[发明专利]一种微米级沟槽填充方法

说明书

本发明提供了一种微米级沟槽填充方法，该方法先在带有沟槽的已图形化衬底上沉积薄膜；然后对该步骤沉积的薄膜进行原位刻蚀，并减少已沉积的薄膜对槽口附近的封口程度，所述刻蚀的厚度小于上述步骤中薄膜沉积的厚度；最后沉积步骤与刻蚀步骤合为一个循环进行薄膜填充，该循环过程中经沉积刻蚀后得到的薄膜厚度为沟槽深度的1/100‑1/10，重复多次循环，直至图形化衬底上的微米级沟槽完成填充。本发明方法解决了微米级深沟槽填充中的孔洞问题，提升了产品良率。

技术领域

本发明属于微纳加工领域，涉及一种微米级沟槽填充方法。

背景技术

在微电子领域里，特征尺寸达微米级（≥0.5um）的“大型”器件加工工艺会有几道填充工艺，也是其关键工艺之一。传统的基于等离子体增强化学气相沉积（PECVD）的方法，无论是硅烷（SiH₄）体系还是正硅酸乙酯（TEOS）体系因薄膜沉积工艺机理的原因无法满足微米级沟槽填充的需求。因为相邻两个器件结构的上角部分沉积的比其他部分快，所以很容易堵住槽口，形成孔洞（void），如图2和4所示。这个可以用到达角（arriving angle）解释，如图1所示，A部分的话沉积气体从3/4面过来，而B部分只有1/2面C部分的话只有1/4面，所以A部分沉积的比B多，而B比C多。因不安全填充引起的孔洞（void）会降低器件可靠性，甚至使器件失效。

发明内容

解决的技术问题：针对上述PECVD薄膜沉积原理导致孔洞的技术问题，本发明提供一种微米级沟槽填充方法。

技术方案：本发明公开了一种微米级沟槽填充方法，包括以下步骤：

步骤一、在带有沟槽的图形化衬底上沉积薄膜；

步骤二、对步骤一沉积的薄膜进行原位刻蚀，减少已沉积的薄膜对槽口附近的封口程度，所述刻蚀的厚度小于步骤一中薄膜沉积的厚度；

步骤三、步骤一的薄膜沉积与步骤二的刻蚀合为一个循环进行薄膜填充，该循环中经沉积刻蚀后得到薄膜的厚度为沟槽深度的1/100-1/10，重复多次循环，直至图形化衬底上的微米级沟槽完成填充。

进一步地，所述步骤一中采用ICP-CVD方法沉积薄膜。

进一步地，所述薄膜的材料为氮化硅、氧化硅、非晶硅、氮氧化硅、碳化硅或氮碳化硅。

进一步地，所述刻蚀气体为非薄膜沉积气体。

进一步地，所述刻蚀气体为氮气、氩气、氦气、氙气、氖气、氢气、氮气中的至少一种。

进一步地，所述步骤二中刻蚀的温度为25~400℃，所述刻蚀的时间为1~300s，所述刻蚀气体的流量为10-1000 sccm，所述刻蚀的压强为10-100 mTorr，所述轰击功率为10~3000 W。

有益效果：本发明解决了微米级深沟槽填充容易形成孔洞的问题，提升了产品良率，通过在SEM下切片观察，发现填充充分且填充无孔洞的现象，实现高深宽沟槽填充的完整性。

附图说明

图1为器件结构的达角示意图。

图2为孔洞形成过程示意图。

图3为实施例1所述的沟槽填充示意图。

图4为孔洞的SEM图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。