一種高深寬比溝槽的填充方法
【專利摘要】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(jìn)行處理；步驟三，采用HDP?CVD工藝淀積第二層薄膜，填充溝槽的剩余4/5～3/5；所述溝槽深寬比為4～15，深度為3～20um；所述第一層薄膜和第二層薄膜均為二氧化硅薄膜。本發(fā)明一種高深寬比溝槽的填充方法，可以達(dá)到既保證填充完整又避免薄膜開裂的效果。
【專利說明】一種高深寬比溝槽的填充方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)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(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體集成電路制造工藝中，現(xiàn)有器件的隔離技術(shù)大量采用淺溝槽絕緣技術(shù)(STI shallow trench isolation),現(xiàn)有STI工藝是在娃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(zhì)層如二氧化硅形成的，最后通過化學(xué)機(jī)械研磨工藝對所述絕緣介質(zhì)層進(jìn)行研磨使所述淺溝槽上的絕緣介質(zhì)層平坦化。現(xiàn)有STI中的淺溝槽填充所述絕緣介質(zhì)層是米用 HDP CVD (High Density Plasma Chemical Vapor Deposition,高密度等離子體化學(xué)氣相淀積）工藝淀積形成，隨著半導(dǎo)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(huì)有填充空洞和薄膜應(yīng)力過大造成開裂等問題。現(xiàn)有技術(shù)通過優(yōu)化HDPCVD的工藝參數(shù)，或者采用多步淀積的方法來解決，但是其調(diào)整與改進(jìn)的范圍依舊不大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高深寬比溝槽的填充方法，以達(dá)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(jié)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(rèn)為是高深寬比。）
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種高深寬比溝槽的填充方法，包括如下步驟：
[0005]步驟一，采用HARP工藝淀積第一層薄膜，填充1/5?2/5溝槽；
[0006]步驟二，采用熱退火工藝對第一層薄膜進(jìn)行處理；
[0007]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。
[0008]優(yōu)選的，溝槽的深寬比為4?15，深度為3?20um。
[0009]優(yōu)選的，第一層薄膜和第二層薄膜均為二氧化硅薄膜。
[0010]優(yōu)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°C，反應(yīng)腔壓力范圍為I?IOTorr，氮?dú)饣蚨栊詺怏w的流量范圍為100?lOOOsccm，射頻功率范圍為 100 ?2000W。
[0011]優(yōu)選的，熱退火工藝的操作條件為：溫度范圍為600?1100°C，反應(yīng)腔壓力范圍為I ?IOTorr0
[0012]優(yōu)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°C，反應(yīng)腔壓力范圍為I?IOTorr，氮?dú)饣蚨栊詺怏w的流量范圍為100?lOOOsccm，射頻功率范圍為500?3000W。
[0013]本發(fā)明一種高深寬比溝槽的填充方法能夠?qū)崿F(xiàn)對高深寬比溝槽的良好填充。
【專利附圖】

【附圖說明】[0014]圖I為本發(fā)明一種填充高深寬比溝槽的方法實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0016]圖I為本發(fā)明一種填充高深寬比溝槽的方法實(shí)施例的流程圖，如圖I所示，一種高深寬比溝槽的填充方法，包括如下步驟：
[0017]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(shí)施例中，第一層薄膜填充3/10溝槽。
[0018]第一層薄膜為二氧化硅薄膜。
[0019]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(shí)施例中，溝槽深寬比為10。
[0020]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(shí)施例中，溝槽的深度為16um。
[0021]采用HARP淀積工藝淀積第一層薄膜，可實(shí)現(xiàn)深溝槽底部的無縫填充。
[0022]HARP工藝淀積第一層薄膜的操作條件為：
[0023]溫度為400°C或700°C。溫度可以為400°C到700°C之間的任意值，例如在其他實(shí)施例，溫度為500°C。
