[發明專利]一種平衡存儲單元區填充與邏輯區柵氧完整性的工藝方法

有效

• 申請號: 201610212604.1
• 申請日: 2016-04-07
• 公開（公告）號: CN105679706B
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 張志剛;張文廣
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/77
• 分類號: H01L21/77
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 智云

本發明提供了一種平衡存儲單元區填充與邏輯區柵氧完整性的工藝方法，包括：在硅片上形成存儲單元區和邏輯器件區，其中存儲單元區包括多個重復單元，每個重復單元包括多晶硅柵以及布置在多晶硅柵之間溝槽，而且邏輯器件區中的至少一部分器件形成有柵氧結構；在硅片上形成刻蝕停止層；利用增強型等離子體化學氣象淀積工藝，在刻蝕停止層上形成具有淀積負載效應的富硅氧化硅薄膜。

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，更具體地說，本發明涉及一種平衡存儲單元區填充與邏輯區柵氧完整性的工藝方法。

背景技術

存儲器件面臨著比單純邏輯器件更多的挑戰，尤其是當使用前金屬層高密度等離子體工藝時，會同時面臨填充和柵氧完整性問題。而存儲單元區是由大量比普通邏輯器件高兩倍的多晶硅柵及其間溝槽組成的重復單元，這些溝槽的完美填充要求有均勻地填充能力和均勻地前層工藝形貌控制才能達到穩定完美的填充。

同時，對于邏輯器件區，因為需要做到存儲單元區的填充使得前金屬層高密度等離子體工藝參數設定中射頻功率保持較高的設定值，這樣自然容易對邏輯區柵氧完整性造成損傷。而如果降低工藝的射頻功率，則又會降低填充能力，造成孔洞從而造成電路短路，因而，現有工藝面臨著無法調和的矛盾。

如果單純在前金屬層高密度等離子體工藝前增加普通保護層，可以對柵氧完整性起到一定作用，但是，這樣會使得存儲單元區的填充出現孔洞造成失效。如果增加一道光罩工藝將存儲單元區的保護層去掉可以降低填充難度，但是這樣增加了一道光罩工序以及后續刻蝕清洗工藝，甚至因為污染風險控制還要增加新的機臺進行這一系列工藝，以致實現成本巨大，工藝復雜化。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在上述缺陷，提供一種平衡存儲單元區填充與邏輯區柵氧完整性的工藝方法，能夠在不更換填充工藝機臺，不增加復雜工藝步驟，不影響填充能力的前提下，通過只增加一層特定具有高淀積負載效應的富硅氧化硅薄膜，就能平衡前金屬層高密度等離子體工藝帶來的無法平衡存儲區填充與邏輯區柵氧完整性的問題，即達到保證存儲區完美填充的同時確保邏輯區柵氧的完整性。

為了實現上述技術目的，根據本發明，提供了一種平衡存儲單元區填充與邏輯區柵氧完整性的工藝方法，包括：

第一步驟：在硅片上形成存儲單元區和邏輯器件區，其中存儲單元區包括多個重復單元，每個重復單元包括多晶硅柵以及布置在多晶硅柵之間溝槽，而且邏輯器件區中的至少一部分器件形成有柵氧結構；

第二步驟：在硅片上形成刻蝕停止層；

第三步驟：利用增強型等離子體化學氣象淀積工藝，在刻蝕停止層上形成具有淀積負載效應的富硅氧化硅薄膜。

優選地，邏輯器件區上形成的富硅氧化硅薄膜比存儲單元區上形成的富硅氧化硅薄膜更厚。

優選地，增強型等離子體化學氣象淀積工藝的參數包括：N₂O的流量為2000～5000sccm，N₂的流量為7000～11000sccm，SiH₄(硅烷)的流量為100～150sccm。

優選地，增強型等離子體化學氣象淀積工藝的參數包括：高頻射頻功率為300～500W，低頻射頻功率為200～600W。

優選地，增強型等離子體化學氣象淀積工藝的參數包括：反應腔內的壓力為1～1.5Torr。

優選地，增強型等離子體化學氣象淀積工藝的參數包括：反應腔內的溫度為300～450攝氏度。

優選地，淀積的富硅氧化硅薄膜的平均厚度為200～700A。

優選地，淀積時間為3～12秒。