CN103489821B - 一种高深宽比沟槽的填充方法 - Google Patents
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Abstract
一种高深宽比沟槽的填充方法，包括如下步骤：步骤一，采用HARP工艺淀积第一层薄膜，填充1/5～2/5沟槽；步骤二，采用热退火工艺对第一层薄膜进行处理；步骤三，采用HDP CVD工艺淀积第二层薄膜，填充沟槽的剩余4/5～3/5；所述沟槽深宽比为4～15，深度为3～20um；所述第一层薄膜和第二层薄膜均为二氧化硅薄膜。本发明一种高深宽比沟槽的填充方法，可以达到既保证填充完整又避免薄膜开裂的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体集成电路制造工艺方法，特别是涉及一种高深宽比沟槽的填充方法。
背景技术
在半导体集成电路制造工艺中，现有器件的隔离技术大量采用浅沟槽绝缘技术(STI shallow trench isolation)，现有STI工艺是在硅片即晶圆上先形成一浅沟槽，然后再在所述浅沟槽中填入绝缘介质层如二氧化硅形成的，最后通过化学机械研磨工艺对所述绝缘介质层进行研磨使所述浅沟槽上的绝缘介质层平坦化。现有STI中的浅沟槽填充所述绝缘介质层是采用HDPCVD(High Density Plasma Chemical Vapor Deposition，高密度等离子体化学气相淀积)工艺淀积形成，随着半导体器件的特征尺寸的不断减少，使得沟槽深宽比越来越大，会有填充空洞和薄膜应力过大造成开裂等问题。现有技术通过优化HDP CVD的工艺参数，或者采用多步淀积的方法来解决，但是其调整与改进的范围依旧不大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高深宽比沟槽的填充方法，以达到既可以保证高深宽比沟槽填充完整又可以避免薄膜开裂的结果。（深宽比是指沟槽的深度和宽度之比。大于或等于3的深宽比一般被认为是高深宽比。）
为解决上述技术问题，本发明提供一种高深宽比沟槽的填充方法，包括如下步骤：
步骤一，采用HARP工艺淀积第一层薄膜，填充1/5～2/5沟槽；
步骤二，采用热退火工艺对第一层薄膜进行处理；
步骤三，采用HDP CVD工艺淀积第二层薄膜，填充剩余沟槽的剩余4/5～3/5。
优选的，沟槽的深宽比为4～15，深度为3～20um。
优选的，第一层薄膜和第二层薄膜均为二氧化硅薄膜。
优选的，HARP工艺淀积第一层薄膜的操作条件为：温度范围为400～700℃，反应腔压力范围为1～10Torr，氮气或惰性气体的流量范围为100～1000sccm，射频功率范围为100～2000W。
优选的，热退火工艺的操作条件为：温度范围为600～1100℃，反应腔压力范围为1～10Torr。
优选的，HDP CVD工艺淀积第二层薄膜的操作条件为：温度范围为500～700℃，反应腔压力范围为1～10Torr，氮气或惰性气体的流量范围为100～1000sccm，射频功率范围为500～3000W。
本发明一种高深宽比沟槽的填充方法能够实现对高深宽比沟槽的良好填充。
附图说明
图1为本发明一种填充高深宽比沟槽的方法实施例的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
图1为本发明一种填充高深宽比沟槽的方法实施例的流程图，如图1所示，一种高深宽比沟槽的填充方法，包括如下步骤：
步骤一，采用HARP（High Aspect Ratio Process，高深宽比工艺）工艺淀积第一层薄膜，填充1/5或2/5沟槽。第一层薄膜可以填充沟槽1/5到2/5之间的任意值的，例如在其他实施例中，第一层薄膜填充3/10沟槽。
第一层薄膜为二氧化硅薄膜。
沟槽的深宽比为4或15。沟槽的深宽比可以为4到15之间的任意值,例如在其他实施例中，沟槽深宽比为10。
沟槽的深度为3um或20um。沟槽的深度可以为3um到20um之间的任意值，例如在其他实施例中，沟槽的深度为16um。
采用HARP淀积工艺淀积第一层薄膜，可实现深沟槽底部的无缝填充。
HARP工艺淀积第一层薄膜的操作条件为：