[0024]反應(yīng)腔壓力為ITorr (托)或lOTorr。反應(yīng)腔壓力可以為ITorr到IOTorr之間的任意值，例如在其他實(shí)施例中反應(yīng)腔壓力為5Torr。
[0025]氮?dú)饣蚨栊詺怏w的流量為IOOsccm (standard-state cubic centimeter perminute,標(biāo)況毫升每分）或lOOOsccm。氮?dú)饣蚨栊詺怏w的流量為可以IOOsccm到IOOOsccm之間的任意值，例如在其他實(shí)施例中，氮?dú)饣蚨栊詺怏w的流量為500sccm。
[0026]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(shí)施例中，射頻功率為1000W。
[0027]步驟二，采用熱退火工藝對第一層薄膜進(jìn)行處理，釋放薄膜應(yīng)力。
[0028]熱退火工藝的操作條件為：
[0029]溫度為600°C或1100°C。溫度可以為600°C到1100°C之間的任意值，例如在其他實(shí)施例中，溫度為800°C。
[0030]反應(yīng)腔壓力為ITorr或lOTorr。反應(yīng)腔的壓力可以為ITorr到IOTorr之間的任意值，例如在其他實(shí)施例中，反應(yīng)腔的壓力為5Torr。
[0031]步驟三，采用HDP CVD工藝淀積第二層薄膜，填充溝槽的剩余部分，即步驟一填充1/5溝槽時(shí)，相對應(yīng)的填充溝槽的剩余4/5，步驟一填充2/5溝槽時(shí)，相對應(yīng)的填充溝槽的剩余3/5。第二層薄膜可以填充溝槽的剩余4/5到3/5之間的任意值，例如在其他實(shí)施例中，第二層薄膜填充溝槽的剩余7/10。第二層薄膜為二氧化硅薄膜。從產(chǎn)能方面考慮，HDPCVD淀積比HARP要快。
[0032]HDP CVD工藝淀積第二層薄膜的操作條件為：
[0033]溫度為500°C或700°C。溫度可以為500°C到700°C之間的任意值，例如在其他實(shí)施例中，溫度為600°C。
[0034]反應(yīng)腔壓力為ITorr或lOTorr。反應(yīng)腔壓力可以為ITorr到IOTorr之間的任意值，例如在其他實(shí)施例中，反應(yīng)腔壓力為6Torr。
[0035]氮?dú)饣蚨栊詺怏w的流量為IOOsccm或lOOOsccm。氮?dú)饣蚨栊詺怏w的流量可以為IOOsccm到IOOOsccm之間的任意值，例如在其他實(shí)施例中，氮?dú)饣蚨栊詺怏w的流量為600sccm。
[0036]射頻功率為500W或3000W。射頻功率可以為500W到3000W之間的任意值，例如
在其他實(shí)施例中，射頻功率為2000W。
[0037]本發(fā)明填充高深寬比溝槽的方法，先用HARP實(shí)現(xiàn)填充，避免過早封口產(chǎn)生空洞，利用熱退火工藝使二氧化硅致密化的同時(shí)釋放薄膜應(yīng)力，最后利用HDP CVD填充，工藝難度大大減小。
[0038]采用本發(fā)明所述方法，可以達(dá)到既保證填充完整又避免薄膜開裂的效果。
[0039]以上所述實(shí)施步驟和方法僅僅表達(dá)了本發(fā)明的一種實(shí)施方式，描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。在不脫離本發(fā)明專利構(gòu)思的前提下，所作的變形和改進(jìn)應(yīng)當(dāng)都屬于本發(fā)明專利的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一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(jìn)行處理； 步驟三，采用HDP CVD工藝淀積第二層薄膜，填充溝槽的剩余4/5?3/5。
2.如權(quán)利要求I所述一種高深寬比溝槽的填充方法，其特征在于，所述溝槽的深寬比為4?15,深度為3?20um。
3.如權(quán)利要求I所述一種高深寬比溝槽的填充方法，其特征在于，所述第一層薄膜和所述第二層薄膜均為二氧化硅薄膜。
4.如權(quán)利要求I或2或3所述一種高深寬比溝槽的填充方法，其特征在于，所述HARP工藝淀積第一層薄膜的操作條件為：溫度范圍在400?700°C，反應(yīng)腔壓力范圍為I?.lOTorr，氮?dú)饣蚨栊詺怏w的流量范圍為100?lOOOsccm，射頻功率范圍為100?2000W。
5.如權(quán)利要求I或2或3所述一種高深寬比溝槽的填充方法，其特征在于，所述熱退火工藝的操作條件為：溫度范圍為600?1100°C，反應(yīng)腔壓力范圍為I?IOTorr。
6.如權(quán)利要求I或2或3所述一種高深寬比溝槽的填充方法，其特征在于，所述HDPCVD工藝淀積第二層薄膜的操作條件為：溫度范圍為500?700°C，反應(yīng)腔壓力范圍為I?.lOTorr，氮?dú)饣蚨栊詺怏w的流量范圍為100?lOOOsccm，射頻功率范圍為500?3000W。
【文檔編號】H01L21/762GK103489821SQ201310459702
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月29日
【發(fā)明者】洪齊元, 黃海 申請人:武漢新芯集成電路制造有限公司