。上面已經描述了在半導體晶片上沉積硼磷硅酸鹽玻璃膜過程中，用于選擇性地控制摻雜濃度，以便減少氮化物消耗的一種方法和裝置。盡管已經描述了具體實施例，包括具體的裝置、參數、方法和材料，但當閱讀本公開文件時，很明顯，本領域普通技術人員可對所公開的實施例進行各種修改。因此，應理解這些實施例僅用于說明而不是限制本發明，本發明并不限于所顯示的和所描述的具體實施例。權利要求1.一種方法，包括將具有氮化物層的基片放置在反應室中；將硅源、氧源和硼源提供給所述反應室，但向所述反應室延遲提供磷源，以在所述氮化物層上形成硼硅酸鹽玻璃層；以及將所述磷源、硅源、氧源和硼源提供給所述反應室，以在所述硼硅酸鹽玻璃層上形成硼磷硅酸鹽膜。2.如權利要求1所述的方法，其中向所述反應室延遲提供磷源進行預定的一段時間。3.如權利要求2所述的方法，其中所述預定的一段時間大約在3-30秒的范圍內。4.如權利要求2所述的方法，其中所述預定的一段時間大約為10秒。5.如權利要求2所述的方法，其中所述預定的一段時間根據期望的氮化物層的消耗量和存在于所述硼磷硅酸鹽玻璃層中的磷和硼源濃度選擇。6.如權利要求1所述的方法，還包括在選自由蒸氣環境、水環境和由氫和氧的現場反應所形成的環境構成的組的環境中，在大約700℃-1050℃范圍內的溫度下，退火所述硼磷硅酸鹽玻璃層。7.如權利要求1所述的方法，還包括在蒸氣環境中，在約850℃的溫度下，退火所述硼磷硅酸鹽玻璃層。8.如權利要求1所述的方法，還包括在向所述反應室提供所述硅源、氧源、硼源和磷源之前，單獨地穩定這些源的流動。9.如權利要求1所述的方法，其中在所述硼磷硅酸鹽玻璃層中的硼和磷的總的重量百分比大約為10wt.％。10.如權利要求1所述的方法，其中所述硼磷硅酸鹽玻璃層包括大約2-5wt.％的硼和大約2-9wt.％的磷。11.如權利要求1所述的方法，其中所述硼硅酸鹽玻璃具有大約75-150埃的厚度。12.如權利要求1所述的方法，其中所述硼硅酸鹽玻璃層具有足以阻止磷和所述氮化物層反應的厚度。13.如權利要求1所述的方法，其中所述硼磷硅酸鹽玻璃層具有大約2000-20000埃的厚度。14.一種方法，其用于在制造過程中，在基片上形成絕緣膜以減少氮化物消耗，所述方法包括將其上具有氮化物層的基片放置在反應室中；提供硅源、氧源、硼源和磷源，以在所述氮化物層上化學汽相沉積摻雜的硅酸鹽玻璃層；在向所述反應室提供所述硅源、氧源、硼源和磷源之前，單獨地穩定這些源的流動；向所述反應室注入所述硅源、氧源和硼源預定的一段時間，以在所述基片上的所述氮化物層上形成硼硅酸鹽玻璃層；以及在繼續向所述反應室注入所述硅源、氧源和硼源的同時，向所述反應室注入所述磷源，以在所述硼硅酸鹽玻璃層上沉積硼磷硅酸鹽玻璃層。15.如權利要求14所述的方法，其中在所述氮化物層上沉積硼硅酸鹽玻璃層的所述預定的一段時間大約在3-30秒的范圍內。16.如權利要求14所述的方法，其中在所述氮化物層上沉積硼硅酸鹽玻璃層的所述預定的一段時間大約為10秒。17.如權利要求14所述的方法，還包括在選自由蒸氣環境、水環境和由氫和氧的現場反應所形成的環境構成的組的環境中，在大約700℃-1050℃范圍內的溫度下，退火所述硼磷硅酸鹽玻璃層。18.在集成電路制造過程中，控制氮化物消耗的一種方法，所述方法包括將具有氮化物層的基片放置在反應室中；提供硅源、氧源、硼源和磷源；向所述反應室注入所述硅源、氧源和硼源，但向所述反應室延遲注入所述磷源預定的一段時間，以在所述氮化物層上沉積富硼硅酸鹽玻璃層；以及所述預定的一段時間之后，在繼續向所述反應室注入所述硅、氧源和硼源的同時，向所述反應室注入所述磷源，以在所述富硼硅酸鹽玻璃膜上沉積硼磷硅酸鹽膜。19.如權利要求18所述的方法，其中在所述氮化物層上沉積富硼硅酸鹽玻璃膜的所述預定的一段時間大約在3-30秒范圍內。20.一種基片處理系統，包括基片支持器，其位于室中，在基片處理過程中，其用于固定基片，所述基片上具有氮化物層；氣體輸送系統，用于將反應物氣體混合物引入所述反應室中，以在所述基片上形成層，所述氣體輸送系統包括汽化器；連接在所述汽化器和所述反應室之間的閥門，所述閥門具有與汽化器輸出連接的閥門輸入和與室氣體輸入連接的第一閥門輸出及與旁路線連接的第二閥門輸出；以及在所述第一閥門輸出和所述第二閥門輸出之間轉換的控制器；泵，其與氣體出口耦合，用于控制所述室的壓力；熱退火系統，其用于回流沉積在所述基片上的所述層；所述控制器，還用于控制所述氣體輸送系統和所述泵，并且控制所述熱退火系統；以及存儲器，其與所述控制器耦合，所述存儲器包括其內存儲有計算可讀程序并在其中體現的計算機可讀介質，以引導所述基片處理系統的工作，所述計算機可讀程序包括用于控制所述氣體輸送系統，以將反應物氣體混合物引入所述反應室中的一些指令，以在所述氮化物層上沉積預定的一段時間的富硼硅酸鹽玻璃膜，接著在所述富硼硅酸鹽玻璃膜上沉積硼磷硅酸鹽玻璃膜，所述反應物氣體混合物包括硅源氣體、硼源氣體、磷源氣體和載體氣體；用于進一步控制所述回流的溫度的一些指令。21.如權利要求20所述的基片處理系統，其中在所述氮化物層沉積富硼硅酸鹽玻璃膜的所述預定的一段時間大約在3-30秒的范圍內。22.如權利要求20所述的基片處理系統，其中在氮化物阻擋層上沉積富硼硅酸鹽玻璃膜的所述預定的一段時間大約為10秒。全文摘要在半導體晶片上沉積硼磷硅酸鹽玻璃膜過程中，控制摻雜濃度以減少所述半導體晶片上氮化物消耗的一種方法和裝置。在本發明的一個實施例中，首先，所述方法將具有氮化物層的基片放置在反應室中(502)，并且向所述反應室提供硅源、氧源和硼源，但向反應室延遲提供磷源，以便在所述氮化物層上形成硼硅酸鹽玻璃層(504)。然后，所述方法通過向所述反應室提供所述硅源、氧源、硼源和磷源，以在硼硅酸鹽玻璃層上形成硼磷硅酸鹽膜。文檔編號H01L21/31GK1553968SQ02817621公開日2004年12月8日申請日期2002年7月16日優先權日2001年7月20日發明者K·穆卡伊,S·錢德拉恩,K穆卡伊,呂申請人:應用材料有限公司