[發明專利]一種改善金屬前介質PMD填充特性的集成方法

有效

• 申請號: 200610119408.6
• 申請日: 2006-12-11
• 公開（公告）號: CN101202226A
• 公開（公告）日: 2008-06-18
• 發明（設計）人: 陳昊瑜;龔順強;繆炳有
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司;上海集成電路研發中心有限公司
• 主分類號: H01L21/31
• 分類號: H01L21/31;H01L21/768
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司
• 代理人: 丁紀鐵;李雋松

技術領域

本發明涉及一種半導體制造工藝，尤其涉及一種改善金屬前介質PMD填充特性的集成方法。

背景技術

金屬前介質層PMD一般是由三層介質組成，如襯墊SiN(氮化硅)或SiON(氮氧化硅)+BPSG(Borophosphosilicate?glass，硼磷氧化硅)+SiO₂(二氧化硅)或SiON。襯墊SiN或SiON的主要作用是阻止B(硼)和P(磷)擴散到硅襯底，從而影響器件性能；BPSG的作用是吸雜---吸收或抓住來自后道工藝的金屬離子/氫離子和其他雜質，防止擴散到硅襯底；表面SiO₂(二氧化硅)或SiON的主要作用是保護BPSG酸化/硼磷析出。通常工業界采用SA(亞常壓)BPSG。

隨著器件尺寸的減小，金屬前BPSG的填空性成為業界關注的焦點之一。在0.18um及以下技術，特別在含有雙層多晶硅的存儲器器件工藝中，多晶硅的高度比邏輯器件高，而多晶硅之間的間距縮小，兩者的比值較大。原有的SA?BPSG的填空性受到挑戰(有空洞出現)，或不能滿足工藝要求；因為該空洞若出現在互連孔的側壁，阻擋層Ti/TiN不能覆蓋空洞，在鎢塞的淀積過程中，來自氣體WF6的F離子會刻蝕側壁BPSG，從而可能造成互連失效和器件性能降低等。由于填空性的要求，人們也采用HDP?PSG(高密度等離子體摻磷氧化硅)，該工藝填空性好；但其缺點是工藝成本高。所以，除非不得已，人們總是選擇工藝成本較低的SA?BPSG。為了延長SA?BPSG的工藝壽命，人們總是想盡各種辦法來改善PMD整體的填空性?？傮w而言，PMD出現空洞至少有以下五個原因：SA?BPSG工藝本身的填空能力有待提高或優化；BPSG的覆型性需要優化；襯墊SiN或SiON工藝有待優化；退火工藝需要優化；硅化物工藝需要優化。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種改善金屬前介質PMD填充特性的集成方法，彌補BPSG工藝本身填充性能的不足或有限性，從而避免PMD空洞的產生。

為解決上述技術問題，本發明方法也與傳統工藝一樣包括：首先在硅基板上生長一層熱氧化膜；再淀積一層多晶硅并進行刻蝕；淀積氮化硅或氧化硅，刻蝕后形成側墻；形成側墻后淀積SiN作為襯墊，最后淀積BPSG；但本發明形成側墻的形貌為傾斜的；形成側墻的形貌為傾斜的可以通過改變多晶硅的刻蝕條件，使多晶硅底部帶有角度為80度左右的傾斜形貌或通過側墻刻蝕中增加各項異性刻蝕的比率，使側墻肩膀位置下降形成側墻的形貌傾斜。本發明方法可應用于0.18微米及以下的半導體集成工藝。

本發明方法由于改變兩種刻蝕工藝菜單，提高了BPSG的覆型性，可提高相應產品的成品率和可靠性。

附圖說明

圖1是傳統工藝方法下PMD的形成步驟；

圖2是本發明方法下PMD的形成步驟；

附圖標記：1、多晶硅，2、熱氧化膜，3、硅基板，4、側墻，5、襯墊，6、BPSG。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細的說明。

首先講述本發明的原理。傳統的半導體工藝中BPSG的填充步驟如下：1、在襯墊SiN或SiON上首先淀積覆型薄膜；2、淀積從周圍薄膜向中間空隙填充；3、經過熱退火使BPSG?reflow，進一步填充間隙。在0.18微米工藝中，為了減少熱過程對器件的影響，BPSG淀積后的熱退火從以前的爐子退火(一般700-800度，時間30分鐘左右)改為快速熱退火工藝(一般~700度/~30秒)，在此種情形下快速熱退火工藝RTP對BPSG工藝的填空性幾乎無太大改善；另外，通過調整BPSG工藝中的B/P比率，能夠優化BPSG本身的填孔能力；但是由于BPSG成長與其覆型性相關，在高高寬比的多晶隔離漕內，若側墻本身的形貌陡直，會使BPSG在填充過程中形成一封閉空洞，上述改善BPSG工藝條件及退火條件都無法徹底消除空洞，針對這種情形，我們針對BPSG覆型性的優化，提出了新型的集成方法。即傾斜的側墻形貌會減小形成封閉空洞的幾率，以此為出發點給出一種新的PMD集成方法，以滿足0.18微米及以下的工藝要求。而要得到傾斜的側墻形貌，可以從以下兩種方法實現：1，直接優化側墻刻蝕條件，盡可能形成傾斜的形貌。這可以通過側墻刻蝕中增加各項異性刻蝕的比率，使其使側墻肩膀位置下降得到；2，改變多晶硅刻蝕條件，使其形成傾斜的形貌(如圖)，對得到傾斜側墻形貌也有幫助。這種多晶硅刻蝕工藝可以借鑒溝短槽隔離(STI)的刻蝕方法，使其形成傾斜的金屬前介質隔離漕。包括：改變多晶刻蝕的形貌以及側墻刻蝕的形貌。