一種有效填充深溝槽的解決方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種有效填充深溝槽的解決方法，即在硅襯底上先淀積氧化膜和/或氮化膜來(lái)作為阻擋層，然后通過光刻和刻蝕形成深溝槽之后，先后填充一層臺(tái)階覆蓋能力較好的底膜以及一層流動(dòng)性較好的涂層，涂層是為了后續(xù)刻蝕保護(hù)底膜不被過度刻蝕，避免硅襯底損傷，然后用刻蝕的方式將底膜和涂層去除，然后用濕法刻蝕的藥液將溝槽中殘留的涂層的殘留物去除，最后將深溝槽填滿。采用本發(fā)明的方法可有效降低高深寬比的深溝槽的填充的難度，能夠進(jìn)行無(wú)縫填充，避免填充產(chǎn)生空洞，從而提高器件良率；同時(shí)工藝簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)，成本降低。
【專利說(shuō)明】一種有效填充深溝槽的解決方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體集成電路中的半導(dǎo)體工藝方法，涉及一種填充深溝槽的方法，尤其涉及一種有效填充深溝槽的解決方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)今的半導(dǎo)體應(yīng)用中已出現(xiàn)了越來(lái)越多的需使用深溝槽結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)功能的器件，深溝槽一般深寬比(AR ratio)較大，用傳統(tǒng)方法填充易產(chǎn)生空洞，會(huì)造成器件失效，良率低下。
[0003]傳統(tǒng)方法是采用化學(xué)氣相沉積(CVD)的方式將溝槽填滿，但是該類方法所需機(jī)臺(tái)特殊，成本較高，工藝較難實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種有效填充深溝槽的解決方法，采用本發(fā)明的方法可有效降低高深寬比的深溝槽的填充的難度，能夠進(jìn)行無(wú)縫填充；同時(shí)工藝簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種有效填充深溝槽的解決方法，包括如下步驟:
[0006]1.1在硅襯底上 淀積一層或數(shù)層氧化膜和/或氮化膜，作為阻擋層；
[0007]1.2淀積光刻膠，顯影后刻蝕阻擋層，露出后續(xù)流程需要刻蝕深溝槽的硅襯底；
[0008]1.3去除光刻膠，然后利用阻擋層，刻蝕出具有高深寬比的深溝槽的圖形；
[0009]1.4在全娃片上淀積一層底膜；
[0010]1.5在全硅片上生長(zhǎng)一層流動(dòng)性較好的涂層；
[0011]1.6用刻蝕的方法將底膜和涂層去除，同時(shí)達(dá)到了降低深溝槽的深寬比的目的，便于后續(xù)的填充；
[0012]1.7用刻蝕的方法將剩余的涂層去除；
[0013]1.8進(jìn)行后續(xù)輪次的填充，將深溝槽填滿。
[0014]步驟1.1中，所述阻擋層的厚度為1000~5000埃，其采用LPCVD工藝、或PECVD工藝，或APCVD工藝淀積。
[0015]步驟1.2中，所述阻擋層刻蝕寬度為0.f 50微米，刻蝕深度以硅損失小于100埃，所述刻蝕方法采用干法或濕法刻蝕工藝。
[0016]步驟1.3中，所述深溝槽由干法刻蝕方法產(chǎn)生，所述深溝槽的深度為f 100微米，寬度為0.1~50微米。
[0017]步驟1.4中，所述底膜采用常壓或低壓化學(xué)氣相淀積生長(zhǎng)工藝淀積，所述底膜的生長(zhǎng)方向?yàn)榈撞可L(zhǎng)的成膜方式；所述底膜為氧化膜或氮化膜，該底膜的膜質(zhì)與阻擋層頂層膜的膜質(zhì)不同；該底膜的生長(zhǎng)厚度為1000-10000埃，該底膜的生長(zhǎng)厚度為深溝槽深度的1/2到1/5，優(yōu)選為1/3。[0018]步驟1.5中，所述涂層的厚度為1000~5000埃，所述涂層的生長(zhǎng)方式為涂布或沉積。所述涂層采用抗反射有機(jī)物或其它流動(dòng)性較好物質(zhì)，優(yōu)選抗反射有機(jī)物。
[0019]步驟1.6中，所述刻蝕方法中，底膜相對(duì)于涂層的刻蝕速率選擇比較高，在5:1~100:1之間；底膜相對(duì)阻擋層的刻蝕速率選擇比較高，在5:1~100:1之間；所述刻蝕方法采用干法或濕法工藝。所述刻蝕的終點(diǎn)為在阻擋層上，阻擋層的損失量在100~300埃。
[0020]步驟1.7中，所述刻蝕方法中，涂層相對(duì)于阻擋層的刻蝕速率選擇比較高，在1:5~1:20之間，刻蝕方法為濕法或干法刻蝕。
[0021]步驟1.8中，填充深溝槽的頂膜的厚度為100(Tl0000埃，該頂膜的膜質(zhì)與生長(zhǎng)方式可以與步驟1.4的底膜相同，亦可不同，直至將深溝槽填滿。
