一种改善金属前介质ＰＭＤ填充特性的集成方法技术

本发明专利技术公开了一种改善金属前介质ＰＭＤ填充特性的集成方法，本发明专利技术方法包括：首先在硅基板上生长一层热氧化膜；再淀积一层多晶硅（１）并进行刻蚀；淀积氮化硅或氧化硅，刻蚀后形成侧墙；形成侧墙后淀积ＳｉＮ作为衬垫（５），最后淀积ＢＰＳＧ；但本发明专利技术形成侧墙的形貌为倾斜的；形成侧墙的形貌为倾斜的可以通过改变多晶硅的刻蚀条件，使多晶硅底部带有角度为８０度左右的倾斜形貌或通过侧墙刻蚀中增加各项异性刻蚀的比率，使侧墙肩膀位置下降形成侧墙的形貌倾斜。本发明专利技术方法可弥补ＢＰＳＧ工艺本身填充性能的不足或有限性，从而避免ＰＭＤ空洞的产生，本发明专利技术方法可应用于０．１８微米及以下的半导体集成工艺。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体制造工艺，尤其涉及一种改善金属前介质PMD 填充特性的集成方法。
技术介绍
金属前介质层PMD —般是由三层介质组成，如衬垫SiN(氮化硅)或 SiON (氮氧化硅)+BPSG (Borophosphosilicate glass,硼磷氧化硅)+ Si02(二氧化硅)或SiON。衬垫SiN或SiON的主要作用是阻止B (硼)和P(磷)扩散到硅衬底，从而影响器件性能；BPSG的作用是吸杂一-吸收或 抓住来自后道工艺的金属离子/氢离子和其他杂质，防止扩散到硅衬底;表 面Si02(二氧化硅)或SiON的主要作用是保护BPSG酸化/硼磷析出。通常 工业界采用SA(亚常压)BPSG。随着器件尺寸的减小，金属前BPSG的填空性成为业界关注的焦点之 一。在O. 18um及以下技术，特别在含有双层多晶硅的存储器器件工艺中， 多晶硅的高度比逻辑器件高，而多晶硅之间的间距縮小，两者的比值较大。 原有的SABPSG的填空性受到挑战(有空洞出现)，或不能满足工艺要求； 因为该空洞若出现在互连孔的侧壁，阻挡层Ti/TiN不能覆盖空洞，在钩 塞的淀积过程中，来自气体WF6的F离子会刻蚀侧壁BPSG，从而可能造 成互连失效和器件性能降低等。由于填空性的要求，人们也采用HDPPSG(高密度等离子体掺磷氧化硅)，该工艺填空性好；但其缺点是工艺成本 高。所以，除非不得已，人们总是选择工艺成本较低的SABPSG。为了延长SA BPSG的工艺寿命，人们总是想尽各种办法来改善PMD整体的填空性。 总体而言，PMD出现空洞至少有以下五个原因SA BPSG工艺本身的填空 能力有待提高或优化；BPSG的覆型性需要优化；衬垫SiN或SiON工艺有 待优化；退火工艺需要优化；硅化物工艺需要优化。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种改善金属前介质PMD填充特性 的集成方法，弥补BPSG工艺本身填充性能的不足或有限性，从而避免PMD 空洞的产生。为解决上述技术问题，本专利技术方法也与传统工艺一样包括首先在硅 基板上生长一层热氧化膜；再淀积一层多晶硅并进行刻蚀；淀积氮化硅或 氧化硅，刻蚀后形成侧墙；形成侧墙后淀积SiN作为衬垫，最后淀积BPSG;但本专利技术形成侧墙的形貌为倾斜的;形成侧墙的形貌为倾斜的可以通过改变多晶硅的刻蚀条件，使多晶硅底部带有角度为80度左右的倾斜形貌或通过侧墙刻蚀中增加各项异性刻蚀的比率，使侧墙肩膀位置下降形成侧墙的形貌倾斜。本专利技术方法可应用于0. 18微米及以下的半导体集成工艺。 本专利技术方法由于改变两种刻蚀工艺菜单，提高了BPSG的覆型性，可提高相应产品的成品率和可靠性。 附图说明图1是传统工艺方法下PMD的形成步骤；图2是本专利技术方法下PMD的形成步骤；附图标记1、多晶硅，2、热氧化膜，3、硅基板，4、侧墙，5、衬 垫，6、 BPSG。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细的说明。首先讲述本专利技术的原理。传统的半导体工艺中BPSG的填充步骤如下: 1、在衬垫SiN或SiON上首先淀积覆型薄膜；2、淀积从周围薄膜向中间 空隙填充；3、经过热退火使BPSG ref low,进一步填充间隙。在0. 