[發明專利]溝槽的填充方法

有效

• 申請號: 200910057115.3
• 申請日: 2009-04-23
• 公開（公告）號: CN101872739A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發明（設計）人: 彭虎;謝烜;季偉;繆燕
• 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;H01L21/764;H01L21/316;C23C16/44;C23C16/40
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 顧繼光

技術領域

本發明涉及一種半導體集成電路制造工藝，特別是涉及一種溝槽的填充工藝。

背景技術

采用APCVD(常壓化學氣相淀積)工藝或SACVD(亞常壓化學氣相淀積)工藝、以TEOS(正硅酸乙酯，分子式為Si(C₂H₅O)₄)和O₃(臭氧)進行反應淀積出的SiO₂(二氧化硅)薄膜具有非常好的保形性，被廣泛的用于半導體集成電路中的溝槽填充。但是，APCVD?TEOS-O₃SiO₂薄膜(即以APCVD工藝、以TEOS和O₃為原料淀積的SiO₂薄膜)和SACVD?TEOS-O₃SiO₂薄膜(即以SACVD工藝、以TEOS和O₃為原料淀積的SiO₂薄膜)在后續的高溫爐退火工藝中具有很大的收縮率，這會在SiO₂和Si(硅)之間產生較大的應力，導致SiO₂薄膜開裂。

作為一種改進，APCVD或SACVD?TEOS-O₃SiO₂薄膜通常和別的SiO₂薄膜結合起來淀積，從而減小SiO₂和Si之間的張應力。例如在0.35μm和0.6μm的淺溝槽隔離(STI)工藝中使用APCVD或SACVD?TEOS-O₃SiO₂薄膜結合PECVD(等離子體增強化學氣相淀積)TEOS-O₂(氧氣)SiO₂薄膜(即以PECVD工藝、以TEOS和O₂為原料淀積的SiO₂薄膜)的雙層薄膜結構實現溝槽填充。通過兩層SiO₂薄膜厚度匹配減小在后續高溫爐退火過程中的熱應力，解決薄膜開裂的問題。

但是，當溝槽尺寸(寬度)增加至1μm以上，溝槽深度增加至3μm以上時，為保證溝槽填充效果，APCVD或SACVD?TEOS-O₃SiO₂薄膜的淀積需要達到以上的厚度。這樣在后續的高溫爐退火時薄膜收縮更加顯著、熱應力更大，即使結合PECVD?TEOS-O₂SiO₂薄膜也無法完全避免薄膜開裂的問題。請參閱圖1，最右方的溝槽內所填充的SiO₂薄膜發生了破裂。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種溝槽的填充方法，該方法采用APCVD或SACVD?TEOS-O₃SiO₂薄膜，同時避免了后續高溫爐退火工藝中APCVD或SACVD?TEOS-O₃SiO₂薄膜開裂的問題。

為解決上述技術問題，本發明溝槽的填充方法，所述溝槽的寬度在1μm以上，溝槽的深度在3μm以上，包括如下步驟：

第1步，在具有溝槽的硅片表面上，采用LPCVD工藝以TEOS為原料淀積一層SiO₂；

第2步，在硅片表面上，采用APCVD或SACVD工藝以TEOS和O₃為原料再淀積一層SiO₂；

第3步，在硅片表面上，采用PECVD工藝以TEOS和O₂為原料再淀積一層SiO₂。

按照本發明所述方法對溝槽填充后，溝槽內的填充物為多層薄膜結構，在后續高溫爐退火工藝(通常為800～1000℃，最高不超過1050℃)中該多層薄膜結構不會發生破裂。

附圖說明

圖1是SACVD?TEOS-O₃SiO₂薄膜結合PECVD?TEOS-O₂SiO₂薄膜填充溝槽、產生薄膜破裂的硅片剖面示意圖；

圖2是本發明溝槽的填充方法的流程圖；

圖3a～圖3d是本發明溝槽的填充方法的各步驟硅片剖面示意圖。

圖中附圖標記說明：

10為溝槽；11為第一填充層；12為第二填充層；13為第三填充層；20為空洞。

具體實施方式

請參閱圖2，本發明溝槽的填充方法具體包括：