專利名稱：降低化學(xué)氣相沉積摻雜磷氧化層表面缺陷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種半導(dǎo)體工藝，且特別是有關(guān)于一種降低化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor Deposition，CVD)的半導(dǎo)體工藝中所產(chǎn)生摻雜磷氧化層表面缺陷(Defect)的方法。
背景技術(shù)：
在大多數(shù)的半導(dǎo)體組件工藝中，化學(xué)氣相沉積(CVD)系統(tǒng)通常被作為于基板表面上形成薄膜之用。例如在發(fā)光二極管以及集成電路工藝中于半導(dǎo)體晶片(Wafer)上形成摻雜層、介電層以及保護(hù)層等。
在化學(xué)氣相沉積工藝中，是引入一種或多種的反應(yīng)氣體至反應(yīng)氣室中，并適當(dāng)控制加入反應(yīng)氣體的速率。因此，可以提供限定半導(dǎo)體組件所需的多種沉積層。通常在例如是硅底材的基板上，會(huì)形成一種磷硅類玻璃(Phosphosilicate Glass，PSG)保護(hù)層以及中間過渡層。保護(hù)層將避免底下的沉積層遭受例如是周遭濕氣以及空氣中污染物等環(huán)境因子的侵害。另外，保護(hù)層也提供某種程度的機(jī)械保護(hù)。
雖然這種PSG保護(hù)層已被證實(shí)可達(dá)到預(yù)期的目的，然而其本身內(nèi)在俱有的缺點(diǎn)卻降低了它整體的保護(hù)效果及實(shí)用性。例如PSG層經(jīng)過回火后，磷原子會(huì)往PSG層的上表面移動(dòng)并與周遭的濕氣反應(yīng)，在PSG層表面產(chǎn)生不必要的缺陷。這些缺陷會(huì)進(jìn)一步將空氣中的有害物質(zhì)帶入底下的沉積層，因而，降低PSG層的保護(hù)效果。
如上所述，雖然熟悉本技術(shù)的人員已某種程度地了解到于化學(xué)氣相沉積工藝中在半導(dǎo)體組件上形成適當(dāng)且可靠的保護(hù)層所存在的問題，然而，直到今日仍無法提供整體有效且另人滿意的解決方法。因此，有必要提供一種可防止因?yàn)榱自优c周遭濕氣作用產(chǎn)生表面缺陷的保護(hù)層，以有效提高保護(hù)層的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明裝置及方法的功能性描述以文法順暢為原則，任何方式的裝置及步驟皆不應(yīng)用以限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，但可依照等同論的原則，以本申請權(quán)利要求保護(hù)范圍所提供的內(nèi)涵予以限定。
有鑒于此，本發(fā)明的目的是在提供一種降低化學(xué)氣相沉積摻雜磷氧化層表面缺陷的方法，以減輕上述現(xiàn)有的缺陷。
實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種降低PSG層表面缺陷的方法。本方法包括利用化學(xué)氣相沉積工藝于PSG層上形成一種氧化防護(hù)罩(Cap)。
根據(jù)本發(fā)明另一方面又提供一種降低半導(dǎo)體組件的保護(hù)層表面缺陷的方法。本方法包括在基板上形成玻璃層，以及在玻璃層上形成防護(hù)罩氧化層。
根據(jù)本發(fā)明的又一發(fā)明提出一種晶片。晶片包括基板、覆蓋部份基板的玻璃保護(hù)層以及形成于至少部份玻璃保護(hù)層上的防護(hù)罩氧化層。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面又提出一種晶元(Die)。晶元包括基板、覆蓋部份基板的玻璃保護(hù)層、以及形成于至少部份玻璃保護(hù)層上的防護(hù)罩氧化層。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面提出一種半導(dǎo)體組件。半導(dǎo)體組件包括基板、覆蓋至少部份基板的玻璃保護(hù)層、以及形成于至少部份玻璃保護(hù)層上的防護(hù)罩氧化層。
為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下面將特舉一較佳實(shí)施例并配合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明如下


圖1至圖3是依照現(xiàn)有方法于硅基板上的PSG保護(hù)層表面形成不必要缺陷的工藝圖；以及圖4至圖6是依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例形成防護(hù)罩氧化層使得PSG保護(hù)層表面缺陷減少的工藝圖。
