一种HASTI填充工艺制造技术

本发明专利技术涉及半导体技术领域，具体涉及一种浅沟槽填充工艺。一种HASTI填充工艺，其中，在一半导体衬底上形成若干沟槽之后，于设置有气体喷头和加热器的反应腔内通过以下步骤填充沟槽，具体如下：将半导体衬底置于加热器上，制备一第一薄膜层覆盖沟槽的底部及其侧壁；将气体喷头置于加热器上方的第一设定距离处，以沉积一第二薄膜层充满沟槽；将气体喷头置于加热器上方的第二设定距离处，沉积一第三薄膜层以覆盖第二薄膜层，第二设定距离高于第一设定距离。本发明专利技术通过微调工艺方案在保证工艺安全的情况下来解决硬件存在的问题，使得实施HASTI工艺后的晶圆的厚度分布更为均匀，厚度范围得到改善；同时保证公司产能利用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，具体涉及一种浅沟槽填充工艺。
技术介绍
采用高深宽比的浅沟槽隔离(HighAspectShallowTrenchIsolation，HASTI)工艺在原位蒸汽生成晶圆(insitusteamgenerationwafer，ISSGwafer)和裸晶圆(Barewafer)上沉积速度(depositionrate，deprate)存在差异，经研究发现与硬件设备相关性比较大，可能是加热器使用时间较长，加热器边缘存在残膜无法清除，导致晶圆的厚度偏离范围(range，晶圆厚度的最大值与最小值之差)偏大，无法正常对晶圆进行加工处理。目前针对加热器边缘的残膜，一种方法是通过抛光加热器的方法来解决，但是效果不明显而且对加热器损伤较大，也容易产生颗粒(Particle)污染物，另一种方法是更换新的加热器，然而加热器价格昂贵，假设一但出现范围异常就要更换加热器是很大的浪费，且由于高深宽比的浅沟槽绝缘工艺的特殊性，每小时出片量(waferperhour，WPH)较慢，通常半导体加工设备预防保养(PreventiveMaintenance，PM)回来需要用大量的时间去精调工艺方案(finetunerecipe)，不利于工艺工程师和设备工程师对半导体加工设备的维护，半导体加工设备可用时间大大减少，对于公司产能有很大影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种HASTI填充工艺，解决以上技术问题。本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：一种HASTI填充工艺，其中，在一半导体衬底上形成若干沟槽之后，于设置有气体喷头和加热器的反应腔内通过以下步骤填充所述沟槽，具体如下：步骤s1：将所述半导体衬底置于所述加热器上，制备一第一薄膜层覆盖所述沟槽的底部及其侧壁；步骤s2：将所述气体喷头置于所述加热器上方的第一设定距离处，以沉积一第二薄膜层充满所述沟槽；步骤s3：将所述气体喷头置于所述加热器上方的第二设定距离处，沉积一第三薄膜层以覆盖所述第二薄膜层，所述第二设定距离高于所述第一设定距离。优选地，所述第一设定距离不大于180mil。优选地，所述第二设定距离大于180mil并且小于或等于250mil。优选地，步骤s2中采用高深宽比工艺制备所述第二薄膜层。优选地，所述第一薄膜层与所述第二薄膜层的厚度之和大于1300埃小于或等于1900埃。优选地，在所述步骤s1之前，还包括采用抛光系统对所述加热器表面进行抛光以去除所述加热器表面边缘的残余薄膜的步骤。优选地，还包括步骤s4，利用化学机械抛光系统对所述半导体衬底进行抛光，以去除所述第三薄膜层和多余的所述第二薄膜层，形成HASTI结构。优选地，所述半导体衬底采用裸晶圆或原位蒸汽生成晶圆。优选地，所述步骤1采用热氧化法工艺进行形成所述第一薄膜层。优选地，所述第一薄膜层、所述第二薄膜层及所述第三薄膜层的材料均为氧化硅。有益效果：由于采用以上技术方案，本专利技术通过微调工艺方案在保证工艺安全的情况下来解决硬件存在的问题，使得实施HASTI工艺后的晶圆的厚度分布更为均匀，厚度范围得到改善；并减少更换加热器的频率，降低成本；同时可以保证半导体加工设备的使用时间，保证公司产能利用。