[发明专利]氧化硅薄膜的沉积

说明书

发明领域

本发明涉及氧化硅薄膜，它们在集成电路制造中的应用，以及形成氧化硅薄膜的方法。

背景技术

集成电路已经发展成可以在一个单一的芯片上包含上百万个元件(例如，晶体管、电容器和电阻器)的复杂器件。芯片设计的发展仍然不断要求更快的电路和更大的电路密度。对于更大电路密度的需要使得集成电路元件尺寸必须减小。

随着集成电路元件尺寸的减小(例如亚微米尺寸)，使用沟槽隔离法(trench isolation method)把半导体衬底的相邻有源半导体区域隔开。例如，浅沟槽隔离法需要在有源半导体区域之间形成沟槽区域。沟槽区域一般小于约2-3微米深并充满介电材料。

已经提出用氧化硅薄膜作为浅沟槽隔离方法中的介电材料，因为氧化硅是良好的绝缘体。氧化硅薄膜可以使用化学气相沉积(CVD)法形成。例如，二氧化硅可以通过使正硅酸四乙酯(TEOS)与臭氧(O₃)反应形成。氦(He)或氮气(N₂)一般作为TEOS的载气。

根据使用的TEOS载气的种类，可以使二氧化硅薄膜具有不同的性能(例如，湿腐蚀速度比(WERR)、沉积速度、收缩、沟槽间隙填充)。例如，在使用氦(He)作为TEOS的载气，形成具有低湿腐蚀速度比和低沉积速度的二氧化硅薄膜。然而，在使用氮气(N₂)作为TEOS载气时，形成具有高湿腐蚀速度比和低沉积速度的二氧化硅薄膜。

因此，在本领域，对形成具有低湿腐蚀速度比和高沉积速度的氧化硅薄膜的方法仍然存在需求。

发明内容

提供了一种形成在集成电路制造中使用的氧化硅层。该氧化硅层通过使第一种气体混合物与第二种气体混合物反应形成。第一种气体混合物包含正硅酸四乙酯(TEOS)、氦(He)和氮气(N₂)。第二种气体混合物包含臭氧(O₃)和任选的氧气(O₂)。在第一种气体混合物中的氦(He)与氮气(N₂)优选的是具有约1∶1-1∶3的氦∶氮气流量比。这种氦∶氮气流量比形成沉积速度增大以及湿腐蚀速度改善的氧化硅层，而不会影响其沟槽填充能力。

这种氧化硅层适合于集成电路制备过程。在一种集成电路制备方法中，氧化硅层被用作浅沟槽隔离的绝缘材料。对于这种实施方案，优选的工艺顺序包括提供其上在有源半导体区域之间形成沟槽区域的衬底。然后，把沟槽区域用通过使第一种气体混合物与第二种气体混合物反应形成的氧化硅层填充，第一种气体混合物包含正硅酸四乙酯(TEOS)、氦(He)和氮气(N₂)，第二种气体混合物包含臭氧(O₃)和任选的氧气(O₂)。

附图简述

考虑结合附图的下列描述，可以更容易地理解本发明的内容，其中：

图1表示可以用于实施本发明的设备的示意说明；

图2a表示氧化硅沉积速度作为氮气流量和氦气流量的函数的三维图；

图2b表示氧化硅湿腐蚀速度比(WERR)作为氮气流量和氦气流量的函数的三维图；和

图3a-3c表示在引入氧化硅层作为浅沟槽隔离的集成电路制造的不同阶段的衬底的截面图。

发明详述

本发明是一种形成用于集成电路制造的氧化硅层的方法。氧化硅层通过使第一种气体混合物与第二种气体混合物反应而形成，其中，第一种气体混合物包含正硅酸四乙酯(TEOS)、氦(He)和氮气(N₂)，第二种气体混合物包含臭氧(O₃)和任选的氧气(O₂)。氦(He)和氮气(N₂)作为正硅酸四乙酯(TEOS)的载体的使用产生与常规方法沉积的氧化硅层相比已经改善性能的氧化硅层，即通过本发明的方法沉积的氧化硅层提高了沉积速度，并且改善了湿腐蚀速度比。