具體實(shí)施例方式
下面將以較佳實(shí)施例并配合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)說明。此處所敘述的實(shí)施例僅作為例子說明用，非用以限制本發(fā)明，且所提的工藝步驟及結(jié)構(gòu)并不涵蓋所有制造流程。本發(fā)明亦可配合現(xiàn)有使用的其它各種集成電路工藝技術(shù)來實(shí)施。此處僅提供為了解本發(fā)明所需足夠的一般實(shí)施流程步驟。
本發(fā)明提供一種降低磷硅類玻璃表面缺陷的方法。此方法包括利用化學(xué)氣相沉積工藝于磷硅類玻璃層上形成一種氧化防護(hù)罩。同時(shí)本發(fā)明另一方面所提供降低半導(dǎo)體組件保護(hù)層表面缺陷的方法，包括于基板上形成玻璃層，以及于玻璃層上形成防護(hù)罩氧化層。
玻璃層例如是PSG層或BPSG層，且基板例如是硅底材。然而，熟悉本技術(shù)的人員當(dāng)知，本發(fā)明亦可適用其它各種玻璃以及基板材質(zhì)。
基板上至少形成一層半導(dǎo)體層。例如基板上可形成多個(gè)集成電路或者發(fā)光二極管?；逡话惆ㄒ粔K晶片，再進(jìn)一步切割成多個(gè)晶元，用以制造半導(dǎo)體組件。
于基板上形成玻璃層包括利用化學(xué)氣相沉積工藝形成玻璃層，且于玻璃層上形成防護(hù)罩氧化層包括利用化學(xué)氣相沉積工藝形成防護(hù)罩氧化層。然而，熟悉本技術(shù)的人員應(yīng)理解到本發(fā)明亦可適用其它各種工藝方法。
在進(jìn)行玻璃及防護(hù)罩氧化物化學(xué)氣相沉積工藝時(shí)，盡量避免打開或破壞反應(yīng)氣室。在不損壞化學(xué)氣相沉積反應(yīng)氣室情況下，于基板上形成玻璃及防護(hù)罩氧化層，還具有后續(xù)的多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。例如損壞進(jìn)行制作工序中的氣室會(huì)浪費(fèi)不必要的時(shí)間及成本。另外，損壞氣室也可能污染或損害制作過程中的半導(dǎo)體。
于玻璃層上形成防護(hù)罩氧化層包括于玻璃層上形成未摻雜氧化層，且于基板上形成玻璃層包括于基板上形成摻雜磷氧化薄膜。玻璃層及/或防護(hù)罩氧化層是利用等離子體強(qiáng)化化學(xué)氣相沉積法(Plasma Enhanced CVD，PECVD)、半大氣壓化學(xué)氣相沉積(Sub-atmosphere CVD，SACVD)或是大氣環(huán)境化學(xué)氣相沉積(Atmosphere Ambient CVD)形成。然而，熟悉本技術(shù)的人員應(yīng)理解到本發(fā)明的玻璃層及/或防護(hù)罩氧化層亦可使用其它各種工藝方法形成。
防護(hù)罩氧化層的厚度以大于300埃為佳，且防護(hù)罩氧化層對磷的阻擋能力以至少達(dá)11％的比例為佳。防護(hù)罩氧化層可以使用氫化硅(Si4H)以及氧化氮(N2O)的反應(yīng)氣體也可以使用硅酸四乙酯(TEOS)及氧氣(O2)的反應(yīng)氣體來形成。熟悉本技術(shù)的人員當(dāng)知，任何其它氣體也可以類似地用以形成防護(hù)罩氧化層。
防護(hù)罩氧化層工藝溫度以大約350℃與600℃之間為佳。玻璃層工藝溫度以大約450℃與650℃之間為佳。形成防護(hù)罩氧化層的步驟可選擇地包括形成層間(Inter-layer)介電層、多晶硅間(Inter-poly)介電層及/或金屬層間(Inter-metal)介電層。本發(fā)明更提供各種結(jié)構(gòu)，例如晶片包括基板、覆蓋至少部份基板的玻璃保護(hù)層以及形成于至少部份玻璃保護(hù)層的防護(hù)罩氧化層。另一方面，本發(fā)明提供的晶元也包括基板、覆蓋至少部份基板的玻璃保護(hù)層以及形成于至少部份玻璃保護(hù)層的防護(hù)罩氧化層。另外，本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體組件，其包括基板、覆蓋至少部份基板的玻璃保護(hù)層以及形成于至少部份玻璃保護(hù)層的防護(hù)罩氧化層。
請參考圖1至圖3，其是依照現(xiàn)有方法于硅基板上的PSG保護(hù)層表面形成不必要缺陷的工藝圖。于圖1中，例如是利用化學(xué)氣相沉積工藝，于硅基板12上形成PSG層11。如上所述，PSG層11限定了一層保護(hù)層，用以保護(hù)其底下形成于基板12上的半導(dǎo)體組件。圖1至圖6中所示的基板12可以是晶片限定的基板、晶元的基板、或是集成電路或發(fā)光二極管等半導(dǎo)體組件的基板。又如圖2所示，基板12以及玻璃層11經(jīng)過回火后，磷原子(以P標(biāo)示)易于向玻璃層11的上表面移動(dòng)(如朝上的箭頭所示)。如圖3所示，現(xiàn)有中經(jīng)過幾天時(shí)間，周遭的濕氣(以H2O表示)會(huì)與移向玻璃層11表面的磷原子作用(如斜箭頭所示)。這樣的反應(yīng)作用容易在玻璃層11上形成不必要的缺陷13，因而降低了玻璃層的保護(hù)能力并導(dǎo)致半導(dǎo)體組件的工藝失敗。
