[发明专利]沟槽的填充方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件制造领域，特别是指一种沟槽的填充方法。

背景技术

沟槽的填充在半导体制造中是尤为关键的一步。目前，二氧化硅及其衍生品由于其良好的膜质特性被广泛使用于沟槽的填充。传统的制备工艺有旋涂式（Spin on Glass），亚大气压化学气相沉积法(SACVD：Sub Atmosphere Chemical Vapor Deposition)，等离子体化学气相沉积法（PECVD：Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）和高密度等离子化学气相沉积法（HDPCVD：High Density Plasma Chemical Vapor Deposition）等。通常的沟槽结构为深度不大于1微米，开口小于0.25微米（此开口的尺寸为固定的），这样的结构用简单的单步化学气相沉积法就可以满足沟槽无洞填充(Void free)的填充要求。但是，当沟槽的结构为深度几微米，开口的尺寸同时包含了从0.8～7微米时，沟槽的填充就变得相当有挑战性。从技术和生产的可以性上来讲，完成这样沟槽的无洞填充，基本上是不可能的。即使要求空洞在硅表面以下也必须要研发出特色工艺才能满足要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种沟槽的填充方法，能满足开口范围0.8～7μm，深度5μm的沟槽填充要求，且同时兼顾不同氧化膜之间的应力匹配问题。

为解决上述问题，本发明提供的沟槽填充方法，包含如下工艺步骤：

第1步，在刻蚀好沟槽的器件表面淀积一层沟槽底部台阶覆盖性大于80％的氧化膜。

第2步，淀积第一氧化硅薄膜。

第3步，对第一氧化硅薄膜进行回刻。

第4步，淀积第二氧化硅薄膜。

第5步，对第二氧化硅薄膜进行回刻。

第6步，再次淀积第一氧化硅薄膜。

第7步，对第一氧化硅薄膜进行回刻，沟槽填充完成。

进一步地，所述沟槽的顶部包含一层二氧化硅和氮化硅，沟槽的深度为5μm，开口宽度为0.8～4μm。

进一步地，所述第1步中淀积的氧化膜的方法为低压炉管沉积或者其他方法，淀积的氧化膜厚度为

进一步地，所述第2步及第4步中分别淀积的第一氧化硅薄膜和第二氧化硅薄膜的淀积方法为化学气相沉积法或旋涂式或者其他方法，第二氧化硅薄膜的应力与第一氧化硅薄膜相反，第一氧化硅薄膜和第二氧化硅薄膜的厚度范围均为0.1～2μm。

进一步地，所述第3步、第5步及第7步中的刻蚀方法为干法刻蚀或者其他刻蚀方法，其刻蚀量范围为0.1～2μm。

进一步地，所述的涉及淀积及回刻步骤的循环次数为1～7次。

进一步地，当沟槽的开口宽度为4～7μm时，其填充工艺在前述的7步工艺基础上还将继续进行如下工艺：

第8步，淀积第二氧化硅薄膜。

第9步，采用化学机械研磨法对第二氧化硅薄膜进行研磨。

第10步，淀积第一氧化硅薄膜，沟槽填充完成。

进一步地，所述第9步化学机械研磨的研磨量为0.1～2μm。

进一步地，所述第8步及第9步中沉积与化学机械研磨的循环次数为1～3次。

本发明所述的沟槽填充方法，同时满足了大开口深沟槽的填充要求，采用两种应力相反的氧化硅薄膜，解决了不同氧化膜之间应力的匹配问题。

附图说明

图1是沟槽示意图；

图2A是0.8～4μm开口沟槽的填充效果图且是硅片的中心位置；

图2B是0.8～4μm开口沟槽的填充效果图且是硅片的边缘位置；

图3A是4～7μm开口沟槽的填充效果图且是硅片的中心位置；

图3B是4～7μm开口沟槽的填充效果图且是硅片的边缘位置；

图4A是硅损伤示意图；

图4B是硅片边缘薄膜剥落示意图；

图5是本发明第1步沟槽氧化膜填充完成示意图；

图6是本发明第2步第一氧化硅薄膜淀积完成示意图；

图7是本发明第3步第一氧化硅薄膜第一次回刻示意图；

图8是本发明第4步第二氧化硅薄膜淀积完成示意图；

图9是本发明第5步第二氧化硅薄膜第一次回刻示意图；

图10是本发明第6步第一氧化硅薄膜再次淀积示意图；

图11是本发明第7步第一氧化硅薄膜再次回刻且是0.8～4μm开口沟槽填充完成示意图；

图12是本发明第8步第二氧化硅薄膜再次淀积示意图；