[發(fā)明專利]磷硅玻璃生長(zhǎng)工藝及磷硅玻璃

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710094369.3
• 申請(qǐng)日: 2007-11-30
• 公開（公告）號(hào): CN101450833A
• 公開（公告）日: 2009-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐偉中
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號(hào): C03B8/04
• 分類號(hào): C03B8/04
• 代理公司: 上海浦一知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 丁紀(jì)鐵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造的介質(zhì)膜生長(zhǎng)工藝以及一種半導(dǎo)體工藝的介質(zhì)膜，特別涉及一種磷硅玻璃的生長(zhǎng)工藝以及按照這種生長(zhǎng)工藝生長(zhǎng)成的磷硅玻璃。

背景技術(shù)

介質(zhì)膜在半導(dǎo)體工藝中起著廣泛的應(yīng)用，在二氧化硅中摻入磷形成磷硅玻璃可以減小膜應(yīng)力，改善膜的完整性、降低缺陷密度。另外，磷硅玻璃還具有固定雜質(zhì)離子的作用。磷硅玻璃是一種常見的介質(zhì)膜，采用高密度等離子體化學(xué)汽相淀積工藝制備的磷硅玻璃具有很好的填孔性能。當(dāng)磷的濃度大于6％時(shí)，由于高密度等離子體化學(xué)汽相淀積工藝過程中離子濺射對(duì)磷、硅和氧具有選擇性，從而在圖形上形成花狀外殼，如圖1所示，襯底1上的2為生長(zhǎng)磷硅玻璃之前的圖形，磷硅玻璃薄膜4的花狀外殼3的底部與硅襯底1之間的距離H很小，H一般小于30nm。并且這種花狀外殼磷硅玻璃中的磷含量比體磷硅玻璃中的體濃度低。

目前，制備磷硅玻璃過程中，由于濺射能量和密度過大，濺射偏壓功率/硅片面積約為10W/cm²，氧氣/(硅烷+磷烷)的摩爾比約為2.5，使得磷硅玻璃花狀外殼的底部起點(diǎn)與襯底的距離小于30nm。

如圖2所示，在磷硅玻璃兩步法自對(duì)準(zhǔn)刻蝕工藝一般包括兩個(gè)步驟：1、在10區(qū)域進(jìn)行低選擇比刻蝕，該低選擇比刻蝕對(duì)刻蝕磷硅玻璃和非摻雜二氧化硅具有相近的刻蝕速率，而且它的磷硅玻璃/硅以及磷硅玻璃/Si₃N₄的選擇性比很小；2、在30區(qū)域進(jìn)行高選擇比刻蝕，該高選擇比刻蝕B的磷硅玻璃/非摻雜二氧化硅、磷硅玻璃/硅以及磷硅玻璃/Si₃N₄的選擇性很高。低選擇比刻蝕到高選擇比刻蝕的切換點(diǎn)20需要低于磷硅玻璃花狀外殼底部起點(diǎn)或磷硅玻璃花狀外殼，才能使高選擇比刻蝕將接觸孔順利的開到底部。當(dāng)磷硅玻璃花狀外殼底部起點(diǎn)很低時(shí)，低選擇比刻蝕到高選擇比刻蝕的切換點(diǎn)就很低，從而使得低選擇比刻蝕過程中刻到硅的風(fēng)險(xiǎn)加大，工藝窗口縮小，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種磷硅玻璃生長(zhǎng)工藝提高磷硅玻璃花狀外殼底部的起點(diǎn)，利用上述方法，本發(fā)明還提供一種花狀外殼的底部起點(diǎn)與襯底的距離大于40nm的磷硅玻璃。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是，采用高密度等離子體化學(xué)汽相淀積生長(zhǎng)磷硅玻璃，在磷硅玻璃沉積過程中，濺射偏壓功率與硅片面積的比率范圍在2至6W/cm²之間，氧氣的摩爾量比硅烷與磷烷摩爾量的和的范圍在1.5至2之間。

根據(jù)上述技術(shù)方案中的磷硅玻璃工藝生長(zhǎng)的磷硅玻璃，其磷硅玻璃花狀外殼的底部起點(diǎn)與襯底的距離大于40nm。

本發(fā)明通過選擇適當(dāng)?shù)臑R射偏壓和氧氣流量來降低濺射能量和濺射密度，減少圖形之間開始形成磷硅玻璃花狀外殼的速度，從而提高磷硅玻璃花狀外殼底部起點(diǎn)，擴(kuò)大了選擇性刻蝕的工藝窗口。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明：

圖1為已有技術(shù)的磷硅玻璃花狀外殼示意圖；

圖2為磷硅玻璃的兩步法自對(duì)準(zhǔn)刻蝕切換點(diǎn)示意圖；

圖3為本發(fā)明的磷硅玻璃花狀外殼示意圖。

圖中附圖標(biāo)記分別是1為已有技術(shù)中磷硅玻璃的襯底，2為已有技術(shù)中生長(zhǎng)磷硅玻璃之前的圖形，3為已有技術(shù)中磷硅玻璃的花狀外殼，4為已有技術(shù)中磷硅玻璃薄膜主體，10為磷硅玻璃兩步法自對(duì)準(zhǔn)刻蝕低選擇比刻蝕區(qū)域，30為磷硅玻璃兩步法自對(duì)準(zhǔn)刻蝕高選擇比刻蝕區(qū)域，20為磷硅玻璃兩步法自對(duì)準(zhǔn)刻蝕中從低蝕低選擇比過渡到高選擇比的切換點(diǎn)，100本發(fā)明中磷硅玻璃的襯底，200為本發(fā)明中生長(zhǎng)磷硅玻璃之前的圖形，300為本發(fā)明中磷硅玻璃的花狀外殼，400為本發(fā)明中磷硅玻璃薄膜主體。

具體實(shí)施方式

發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)磷硅玻璃花狀外殼的形成是由于高密度等離子體化學(xué)汽相淀積工藝過程中離子濺射對(duì)磷、硅和氧具有選擇性造成的，即對(duì)磷的濺射率比對(duì)硅和氧的濺射率要大，而在具有一定角度的側(cè)面受到的濺射作用比在平坦處的濺射作用大，因此在圖形的側(cè)壁會(huì)形成磷的含量較少的磷硅玻璃花狀外殼。