[0022]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明采用了一種新型的工藝流程，即在硅襯底上先淀積氧化膜和/或氮化膜來(lái)作為阻擋層(hardmask)，然后通過光刻和刻蝕形成深溝槽之后，先后填充一層臺(tái)階覆蓋能力較好的底膜以及一層流動(dòng)性較好的涂層，涂層是為了后續(xù)刻蝕保護(hù)底膜不被過度刻蝕，避免硅襯底損傷，然后用刻蝕的方式將底膜和涂層去除，然后用濕法刻蝕的藥液將溝槽中殘留的涂層的殘留物去除，最后將深溝槽填滿。采用本發(fā)明的方法可有效降低高深寬比的深溝槽的填充的難度，能夠進(jìn)行無(wú)縫填充，避免填充產(chǎn)生空洞，從而提高器件良率；同時(shí)工藝簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)，成本降低。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1-圖10是本發(fā)明方法的流程示意圖；其中，圖1、圖2是本發(fā)明方法步驟I的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3、圖 4是本發(fā)明方法步驟2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明方法步驟3完成后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本 發(fā)明方法步驟4完成后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明方法步驟5完成后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本發(fā)明方法步驟6完成后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是本發(fā)明方法步驟7完成后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是本發(fā)明方法步驟8完成后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖中附圖標(biāo)記說(shuō)明如下:
[0025]`1為硅襯底，2為阻擋層，3為光刻膠，4為底膜，5為涂層，6為頂膜。
【具體實(shí)施方式】
[0026]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(shuō)明。
[0027]如圖1-圖10所示，本發(fā)明提供一種有效填充深溝槽的解決方法，包括如下步驟:
[0028]1.提供一硅襯底1(見圖1 )，在硅襯底I上淀積一層或數(shù)層氧化膜和/或氮化膜，作為阻擋層2 (見圖2);阻擋層2的厚度為1000-5000埃，其采用LPCVD (低壓化學(xué)氣相淀積)工藝、或PECVD (等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積)工藝，或APCVD (常壓化學(xué)氣相淀積)工藝淀積。
[0029]2.在阻擋層2上淀積光刻膠3 (見圖3)，顯影后刻蝕阻擋層2，露出后續(xù)流程需要刻蝕深溝槽的硅襯底1 (見圖4);所述刻蝕阻擋層2的刻蝕寬度為0.1-50微米；刻蝕深度以硅(硅襯底1)損失小于100埃為優(yōu)選，所述刻蝕方法采用干法或濕法刻蝕工藝。
[0030]3.去除光刻膠3，然后利用阻擋層2，刻蝕出具有高深寬比的深溝槽的圖形(見圖5);深溝槽由干法刻蝕方法產(chǎn)生，深溝槽的深度為1-100微米左右，寬度尺寸為0.1-50微米。[0031]4.在全硅片上淀積一層底膜4，該底膜4可以是氧化膜或氮化膜，該底膜4的膜質(zhì)與阻擋層2頂層膜的膜質(zhì)不同；如果阻擋層2是氧化膜，則底膜4是氮化膜；如果阻擋層2是氮化膜，則底膜4是氧化膜；如果阻擋層2由氧化膜+氮化膜多層膜組成，如該阻擋層2的頂層膜是氧化膜，則底膜4是氮化膜，如其頂層膜是氮化膜，則底膜4是氧化膜；優(yōu)選生長(zhǎng)方向?yàn)榈撞可L(zhǎng)的(bottom up)的成膜方式(見圖6);該步驟采用常壓或低壓化學(xué)氣相淀積生長(zhǎng)工藝，底膜4的生長(zhǎng)厚度為1000-10000埃，一般填充厚度為深溝槽深度的1/2到1/5，優(yōu)選1/3。在本實(shí)施例中，在全硅片上淀積一層臺(tái)階覆蓋能力較好的氧化膜作為底膜4，其厚度為深溝槽深度的1/2。
[0032]5.在全硅片上生長(zhǎng)一層流動(dòng)性較好的涂層5，以降低硅片表面形貌段差(如圖7所示);該涂層5的厚度為1000~5000埃，可采用涂布或沉積方式生長(zhǎng)，該涂層5可采用抗反射有機(jī)物涂層。該步驟生長(zhǎng)的涂層5不僅局限于抗反射有機(jī)物涂層，亦可為其它流動(dòng)性較好物質(zhì)，其目地在于降低其表面形貌以及保護(hù)溝槽底部底膜4不被過度刻蝕，避免硅損傷。 [0033]6.用刻蝕的方法將底膜4和涂層5去除，同時(shí)達(dá)到了降低深溝槽的深寬比的目的，便于后續(xù)的填充(如圖8所示)；該步驟刻蝕速率選擇比(前述底膜4相對(duì)后續(xù)填充的涂層5以及底膜4相對(duì)阻擋層2)較高，在5:1~100:1之間。其刻蝕方法可以為干法或濕法工藝，刻蝕終點(diǎn)可選為在阻擋層2上，阻擋層2的損失量在100~300埃。