温度为400℃或700℃。温度可以为400℃到700℃之间的任意值,例如在其他实施例，温度为500℃。
反应腔压力为1Torr（托）或10Torr。反应腔压力可以为1Torr到10Torr之间的任意值,例如在其他实施例中反应腔压力为5Torr。
氮气或惰性气体的流量为100sccm（standard-state cubic centimeterper minute，标况毫升每分）或1000sccm。氮气或惰性气体的流量为可以100sccm到1000sccm之间的任意值,例如在其他实施例中，氮气或惰性气体的流量为500sccm。
射频功率为100W或2000W。射频功率可以100W到2000W之间的任意值,例如在其他实施例中，射频功率为1000W。
步骤二，采用热退火工艺对第一层薄膜进行处理，释放薄膜应力。
热退火工艺的操作条件为：
温度为600℃或1100℃。温度可以为600℃到1100℃之间的任意值，例如在其他实施例中，温度为800℃。
反应腔压力为1Torr或10Torr。反应腔的压力可以为1Torr到10Torr之间的任意值,例如在其他实施例中，反应腔的压力为5Torr。
步骤三，采用HDP CVD工艺淀积第二层薄膜，填充沟槽的剩余部分，即步骤一填充1/5沟槽时,相对应的填充沟槽的剩余4/5,步骤一填充2/5沟槽时，相对应的填充沟槽的剩余3/5。第二层薄膜可以填充沟槽的剩余4/5到3/5之间的任意值，例如在其他实施例中，第二层薄膜填充沟槽的剩余7/10。第二层薄膜为二氧化硅薄膜。从产能方面考虑，HDP CVD淀积比HARP要快。
HDP CVD工艺淀积第二层薄膜的操作条件为：
温度为500℃或700℃。温度可以为500℃到700℃之间的任意值,例如在其他实施例中，温度为600℃。
反应腔压力为1Torr或10Torr。反应腔压力可以为1Torr到10Torr之间的任意值,例如在其他实施例中，反应腔压力为6Torr。
氮气或惰性气体的流量为100sccm或1000sccm。氮气或惰性气体的流量可以为100sccm到1000sccm之间的任意值,例如在其他实施例中，氮气或惰性气体的流量为600sccm。
射频功率为500W或3000W。射频功率可以为500W到3000W之间的任意值,例如在其他实施例中，射频功率为2000W。
本发明填充高深宽比沟槽的方法，先用HARP实现填充，避免过早封口产生空洞，利用热退火工艺使二氧化硅致密化的同时释放薄膜应力，最后利用HDP CVD填充，工艺难度大大减小。
采用本发明所述方法，可以达到既保证填充完整又避免薄膜开裂的效果。
以上所述实施步骤和方法仅仅表达了本发明的一种实施方式，描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。在不脱离本发明专利构思的前提下，所作的变形和改进应当都属于本发明专利的保护范围。
Claims (5)
1.一种高深宽比沟槽的填充方法，包括如下步骤：
步骤一，采用HARP工艺淀积第一层薄膜，填充1/5～2/5沟槽；
步骤二，采用热退火工艺对第一层薄膜进行处理；
步骤三，采用HDP CVD工艺淀积第二层薄膜，填充沟槽的剩余4/5～3/5；
所述沟槽的深宽比为4～15，深度为3～20um。
2.如权利要求1所述一种高深宽比沟槽的填充方法，其特征在于，所述第一层薄膜和所述第二层薄膜均为二氧化硅薄膜。
3.如权利要求1或2所述一种高深宽比沟槽的填充方法，其特征在于，所述HARP工艺淀积第一层薄膜的操作条件为：温度范围在400～700℃，反应腔压力范围为1～10Torr，氮气或惰性气体的流量范围为100～1000sccm，射频功率范围为100～2000W。
4.如权利要求1或2所述一种高深宽比沟槽的填充方法，其特征在于，所述热退火工艺的操作条件为：温度范围为600～1100℃，反应腔压力范围为1～10Torr。
5.如权利要求1或2所述一种高深宽比沟槽的填充方法，其特征在于，所述HDP CVD工艺淀积第二层薄膜的操作条件为：温度范围为500～700℃，反应腔压力范围为1～10Torr，氮气或惰性气体的流量范围为100～1000sccm，射频功率范围为500～3000W。
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