[發明專利]一種高深寬比溝槽的填充方法

有效

• 申請號: 201310459702.1
• 申請日: 2013-09-29
• 公開（公告）號: CN103489821A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 洪齊元;黃海
• 申請（專利權）人: 武漢新芯集成電路制造有限公司
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立

技術領域

本發明涉及一種半導體集成電路制造工藝方法，特別是涉及一種高深寬比溝槽的填充方法。

背景技術

在半導體集成電路制造工藝中，現有器件的隔離技術大量采用淺溝槽絕緣技術(STI?shallow?trench?isolation)，現有STI工藝是在硅片即晶圓上先形成一淺溝槽，然后再在所述淺溝槽中填入絕緣介質層如二氧化硅形成的，最后通過化學機械研磨工藝對所述絕緣介質層進行研磨使所述淺溝槽上的絕緣介質層平坦化。現有STI中的淺溝槽填充所述絕緣介質層是采用HDP?CVD(High?Density?Plasma?Chemical?Vapor?Deposition，高密度等離子體化學氣相淀積)工藝淀積形成，隨著半導體器件的特征尺寸的不斷減少，使得溝槽深寬比越來越大，會有填充空洞和薄膜應力過大造成開裂等問題。現有技術通過優化HDP?CVD的工藝參數，或者采用多步淀積的方法來解決，但是其調整與改進的范圍依舊不大。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種高深寬比溝槽的填充方法，以達到既可以保證高深寬比溝槽填充完整又可以避免薄膜開裂的結果。（深寬比是指溝槽的深度和寬度之比。大于或等于3的深寬比一般被認為是高深寬比。）

為解決上述技術問題，本發明提供一種高深寬比溝槽的填充方法，包括如下步驟：

步驟一，采用HARP工藝淀積第一層薄膜，填充1/5～2/5溝槽；

步驟二，采用熱退火工藝對第一層薄膜進行處理；

步驟三，采用HDP?CVD工藝淀積第二層薄膜，填充剩余溝槽的剩余4/5～3/5。

優選的，溝槽的深寬比為4～15，深度為3～20um。

優選的，第一層薄膜和第二層薄膜均為二氧化硅薄膜。

優選的，HARP工藝淀積第一層薄膜的操作條件為：溫度范圍為400～700℃，反應腔壓力范圍為1～10Torr，氮氣或惰性氣體的流量范圍為100～1000sccm，射頻功率范圍為100～2000W。

優選的，熱退火工藝的操作條件為：溫度范圍為600～1100℃，反應腔壓力范圍為1～10Torr。

優選的，HDP?CVD工藝淀積第二層薄膜的操作條件為：溫度范圍為500～700℃，反應腔壓力范圍為1～10Torr，氮氣或惰性氣體的流量范圍為100～1000sccm，射頻功率范圍為500～3000W。

本發明一種高深寬比溝槽的填充方法能夠實現對高深寬比溝槽的良好填充。

附圖說明

圖1為本發明一種填充高深寬比溝槽的方法實施例的流程圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。

圖1為本發明一種填充高深寬比溝槽的方法實施例的流程圖，如圖1所示，一種高深寬比溝槽的填充方法，包括如下步驟：

步驟一，采用HARP（High?Aspect?Ratio?Process，高深寬比工藝）工藝淀積第一層薄膜，填充1/5或2/5溝槽。第一層薄膜可以填充溝槽1/5到2/5之間的任意值的，例如在其他實施例中，第一層薄膜填充3/10溝槽。

第一層薄膜為二氧化硅薄膜。

溝槽的深寬比為4或15。溝槽的深寬比可以為4到15之間的任意值,例如在其他實施例中，溝槽深寬比為10。

溝槽的深度為3um或20um。溝槽的深度可以為3um到20um之間的任意值，例如在其他實施例中，溝槽的深度為16um。

采用HARP淀積工藝淀積第一層薄膜，可實現深溝槽底部的無縫填充。

HARP工藝淀積第一層薄膜的操作條件為：

溫度為400℃或700℃。溫度可以為400℃到700℃之間的任意值,例如在其他實施例，溫度為500℃。

反應腔壓力為1Torr（托）或10Torr。反應腔壓力可以為1Torr到10Torr之間的任意值,例如在其他實施例中反應腔壓力為5Torr。

氮氣或惰性氣體的流量為100sccm（standard-state?cubic?centimeter?per?minute，標況毫升每分）或1000sccm。氮氣或惰性氣體的流量為可以100sccm到1000sccm之間的任意值,例如在其他實施例中，氮氣或惰性氣體的流量為500sccm。

射頻功率為100W或2000W。射頻功率可以100W到2000W之間的任意值,例如在其他實施例中，射頻功率為1000W。