CN101546707B - 一种可提高质量的介质隔离结构制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种可提高质量的介质隔离结构制作方法，该介质隔离结构制作在硅衬底上且其具有依次层叠的第一层和第二层介质。现有技术中完成第一CVD工艺后直接进行第二CVD工艺，从而致使第一CVD工艺制成的第一层介质吸水而使其质量降低。本发明首先通过第一CVD工艺沉积该第一层介质，再进行热处理除气，接着通过第二CVD工艺沉积该第二层介质，最后进行化学机械抛光工艺；其中，该第一CVD工艺的缝隙填充能力大于第二CVD工艺的缝隙填充能力。采用本发明可避免第一层介质吸附水分而影响介质隔离结构和半导体器件的质量，从而有效提高介质隔离结构和半导体器件的质量。
Description
技术领域
本发明涉及隔离结构制造工艺，尤其涉及一种可提高质量的介质隔离结构制作方法。
背景技术
在半导体制造领域，现通常采用具有良好缝隙填充能力、较好薄膜沉积特性和较高填充效率的高浓度等离子体化学气相沉积工艺(HDP CVD)或等离子体增强正硅酸乙酯化学气相沉积工艺(PETEOS CVD)来进行金属前介质(Pre-MetalDielectric，PMD)或浅沟槽隔离结构(STI)的制作。但随着半导体器件的最小特征尺寸的不断减小，当半导体器件的最小特征尺寸减小到65纳米及其以下时，HDP CVD和PETEOS CVD工艺均已无法满足介质填充的需求而在PMD和STI中产生空隙，从而会影响半导体器件的绝缘性能。
应用材料的最新一代高深宽比沉积(HARP)工艺满足65纳米及其以下节点PMD和STI淀积的工艺需求。但HARP沉积形成介质的速度非常慢，通常只有10至20纳米每分。为充分利用HARP较佳的缝隙填充能力且避免其低的沉积速度对半导体制造效率的影响，现通常采用以下的介质隔离结构制作方法来制作PMD或STI等介质隔离结构，此时，介质隔离结构由依次层叠的第一层介质和第二层介质构成：首先，通过缝隙填充能力较佳的HARP工艺制作第一层介质，之后通过高沉积速度的等离子增强化学气相沉积工艺(PECVD)、次常压化学气相沉积工艺(SACVD)、HDP CVD或PETEOS CVD等工艺来制作第二层介质。
但是，通过HARP工艺制成的第一层介质易吸收水分而失去其所具有的应力，更严重是第一层介质的质量和绝缘性能会因此产生劣化，从而会严重影响半导体器件的绝缘性能。
因此，如何提供一种可提高质量的介质隔离结构制作方法以充分利用HARP较佳的缝隙填充能力且避免其低的沉积速度对半导体制造效率的影响，进而得到高质量的介质隔离结构，已成为业界亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可提高质量的介质隔离结构制作方法，通过所述方法可改善介质隔离结构的空洞和应力分布，进而大大提高介质隔离结构的质量。
本发明的目的是这样实现的：一种可提高质量的介质隔离结构制作方法，该介质隔离结构制作在一具有多个凸部或凹槽的硅衬底上且其具有依次层叠的第一层和第二层介质，该方法包括以下步骤：a、通过第一化学气相沉积工艺沉积该第一层介质；b、通过第二化学气相沉积工艺沉积该第二层介质；c、进行化学机械抛光工艺；其中，该第一化学气相沉积工艺的缝隙填充能力大于第二化学气相沉积工艺的缝隙填充能力，该方法在步骤a和步骤b间还进行一热处理除气步骤。
在上述的可提高质量的介质隔离结构制作方法中，该热处理除气步骤的处理温度范围为350至450摄氏度，处理时间范围为50至100秒，处理惰性气体的流量为1000至15000标况毫升每分，处理腔压力范围为100至800帕斯卡。
在上述的可提高质量的介质隔离结构制作方法中，该第一化学气相沉积工艺为高深宽比沉积工艺。
在上述的可提高质量的介质隔离结构制作方法中，该第二化学气相沉积工艺为高浓度等离子体化学气相沉积工艺、等离子增强化学气相沉积工艺、次常压化学气相沉积工艺或等离子体增强正硅酸乙酯化学气相沉积工艺。
在上述的可提高质量的介质隔离结构制作方法中，该第一层介质的厚度占该介质隔离结构总厚度的12％至25％。
在上述的可提高质量的介质隔离结构制作方法中，该介质隔离结构为金属前介质，相应地该硅衬底上具有多个凸部。
在上述的可提高质量的介质隔离结构制作方法中，该凸部为栅极。
在上述的可提高质量的介质隔离结构制作方法中，该介质隔离结构为浅沟槽隔离结构，相应地该硅衬底上具有对应的凹槽。
在上述的可提高质量的介质隔离结构制作方法中，该凹槽为用于容纳该浅沟槽隔离结构的凹槽。
