[發明專利]一種高深徑比孔洞的制備方法及結構

有效

• 申請號: 201710361221.5
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN107195620B
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 睿力集成電路有限公司
• 主分類號: H01L23/64
• 分類號: H01L23/64;H01L27/08
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

本發明提供一種高深徑比孔洞的制備方法及結構，所述方法包括：在襯底上形成保形疊層，例如硼磷硅玻璃膜疊層；刻蝕所述保形疊層形成孔洞；其中，所述保形疊層至少包括兩層具有不同摻雜濃度的保形層，位于底層的保形層中的三五族元素摻雜濃度要高于位于頂層的保形層。本發明利用保形疊層內的摻雜濃度差異改善了高深徑比孔洞的形貌結構。對于半導體存儲器件，本發明利用周邊區的濃度變化的保形層的厚度范圍與濃度范圍得到了在特定電容孔深徑比范圍內的電容孔下開孔與上開孔的比值范圍的特殊控制效果，從而可增加電容良率，改善DRAM電容結構。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別是涉及一種高深徑比孔洞的制備方法及結構。

背景技術

在半導體器件制造技術中，高深徑比微結構(High Aspect Ratio MicroStructures，HARMS)有廣泛的應用，特別在電容孔制作的過程。高深徑比微結構通常指孔深度與孔直徑的比值大于2：1，寬度小于100微米的三維微結構。在高深徑比微結構的應用中，通常需要制備硬掩膜來刻蝕高深徑比孔洞，硬掩膜可采用硼磷硅玻璃(Boro-Phospho-Silicate-Glass，BPSG)等材料。

硼磷硅玻璃是集成電路制造中常用的介質材料，公開號為TW426913B的一篇專利文獻就公開了一種由兩步驟沉積制程來形成一BPSG膜層的方法及相關的設備與裝置。一BPSG的保形層(conformal layer)被沉積于一基材上。一更加穩定的BPSG膜層以一較高的沉積速段被沉積在該保形層上。該方法適于用BPSG來填充高寬比至少為5.5:1的0.06微米窄的渠道。

在高深徑比較大的通孔刻蝕制程中，例如深徑比達到10甚至20比1時，控制刻蝕獲得符合要求的尺寸及形貌變得越來越難。目前采用硬掩膜刻蝕此類高深徑比的通孔，通常會出現通孔上下口孔徑不一的情況，當深徑比越大，下口孔徑便要越小于上口孔徑，下口孔徑與上口孔徑的比值往往小于60％，即通孔側壁傾斜，通孔整體類似倒置的圓錐。這樣的深孔形貌往往難以達到器件要求，且在后續填充孔隙的制程中，對填充良率造成很大影響。

因此，需要尋求一種能夠改善這種高深徑比孔洞形貌的方法。

發明內容

鑒于以上所述現有技術，本發明的目的在于提供一種高深徑比孔洞的制備方法及結構，用于解決現有技術中高深徑比孔洞的上下開孔直徑差異大等問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種高深徑比孔洞的制備方法，包括以下步驟：

在襯底上形成保形疊層；

刻蝕所述保形疊層形成孔洞；

其中，所述保形疊層至少包括兩層具有不同摻雜濃度的保形層，位于底層的保形層的三五族元素摻雜濃度要高于位于頂層的保形層。

可選地，所述保形疊層包括兩層或兩層以上硼磷硅玻璃膜；自頂層至底層硼磷硅玻璃膜的硼或/及磷的摻雜濃度依次增加。

可選地，相鄰兩保形層的三五族元素摻雜濃度增加幅度為20-100％。

可選地，所述保形疊層采用化學沉積的方法連續沉積形成；連續沉積形成所述保形疊層時，在同一個反應腔體內連續沉積。

可選地，所述保形疊層包括底層硼磷硅玻璃膜和位于所述底層硼磷硅玻璃膜之上的頂層硼磷硅玻璃膜；其中，所述底層硼磷硅玻璃膜的厚度為300-600nm，硼的摻雜濃度為2-4wt％，磷的摻雜濃度為2-5wt％；所述頂層硼磷硅玻璃膜的厚度為400-800nm，硼的摻雜濃度為1-3wt％，磷的摻雜濃度為2-4wt％。