附图说明图1为本专利技术的气体喷头置于加热器上方的第一设定距离处的示意图；图2为本专利技术的气体喷头置于加热器上方的第二设定距离处的示意图；图3为本专利技术填充工艺的方法流程图；图4为实施本专利技术之前的晶圆厚度分布剖面示意图与实施本专利技术之后的晶圆厚度分布剖面示意图；图5为与图4的晶圆厚度分布相对应的晶圆测试数据示意图；图6为采用本专利技术工艺的静态随机存储器(SRAM)的晶圆边缘(W/E)电子透镜示意图；图7为采用本专利技术工艺的静态随机存储器(SRAM)的晶圆中心(W/C)电子透镜示意图；图8为本专利技术的沟槽被填充后弱点区域(Weakpointarea)示意图；图9为本专利技术的化学机械抛光速率与现有技术的化学机械抛光速率对比示意图；图10为本专利技术的湿法刻蚀速率(WetEtchRate，WER)与现有技术的湿法刻蚀速率对比数据示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。参照图1、图2、图3、图4，一种HASTI填充工艺，其中，在一半导体衬底4上形成若干沟槽之后，于设置有气体喷头(showerhead)2与加热器(Heater)1的反应腔内通过以下步骤填充沟槽，具体如下：步骤s1：将半导体衬底4置于加热器1上，制备一第一薄膜层覆盖沟槽的底部及其侧壁；步骤s2：将气体喷头2置于加热器1上方的第一设定距离处，以沉积第二薄膜层充满沟槽；步骤s3：将气体喷头2置于加热器1上方的第二设定距离处，沉积一第三薄膜层以覆盖第二薄膜层，第二设定距离高于第一设定距离。本专利技术在形成沟槽后，通过在沟槽内的半导体衬底上形成第一薄膜层覆盖沟槽的底部及其侧壁，通过沉积第二薄膜层或称绝缘氧化层以完成浅沟槽填充(STIGapfill)，在浅沟槽填充完成之后拉开气体喷头2与加热器1之间的距离，使得第三薄膜层的沉积速率比变慢，在沉积速率比变慢的情况下，晶圆上越凹的地方填的薄膜会越快越好；同时气体喷头2与加热器1之间的空间增大，气体分布更均匀，而且使得加热器边缘可能存在的残膜对沉积工艺的影响变小。参照图4和图5，本专利技术实施前后的沉积薄膜的晶圆厚度分布剖面示意图及测试数据可以看到，采用本专利技术之前，图4的A1中靠近晶圆表面中心区域41处沉积厚度较薄，靠近晶圆边缘区域42处沉积厚度较厚，晶圆厚度偏离范围较大，分布不均匀，而采用本专利技术之后，图4的A2中晶圆表面中心区域与晶圆边缘区域的晶圆厚度偏离范围缩小，晶圆的厚度范围更为均匀，晶圆表面不平整的状况得到改善。图5中分别列出实施本专利技术前后晶圆厚度的最大值、最小值、平均值及其他统计数据，从本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种HASTI填充工艺，其特征在于，在一半导体衬底上形成若干沟槽之后，于设置有气体喷头和加热器的反应腔内通过以下步骤填充所述沟槽，具体如下：步骤s1：将所述半导体衬底置于所述加热器上，制备一第一薄膜层覆盖所述沟槽的底部及其侧壁；步骤s2：将所述气体喷头置于所述加热器上方的第一设定距离处，以沉积一第二薄膜层充满所述沟槽；步骤s3：将所述气体喷头置于所述加热器上方的第二设定距离处，沉积一第三薄膜层以覆盖所述第二薄膜层，所述第二设定距离高于所述第一设定距离。

【技术特征摘要】
1.一种HASTI填充工艺，其特征在于，在一半导体衬底上形成
若干沟槽之后，于设置有气体喷头和加热器的反应腔内通过以下步骤
填充所述沟槽，具体如下：
步骤s1：将所述半导体衬底置于所述加热器上，制备一第一薄膜
层覆盖所述沟槽的底部及其侧壁；
步骤s2：将所述气体喷头置于所述加热器上方的第一设定距离
处，以沉积一第二薄膜层充满所述沟槽；
步骤s3：将所述气体喷头置于所述加热器上方的第二设定距离
处，沉积一第三薄膜层以覆盖所述第二薄膜层，所述第二设定距离高
于所述第一设定距离。
2.根据权利要求1所述的HASTI填充工艺，其特征在于，所述
第一设定距离不大于180mil。
3.根据权利要求1所述的HASTI填充工艺，其特征在于，所述
第二设定距离大于180mil并且小于或等于250mil。
4.根据权利要求1所述的HASTI填充工艺，其特征在于，步骤
s2中采用高深宽比工艺制备所述第二薄膜层。
5.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：贡禕琪，陈志刚，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31