[发明专利]磷硅玻璃的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件制造中磷硅玻璃的制备方法。

背景技术

磷硅玻璃(PSG)是一种含磷的二氧化硅。可以在用CVD工艺制备SiO₂反应中掺入PH₃反应气体来配置，其中PH₃与氧反应生成P₂O₅，并包含在SiO₂的沉积薄膜里面，故磷硅玻璃是由P₂O₅和SiO₂的混合物共同组成。PSG内的磷含量，可以藉由PH₃的流量控制加以调整。现在常用的PSG淀积工艺为高密度等离子体化学气相淀积工艺(HDP CVD)。由于PSG材料具有淀积温度较低，且相对平坦的表面及较好的间隙填充能力，现在通常作为第一层间介质。在SiO₂中加入P₂O₅可以减小膜应力，进而改善膜的完整性。磷掺杂还会增加玻璃的抗吸水性，此外PSG层还可以有效固定离子杂质，故磷硅玻璃通常被用来作钝化层。

一般应用中，磷硅玻璃中的磷掺杂浓度为4-5％(重量百分比)。但是当器件的关键尺寸(CD)很小且没有刻蚀阻挡层(etch stop layer)时，将PSG层中的磷掺杂浓度增加至9％左右，并配合相应的自对准接触孔刻蚀，刻蚀停止(即探测刻蚀终止点)的问题可以得到有效的控制。

但是，在用高密度等离子体工艺进行磷硅玻璃制备过程中，当磷浓度达到9％时，由于高密度等离子体淀积(HDP CVD)工艺特有的二次溅射，在覆盖台阶的磷硅玻璃层中形成所谓的花样图案的现象(flowerpattern，见图1，其中被覆盖的台阶位于花朵形状的中间)，其中位于“花朵”内的磷硅玻璃的刻蚀性能和其外面的磷硅玻璃的刻蚀性能不一样。故如果制备的磷硅玻璃层中“花样图案过大”，如该图案扩大到刻蚀接触孔的位置，则会因两个区域不同的刻蚀性能引起刻蚀停止的现象，不利于精确刻蚀工艺的进行。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种磷硅玻璃的制备方法，其能使制备出的磷硅玻璃层中的花样图案明显变小较少。

为解决上述技术问题，本发明的磷硅玻璃的制备方法，采用硅烷作为反应气体，采用高密度等离子体淀积工艺进行制备，在淀积过程中采用了多步不同淀积溅射比的工艺条件进行连续淀积，其中第一步淀积用淀积溅射比较大的工艺条件，后续的淀积步骤中采用淀积溅射比较小的工艺条件，且相邻两个淀积步骤中所用的淀积溅射比的差值在1～2.5数值范围内。

当采用多步连续的淀积溅射比不同的高密度等离子体淀积工艺淀积磷硅玻璃，即先用淀积溅射比较高的工艺淀积部分厚度，再用淀积溅射比较低的工艺条件淀积到要求的厚度，则可同时兼顾磷硅玻璃层中花样图案的(flower pattern)大小和高低问题。在上述制备过程中，淀积溅射比的调整主要是通过反应气体硅烷(SiH₄)的总量来控制，功率和压力不能轻易改变。第一步淀积中，增大硅烷的流量可以明显提高淀积溅射比，即显著增加淀积作用，相对减小溅射作用，其它淀积步骤中，主要是通过降低硅烷的流量来减小淀积溅射比，即减小淀积作用，相对增大溅射作用。扫描电子显微(SEM)照片结果显示，本发明可以显著减小花样图案的横向尺寸和显著降低花样图案纵向的高度。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为磷硅玻璃淀积中形成的花样图案示意图；

图2为采用本发明的方法制备的磷硅玻璃层示意图。

具体实施方式