与现有技术中通过缝隙填充能力较佳的第一化学气相沉积工艺沉积完第一层介质后直接通过第二化学气相沉积工艺沉积第二层介质相比，本发明的可提高质量的介质隔离结构制作方法在通过缝隙填充能力较佳的第一化学气相沉积工艺沉积完第一层介质后，先进行热处理除气步骤以去除第一层介质中的水分，之后再通过第二化学气相沉积工艺沉积第二层介质，从而可大大改善第一层介质的质量，进而可有效提高介质隔离结构的质量和绝缘性能。
附图说明
本发明的可提高质量的介质隔离结构制作方法由以下的实施例及附图给出。
图1为本发明中的可提高质量的介质隔离结构的剖视图；
图2为本发明的可提高质量的介质隔离结构制作方法的流程图。
具体实施方式
以下将对本发明的可提高质量的介质隔离结构制作方法作进一步的详细描述。
本发明中所述的介质隔离结构制作在一具有多个凸部或凹槽的硅衬底上。参见图1，本实施例中的介质隔离结构1为金属前介质，其制作在一具有多个凸部20的硅衬底2上，所述凸部20为栅极，介质隔离结构1具有依次层叠的第一层介质10和第二层介质11，其中，所述第一层介质10的厚度占所述介质隔离结构1总厚度的12％至25％。
在本发明其他实施例中，所述介质隔离结构可为浅沟槽隔离结构，相应地所述硅衬底上具对应的用于容纳所述浅沟槽隔离结构的凹槽。
参见图2，本发明的可提高质量的介质隔离结构制作方法首先进行步骤S20，通过第一化学气相沉积工艺沉积所述第一层介质，所述第一层介质的结构位置可参见图1。在本实施例中，所述第一化学气相沉积工艺为高深宽比沉积工艺，所述高深宽比沉积工艺在次大气压化学气相沉积(SACVD)机台中进行。
接着继续步骤S21，进行热处理除气，所述热处理除气步骤的处理温度范围为350至450摄氏度，处理时间范围为50至100秒，处理惰性气体的流量为1000至15000标况毫升每分，处理腔压力范围为100至800帕斯卡。在本实施例中，所述惰性气体为氦气。
经过步骤S21的热处理除气，第一层介质中吸附的水蒸气即被去除，避免了水蒸气对第一层介质的应力和质量的损害。
接着继续步骤S22，通过第二化学气相沉积工艺沉积所述第二层介质，所述第二化学气相沉积工艺的缝隙填充能力小于所述第一化学气相沉积工艺的缝隙填充能力，所述第二化学气相沉积工艺为高浓度等离子体化学气相沉积工艺、等离子增强化学气相沉积工艺、次常压化学气相沉积工艺或等离子体增强正硅酸乙酯化学气相沉积工艺，所述第二层介质的结构位置可参见图1。
接着继续步骤S23，进行化学机械抛光工艺。
综上所述，本发明的可提高质量的介质隔离结构制作方法在通过缝隙填充能力较佳的第一化学气相沉积工艺沉积完第一层介质后，先进行热处理除气步骤以去除第一层介质中的水分，之后再通过第二化学气相沉积工艺沉积第二层介质，从而可大大改善第一层介质的质量，进而可有效提高介质隔离结构的质量和绝缘性能。
Claims (6)
1.一种提高质量的介质隔离结构制作方法，该介质隔离结构制作在一具有多个凸部或凹槽的硅衬底上且其具有依次层叠的第一层和第二层介质，该方法包括以下步骤：a、通过第一化学气相沉积工艺沉积该第一层介质；b、通过第二化学气相沉积工艺沉积该第二层介质；c、进行化学机械抛光工艺；其中，该第一化学气相沉积工艺的缝隙填充能力大于第二化学气相沉积工艺的缝隙填充能力，其特征在于，该方法在步骤a和步骤b间还进行一热处理除气步骤，且该热处理除气步骤的处理温度范围为350至450摄氏度，处理时间范围为50至100秒，处理惰性气体的流量为1000至15000标况毫升每分，处理腔压力范围为100至800帕斯卡，该第一化学气相沉积工艺为高深宽比沉积工艺，该第二化学气相沉积工艺为高浓度等离子体化学气相沉积工艺、等离子增强化学气相沉积工艺、次常压化学气相沉积工艺或等离子体增强正硅酸乙酯化学气相沉积工艺。
2.根据权利要求1所述的提高质量的介质隔离结构制作方法，其特征在于，该第一层介质的厚度占该介质隔离结构总厚度的12％至25％。
3.根据权利要求1所述的提高质量的介质隔离结构制作方法，其特征在于，该介质隔离结构为金属前介质，相应地该硅衬底上具有多个凸部。
4.根据权利要求3所述的提高质量的介质隔离结构制作方法，其特征在于，该凸部为栅极。
5.根据权利要求1所述的提高质量的介质隔离结构制作方法，其特征在于，该介质隔离结构为浅沟槽隔离结构，相应地该硅衬底上具有对应的凹槽。
6.根据权利要求5所述的提高质量的介质隔离结构制作方法，其特征在于，该凹槽为用于容纳该浅沟槽隔离结构的凹槽。
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