[發明專利]深槽隔離非晶硅的制備方法

有效

• 申請號: 200710094108.1
• 申請日: 2007-09-28
• 公開（公告）號: CN101399218A
• 公開（公告）日: 2009-04-01
• 發明（設計）人: 王劍敏
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司
• 代理人: 丁紀鐵

技術領域

本發明涉及一種深槽隔離非晶硅的制備方法。

背景技術

在Bipolar或BiCMOS器件的深槽(即深溝槽)隔離制作中，通常采用非晶硅作為填充隔離介質。由于非晶硅需要淀積到一定的厚度(10k-20k)，以將深槽填滿，但非晶硅一次淀積的太厚，將對硅片施加非常大的應力，這樣很容易導致制品或爐內的假片由于應力過大而碎裂。現在常見的方法是將深槽填充的非晶硅分成兩次淀積，即先淀積全部膜厚的一半厚度的非晶硅，然后出爐，在常溫情況下放置一定的時間，以消除一定的應力，隨后再淀積另一半的膜厚的非晶硅，這樣所制備的非晶硅層中總體的應力比一次淀積的要小。但是由于將整個淀積過程分為兩次，需要出爐和重新入爐，以及再一次將爐體內抽到非晶硅淀積所需要的壓力，將花費很多的時間，這樣大大影響了制備深槽隔離非晶硅的生產能力。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種深槽隔離非晶硅的制備方法，其能縮短非晶硅淀積的時間。

為解決上述技術問題，本發明的深槽隔離非晶硅的制備方法，包括在非晶硅淀積設備中連續進行如下步驟：

(1)在深槽上淀積第一層非晶硅；

(2)用氮氣吹掃清洗氣體管路和所述淀積設備，后在所述設備內通入氧氣和氬氣的混合氣體吹掃，使第一層非晶硅表面氧化形成二氧化硅；

(3)在步驟(2)形成的二氧化硅上淀積第二層非晶硅。

本發明的另一個制備方法，即在上述步驟(2)中用笑氣(N₂O)替代氧氣和氬氣的混合氣體。

本發明的制備方法將深槽非晶硅分成兩次淀積，在兩次淀積中加入一步氧化氣體吹掃過程，即先淀積第一層非晶硅，先用氮氣將氣體管路內的硅烷吹掃干凈，然后在淀積設備內通入氧氣和氬氣的混合氣體或笑氣，使得非晶硅的表面氧化形成二氧化硅，二氧化硅能緩解第二次生長時非晶硅所帶來的應力，可以避免深槽隔離非晶硅一次生長導致的應力過大。該方法簡單易行，且可以利用現有的裝置進行，而無須增加任何附加裝置。另外，由于氧化氣體吹掃和非晶硅淀積在同一設備中連續進行，故整個處理時間相對較短。

附圖說明

下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明：

圖1為本發明的制備方法流程圖；

圖2a為本發明的制備流程中的第一層非晶硅淀積后的結構示意圖；

圖2b為本發明的制備中二氧化硅形成后的結構示意圖；

圖2c為本發明的制備中第二層非晶硅淀積后的結構示意圖。

具體實施方式

本發明的制備方法，在非晶硅淀積設備中連續完成，將深槽隔離非晶硅分成兩次淀積(見圖1)，在兩次淀積中，保持淀積設備中的溫度不變，加入一步氮氣及氧氣吹掃過程，先淀積整個深槽填充所需要的非晶硅全部膜厚的40％～60％厚度(即淀積第一層非晶硅)，將氣體管路內的殘留的反應氣體(例如，硅烷)用氮氣吹掃干凈，然后在淀積設備內通入氧氣和氬氣的混合氣體，使得第一層非晶硅的表面形成二氧化硅，這層二氧化硅能緩解第二層非晶硅淀積時所帶來的應力。本發明的兩次淀積過程和在兩次淀積過程中的吹掃過程是在同一淀積設備中連續進行的，淀積設備的溫度始終保持與非晶硅淀積時的淀積設備溫度相同(約為500～600度)。采用的氧氣和氬氣的混合氣體中，氧氣的摩爾百分比為1％～2％之間。具體實施中，也可以用N₂O氣體取代氧氣和氬氣的混合氣體。

圖2a至圖2c為本發明的制備方法過程中的硅片截面結構示意圖，在進行非晶硅填充前，深槽四周先覆蓋有二氧化硅，第一層非晶硅淀積在二氧化硅上(見圖2a)，淀積完后，保持淀積設備內的溫度不變，先通入氮氣吹掃以清洗氣體管路中的硅烷氣體，后通入氧氣和氬氣的混合氣體吹掃淀積設備，使硅片表面的非晶硅氧化成二氧化硅(見圖2b)，約為50～100最后在同一設備內，進行第二層非晶硅淀積以填充整個深槽(見圖2c)。上面所述的非晶硅淀積設備可以是LPCVD工藝中的爐管，也可以是別的用來非晶硅淀積的設備。

在具體實施中，可以將氧氣和氬氣的混合氣體吹掃的流量為500sccm～1500sccm(標準狀態毫升/分)，吹掃過程中的淀積設備壓力控制為0.1Torr～1Torr(托)之間，吹掃時間控制為30s～240s。