圖4至圖6是依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例形成防護(hù)罩氧化層使得PSG保護(hù)層表面缺陷減少的工藝圖。請先參考圖4，防護(hù)罩氧化層14形成于PSG層11上。如上所述，在形成PSG層11以及防護(hù)罩氧化層14的過程中間，以不需要打開或損壞反應(yīng)氣室便能形成這層防護(hù)罩氧化層為佳。再參考圖5，于回火工序后，磷原子P仍易于向PSG層11的上表面移動(dòng)。然而，由于防護(hù)罩氧化層14的阻擋作用，將大大地減緩這些磷原子P的移動(dòng)。
請參考圖6，防護(hù)罩氧化層14也將大大地減少周遭濕氣與上移的磷原子P的接觸。因此，周遭濕氣與磷原子P的反應(yīng)以及結(jié)果在玻璃層11形成缺陷的情況將大大地減輕。下表將提供對本發(fā)明較佳實(shí)施例進(jìn)行測試的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。第1號晶片是為一塊沒有沉積防護(hù)罩氧化層的晶片，且經(jīng)過快速熱回火后一天產(chǎn)生15924個(gè)缺陷。第2號至第6號晶片具有防護(hù)罩氧化層，且經(jīng)過快速熱回火后一天產(chǎn)生19至62個(gè)缺陷。

第2號至第4號晶片是以不同的磷離子摻雜比例(P％)方式形成，而防護(hù)罩氧化層深度則固定為1000埃。第5號及第6號晶片具有不同的防護(hù)罩氧化層深度，而磷離子摻雜比例則固定在8％。晶片表面缺陷掃描分別于化學(xué)氣相沉積工藝后立刻進(jìn)行(即沉積后缺陷)、快速熱回火后進(jìn)行(即快速熱回火后缺陷)，以及于快速熱回火后一天進(jìn)行(即快速熱回火后一天缺陷)。對每一種情況并表列出產(chǎn)生缺陷的數(shù)量。
顯然可知，所有五塊具防護(hù)罩氧化層的測試晶片所產(chǎn)生的缺陷數(shù)量皆遠(yuǎn)小于控制用晶片于快速熱回火后一天所產(chǎn)生的缺陷數(shù)量。PSG層結(jié)合防護(hù)罩氧化層，可用以進(jìn)行集成電路基板的離子植入。也就是說，PSG層與防護(hù)罩氧化層可選擇地沉積在集成電路上，以便填平或填滿集成電路的低凹部份。因此，根據(jù)本發(fā)明的PSG以及防護(hù)罩氧化物可以用以形成內(nèi)層介電層。根據(jù)本發(fā)明的PSG層結(jié)合防護(hù)罩氧化層，亦可以應(yīng)用于其它各種集成電路的工藝。PSG與防護(hù)罩氧化物的合成可以，例如用作多晶硅間介電層、或金屬層間介電層、以及層間介電層等。
綜上所述，雖然本發(fā)明已以一較佳實(shí)施例揭示如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本技術(shù)的人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的等效的改變或替換，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的本申請權(quán)利要求范圍所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種降低磷硅類玻璃層表面缺陷的方法，該方法包括于該磷硅類玻璃層上沉積一氧化防護(hù)罩。
2.一種降低半導(dǎo)體組件保護(hù)層表面缺陷的方法，該方法包括于一基板上形成一玻璃層；以及于該玻璃層上形成一防護(hù)罩氧化層。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于形成一玻璃層的該步驟包括形成一磷硅類玻璃層。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于形成一玻璃層的該步驟包括形成一硼磷硅類玻璃層。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于該基板包括一硅基板。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于至少一半導(dǎo)體層形成于該基板上。
7.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于于該玻璃層上形成該防護(hù)罩氧化層包括利用一化學(xué)氣相沉積工藝形成該防護(hù)罩氧化層。