18微 米工艺中，为了减少热过程对器件的影响，BPSG淀积后的热退火从以前 的炉子退火(一般700-800度，时间30分钟左右)改为快速热退火工艺(一 般 700度广30秒)，在此种情形下快速热退火工艺RTP对BPSG工艺的填 空性几乎无太大改善；另外，通过调整BPSG工艺中的B/P比率，能够优 化BPSG本身的填孔能力；但是由于BPSG成长与其覆型性相关，在高高宽 比的多晶隔离漕内，若侧墙本身的形貌陡直，会使BPSG在填充过程中形 成一封闭空洞，上述改善BPSG工艺条件及退火条件都无法彻底消除空洞， 针对这种情形，我们针对BPSG覆型性的优化，提出了新型的集成方法。 即倾斜的侧墙形貌会减小形成封闭空洞的几率，以此为出发点给出一种新 的PMD集成方法，以满足0. 18微米及以下的工艺要求。而要得到倾斜的 侧墙形貌，可以从以下两种方法实现1，直接优化侧墙刻蚀条件，尽可 能形成倾斜的形貌。这可以通过侧墙刻蚀中增加各项异性刻蚀的比率，使 其使侧墙肩膀位置下降得到；2，改变多晶硅刻蚀条件，使其形成倾斜的 形貌(如图)，对得到倾斜侧墙形貌也有帮助。这种多晶硅刻蚀工艺可以 借鉴沟短槽隔离(STI)的刻蚀方法，使其形成倾斜的金属前介质隔离漕。包括改变多晶刻蚀的形貌以及侧墙刻蚀的形貌。图1是传统工艺方法下PMD的形成步骤；如图所示，首先在硅基板3上长一层热氧化膜2;再淀积一层多晶硅l;然后是多晶硅的刻蚀；淀积 侧墙氮化硅和氧化硅，刻蚀后形成侧墙4;侧墙形成后淀积SiN作为衬垫5，最后淀积BPSG 6。图1中侧墙的形貌是陡直的，容易形成封闭空洞。 图2则是本专利技术方法下PMD的形成步骤。与图1中传统方式的区别在 于，多晶刻蚀和侧墙刻蚀的改变，以形成倾斜的形貌，有利于BPSG的填 充。本专利技术选用80度倾斜角度的多晶硅刻蚀；可以借鉴已经成熟的浅沟漕隔离(STI)的刻蚀方法；降低了工艺难度。下面结合实施例讲述本专利技术。实施例一本实施例中采用本方法的是一种双层多晶厚度共为3500A (埃)的存储器器件。其多晶间的间隔为0.54um,侧墙(Spacer)的结构 为100A的Si02加上1000A的SiN。在传统的PMD形成方法下，很容易出 现空洞(Void)。在实施例中采用EMAX基台刻蚀Spacer中SiN，增加各项 异性刻蚀气体，因而能够实现倾斜的spacer形貌。而倾斜的spacer形貌 改善的BPSG填充覆型性，从而解决了 Void问题。实施例二若器件的设计规则进一步减小，为了进一步改善PMD的 填充特性，可以增加多晶硅(Poly)的刻蚀角度，考虑到Poly刻蚀后CD 的控制问题，Poly的刻蚀角度定为80度左右，和短沟槽隔离(STI)的刻 蚀角度类似。借鉴STI的刻蚀条件，即在poly刻蚀中增加刻蚀polymer, 增加刻蚀气体中的02含量，能实现poly刻蚀后倾斜的形貌。其结果也是 一样有利于改善BPSG的填充性能。本专利技术方法可应用于0. 18微米及以下的半导体集成工艺。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改善金属前介质填充特性的集成方法，所述金属前介质层由衬垫、ＢＰＳＧ和ＳｉＯ２或ＳｉＯＮ三层介质组成，所述集成方法包括：首先在硅基板上生长一层热氧化膜；再淀积一层多晶硅并进行刻蚀；淀积氮化硅或氧化硅，刻蚀后形成侧墙；形成侧墙后淀积ＳｉＮ作为衬垫，最后淀积ＢＰＳＧ；其特征在于，所述形成侧墙的形貌为倾斜的。

【技术特征摘要】
1、一种改善金属前介质填充特性的集成方法，所述金属前介质层由衬垫、BPSG和SiO2或SiON三层介质组成，所述集成方法包括首先在硅基板上生长一层热氧化膜；再淀积一层多晶硅并进行刻蚀；淀积氮化硅或氧化硅，刻蚀后形成侧墙；形成侧墙后淀积SiN作为衬垫，最后淀积BPSG；其特征在于，所述形成侧墙的形貌为倾斜的。2、 根据权利要求l所述的改善金属前介质填充特性的集成方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈昊瑜，龚顺强，缪炳有，
申请(专利权)人：上海华虹NEC电子有限公司，上海集成电路研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]