[0034]7.用刻蝕的方法將剩余的涂層5去除(如圖9所示)，所述刻蝕方法中的刻蝕速率選擇比(涂層5相對(duì)阻擋層2)較高，在1:5~1:20之間，刻蝕方法可為濕法或干法刻蝕。本實(shí)施例中使用濕法刻蝕的方法去除深溝槽內(nèi)的抗反射有機(jī)物涂層5的殘留物。
[0035]8.進(jìn)行后續(xù)輪次的填充，將深溝槽填滿(如圖10所示)，填充的頂膜6的厚度為1000^10000埃，頂膜6的膜質(zhì)與生長(zhǎng)方式可以與步驟4所述底膜4相同，亦可不同(生長(zhǎng)方式包括常壓化學(xué)氣相沉積或低壓化學(xué)氣相沉積工藝)，直至將深溝槽填滿。
【權(quán)利要求】
1.一種有效填充深溝槽的解決方法，其特征在于:包括如下步驟: 1.1在硅襯底上淀積一層或數(shù)層氧化膜和/或氮化膜，作為阻擋層； 1.2淀積光刻膠，顯影后刻蝕阻擋層，露出后續(xù)流程需要刻蝕深溝槽的硅襯底； 1.3去除光刻膠，然后利用阻擋層，刻蝕出具有高深寬比的深溝槽的圖形； 1.4在全娃片上淀積一層底膜； 1.5在全硅片上生長(zhǎng)一層流動(dòng)性較好的涂層； 1.6用刻蝕的方法將底膜和涂層去除，同時(shí)達(dá)到了降低深溝槽的深寬比的目的，便于后續(xù)的填充； 1.7用刻蝕的方法將剩余的涂層去除； 1.8進(jìn)行后續(xù)輪次的填充，將深溝槽填滿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1.1中，所述阻擋層的厚度為1000^5000埃，其采用LPCVD工藝、或PECVD工藝，或APCVD工藝淀積。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1.2中，所述阻擋層刻蝕寬度為0.1~50微米，刻蝕深度以硅損失小于100埃，所述刻蝕方法采用干法或濕法刻蝕工藝。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1.3中，所述深溝槽由干法刻蝕方法產(chǎn)生，所述深溝槽的深度為廣100微米，寬度為0.1~50微米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1.4中，所述底膜采用常壓或低壓化學(xué)氣相淀積生長(zhǎng)工藝淀積，所述底膜的生長(zhǎng)方向?yàn)榈撞可L(zhǎng)的成膜方式；所述底膜為氧化膜或氮化膜，該底膜的膜質(zhì)與阻擋層頂層膜的膜質(zhì)不同；該底膜的生長(zhǎng)厚度為1000-10000埃，該底膜的生長(zhǎng)厚度為深溝槽深度的1/2到1/5。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟1.4中，所述底膜的生長(zhǎng)厚度為深溝槽深度的1/3。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1.5中，所述涂層的厚度為1000~5000埃，所述涂層的生長(zhǎng)方式為涂布或沉積。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的方法，其特征在于，步驟1.5中，所述涂層采用抗反射有機(jī)物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1.6中，所述刻蝕方法中，底膜相對(duì)于涂層的刻蝕速率選擇比較高，在5:1~100:1之間；底膜相對(duì)阻擋層的刻蝕速率選擇比較高，在5:1~100:1之間；所述刻蝕方法采用干法或濕法工藝。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的方法，其特征在于，步驟1.6中，所述刻蝕的終點(diǎn)為在阻擋層上，阻擋層的損失量在100~300埃。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1.7中，所述刻蝕方法中，涂層相對(duì)于阻擋層的刻蝕速率選擇比較高，在1:5~1:20之間，刻蝕方法為濕法或干法刻蝕。
12.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的方法，其特征在于，步驟1.8中，填充深溝槽的頂膜的厚度為1000^10000埃，該頂膜的膜質(zhì)與生長(zhǎng)方式與步驟1.4的底膜相同，直至將深溝槽填滿。
【文檔編號(hào)】H01L21/02GK103681235SQ201210345937
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月17日
【發(fā)明者】劉繼全, 錢志剛, 羅嘯 申請(qǐng)人:上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司