改善沟槽填充能力的方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种改善沟槽填充能力的方法及其应用，涉及半导体的技术领域，包括以下步骤：在以沉积

【技术实现步骤摘要】
改善沟槽填充能力的方法及其应用


[0001]本专利技术涉及半导体的
，尤其是涉及一种改善沟槽填充能力的方法及其应用。

技术介绍

[0002]半导体器件集成度不断提高和工艺特征尺寸不断缩小，使得填充材料的间隙或者沟槽的宽度越来越小，增大了填充的深宽比，从而导致了填充沟槽的难度变大。沟槽在进行沉积以实现填充的时候，容易在沟槽侧壁的肩部产生沉积物堆积，当沉积物堆积到一定程度时就会封闭沟槽的开口，导致在沟槽内部形成孔洞，从而造成器件桥接等问题，严重影响器件的性能及可靠性。
[0003]高密度等离子体(HDP)化学气相沉积(CVD)工艺(HDP
‑
CVD)的出现在很大程度上解决了上述问题，因其在沉积的同时还能进行刻蚀，所以能够利用刻蚀步骤对部分填充的沟槽进行重整，去除掉沟槽侧壁堆积的多余沉积物，具体为通过沉积
‑
刻蚀
‑
再沉积
‑
再刻蚀的循环过程完成沟槽的填充，能够填充具有高深宽比的间隙，因此，HDP
‑
CVD工艺被广泛应用于半导体集成电路的制造中。
[0004]目前，HDP
‑
CVD工艺通常以SiH4(硅烷)+O2(氧气)沉积氧化硅对沟槽进行填充，再以NF3(三氟化氮)对部分填充的沟槽进行刻蚀以打开，之后再沉积二氧化硅对沟槽进行填充，可视沟槽的结构对上述步骤进行多次循环以实现完整填充。然而，对高深宽比的沟槽填充时，由于NF3在刻蚀时会对沟槽已填充的薄膜造成各向同性的刻蚀，从而导致沉积效率低，不能最大程度地减小深宽比；同时，NF3解离后对沟槽填充的各向同性的化学刻蚀会导致底部已沉积的薄膜在一定程度上再次被刻蚀掉，造成沉积效率低；因此，NF3化学刻蚀的各向同性会造成沉积过程中沟槽深宽比的减小并不明显，不能显著降低高深宽比沟槽的填充难度。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的之一在于提供一种改善沟槽填充能力的方法，能够提高对高深宽比沟槽的填充能力，以及能够提升对相同深宽比沟槽的填充效率。
[0007]本专利技术的目的之二在于提供一种半导体设备，能够利用上述方法实现填充沟槽。
[0008]本专利技术的目的之三在于提供一种改善沟槽填充能力的方法的应用，能够提高半导体器件的性能和可靠性。
[0009]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0010]第一方面，一种改善沟槽填充能力的方法，包括以下步骤：
[0011](1)沉积工艺：提供具有沟槽的衬底，在此沟槽中沉积SiO2薄膜；
[0012](2)刻蚀工艺：氟化铵气体与步骤(1)沉积的SiO2薄膜反应，进行刻蚀以打开沟槽入口；
[0013](3)循环步骤(1)和步骤(2)直至完成沟槽填充。
[0014]进一步的，步骤(2)中包括以下步骤：
[0015]氟化铵气体与步骤(1)沉积的SiO2薄膜在第一温度下反应，得到含氟的硅酸铵固体；
[0016]含氟的硅酸铵固体在第二温度下受热分解为气体，完成刻蚀以打开沟槽入口。
[0017]进一步的，第一温度在50℃以下。
[0018]进一步的，第二温度在100℃以上。
[0019]在本专利技术中，以沉积
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刻蚀
‑
沉积的方式填充沟槽时，利用刻蚀剂氟化铵气体与沉积的SiO2薄膜反应生成含氟的硅酸铵固体，之后含氟的硅酸铵固体受热分解为气体，完成刻蚀以打开沟槽入口。
[0020]其中，沉积
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刻蚀
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沉积的方式包括但不限于利用HDP
‑
CVD工艺。
[0021]进一步的，所述氟化铵气体是由氟离子与NH
‑
，或NH2‑
，或NH3‑
反应所生成的。
[0022]进一步的，所述氟化铵气体包括NH4F气体和NH4F
·
HF气体中的至少一种。
[0023]进一步的，本专利技术中的NH4F和/或NH4F
·
HF是由NF3和NH3反应生成的，可以是NF3和NH3在HDP设备的远程等离子体发生器中反应所生成的。
[0024]进一步的，本专利技术中的含氟的硅酸铵包括(NH4)2SiF6。
[0025]进一步的，所述循环步骤(1)和步骤(2)的次数为1～10次。
[0026]第二方面，一种利用上述任一项所述的方法填充沟槽的半导体设备，所述半导体设备包括远程等离子体发生器装置。
[0027]进一步的，所述半导体设备包括HDP
‑
CVD设备。
[0028]第三方面，一种上述任一项所述的方法在半导体集成电路制造中的应用。
[0029]进一步的，所述半导体集成电路制造包括浅沟槽隔离填充工艺。
[0030]与现有技术相比，本专利技术至少具有如下有益效果：
[0031]本专利技术提供的改善沟槽填充能力的方法，在HDP
‑
CVD的沉积
‑
刻蚀
‑
沉积工艺中，通过NH4F和/或NH4F
·
HF(Etchant，刻蚀剂)与沉积的SiO2薄膜反应进行刻蚀(Etch)，并将反应后的固体产物(NH4)2SiF6分解为气体，完成刻蚀，以形成类似V形的截面，从而改善后续的填充效果，提升HDP
‑
CVD工艺对于高深宽比孔洞的填充能力，更为重要的是，由于(NH4)2SiF6为固体产物，因此保护了不需要被刻蚀的SiO2薄膜部分，阻止了NH4F和/或NH4F
·
HF对于沟槽底部沉积的SiO2薄膜的进一步刻蚀，从而避免了传统方法中NF3化学刻蚀的各向同性所造成的沉积过程中沟槽深宽比的减小不明显和沟槽底部已沉积的薄膜再次被刻蚀掉所造成的沉积效率低的技术问题。
[0032]本专利技术提供的半导体设备，其包括远程等离子体发生器装置，能够利用上述方法来实现沟槽的填充。
[0033]本专利技术提供的改善沟槽填充能力的方法的应用，能够提高半导体器件的性能和可靠性。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的
附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0035]图1为本专利技术一种实施方式提供的HDP
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CVD工艺中沉积
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刻蚀
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沉积的工艺流程操作图；
[0036]图2为本专利技术一种实施方式提供的沉积
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刻蚀
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沉积的示意图。
具体实施方式
[0037]下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善沟槽填充能力的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)沉积工艺：提供具有沟槽的衬底，在此沟槽中沉积SiO2薄膜；(2)刻蚀工艺：氟化铵气体与步骤(1)沉积的SiO2薄膜反应，进行刻蚀以打开沟槽入口；(3)循环步骤(1)和步骤(2)直至完成沟槽填充。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中包括：氟化铵气体与步骤(1)沉积的SiO2薄膜在第一温度下反应，得到含氟的硅酸铵固体；含氟的硅酸铵固体在第二温度下受热分解为气体，完成刻蚀以打开沟槽入口。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一温度在50℃以下。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二温度在100℃以上。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的方法，其特征在于，所述氟化铵气体是由氟...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓波，
申请(专利权)人：拓荆科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：