8.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于于該基板上形成該玻璃層包括利用一第一化學(xué)氣相沉積工藝形成該玻璃層；于該玻璃層上形成該防護(hù)罩氧化層包括利用一第二化學(xué)氣相沉積形成該防護(hù)罩氧化層；以及使用于該第一化學(xué)氣相沉積工藝以及該第二化學(xué)氣相沉積工藝的一反應(yīng)器于該第一化學(xué)氣相沉積工藝以及該第二化學(xué)氣相沉積工藝之間不損壞。
9.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于于該玻璃層上形成一防護(hù)罩氧化層包括于該玻璃層上形成一未摻雜氧化層。
10.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于于該玻璃層上形成一防護(hù)罩氧化層包括于一摻雜磷氧化薄膜上形成一未摻雜氧化層。
11.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于該玻璃層以及該防護(hù)罩氧化層至少其中之一是由選自一等離子體強(qiáng)化化學(xué)氣相沉積工藝、一半大氣壓化學(xué)氣相沉積工藝以及一大氣環(huán)境化學(xué)氣相沉積工藝的組合其中之一所形成。
12.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于該防護(hù)罩氧化層形成的厚度大于300埃。
13.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于該防護(hù)罩氧化層對磷的阻擋能力至少達(dá)11％的比例。
14.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于該防護(hù)罩氧化層是由氫化硅以及氧化氮的反應(yīng)氣體所形成。
15.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于該防護(hù)罩氧化層是由硅酸四乙酯以及氧氣的反應(yīng)氣體所形成。
16.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于該防護(hù)罩氧化層的工藝溫度介于350℃至600℃之間。
17.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于該玻璃層的工藝溫度介于450℃至650℃之間。
18.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于形成該防護(hù)罩氧化層的該步驟包括形成至少選自一層間介電層、一多晶硅間介電層、一金屬層間介電層的組合其中之一。
19.一種半導(dǎo)體組件，包括一基板；一玻璃保護(hù)層，形成于至少一部份的該基板上；以及一防護(hù)罩氧化層，形成于至少一部份的該玻璃保護(hù)層上。
20.如權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體組件，其特征在于該基板包括一硅基板。
21.如權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體組件，其特征在于于該基板上形成至少一半導(dǎo)體層。
22.如權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體組件，其特征在于該玻璃保護(hù)層為一磷硅類玻璃保護(hù)層。
23.如權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體組件，其特征在于該防護(hù)罩氧化層形成的厚度大于300埃。
24.如權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體組件，其特征在于該防護(hù)罩氧化層對磷的阻擋能力至少達(dá)11％的比例。
25.如權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體組件，其特征在于該防護(hù)罩氧化層包括至少選自一層間介電層、一多晶硅間介電層、以及金屬層間介電層的組合其中之一。
全文摘要
一種降低半導(dǎo)體組件磷硅類玻璃層表面缺陷的方法，包括利用化學(xué)氣相沉積工藝于磷硅類玻璃層上形成氧化防護(hù)罩。
文檔編號H01L21/316GK1604289SQ20041007912
公開日2005年4月6日 申請日期2004年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月10日
發(fā)明者林經(jīng)祥, 陳禮仁, 陳光釗 申請人:旺宏電子股份有限公司