[发明专利]用氧化物覆盖层提高沟填充均匀性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造工艺中的浅沟隔离(STI，Shallow TrenchIsolation)技术，具体涉及一种提高浅沟隔离的沟填充均匀性的方法。

背景技术

在集成电路器件的制造工艺中，随着亚微米器件时代的发展，浅沟隔离(STI，Shallow Trench Isolation)的沟填充变得越来越具有挑战性，涉及的方面包括空洞风险，均匀性，应力等。

与化学机械研磨(CMP，Chemical Mechanical Polishing)制程整合时，晶片中浅沟隔离膜层的均匀性将成为关键点，其决定是否能得到令人满意的较少不均匀性的CMP外观，即经过CMP的膜层厚度是否可以控制在较小范围之内。遗憾的是，随着沟填充性能出于更严格的制程条件而进一步提升，浅沟隔离膜层的均匀性通常会更差。这实际上是一个两难的问题，一方面在工艺条件严格要求的情况下，不允许较差的沟填充性能，例如由于沟填充性能不好，使填充区域出现空洞，将影响半导体器件的电性能；另一方面在提高沟填充性能的情况下，又难以兼顾到填充后膜层的均匀性，影响到后续工艺的制程整合。

如图1所示，浅沟隔离膜层的不均匀性可以极大地影响化学机械研磨制程的表现。当浅沟隔离膜层厚度范围较大时，其化学机械研磨后的厚度范围也比较大，可见提升浅沟隔离膜层的均匀性是改善化学机械研磨性能的有效方法。不难理解，如果化学机械研磨后的膜层轮廓具有良好的均匀性时，将比均匀性较差的情况更利于制程整合，并且也有利于提升半导体器件的性能。

发明内容

为了提高浅沟隔离(STI，Shallow Trench Isolation)的沟填充能力，得到特性令人满意的浅沟隔离膜层，并且兼顾其均匀性，以方便与后续制程整合，提出本发明。

本发明的目的在于，提供一种用覆盖层提高浅沟隔离沟填充均匀性的方法。

根据本发明所提供的方法，为了得到各项特性均令人满意的浅沟隔离膜层，特别是为了使其具有良好的均匀性，以适应制程整合的要求，采用沉积覆盖层改善浅沟隔离膜层均匀性的方法，具体方法如下。

在用于浅沟隔离的沟填充沉积制程后，继续于浅沟隔离膜层之上沉积一层覆盖层，为了保持制程的统一性和连续性，覆盖层的材料必须是高密度等离子体形成的二氧化硅薄膜。

上述用以沉积形成覆盖层的方法是化学气相沉积，具体控制条件为：射频功率2000～4000W，射频偏压功率1000～2000W，O₂流量80～120sccm，SiH₄流量30～60sccm。沉积的厚度范围控制在1000埃到1500埃之间。

如图2a以及图2b所示，前者表示经过沟填充步骤后，所形成的浅沟隔离膜层表面不均匀情况示意图，后者为按照本发明方法，在浅沟隔离膜层上沉积覆盖层改善其不均匀性的示意图，数字1表示浅沟隔离膜层，数字2表示覆盖层。经过上述沉积，实际上可以形成浅沟隔离膜层1上具有另一覆盖膜层(二氧化硅薄膜)的复合薄膜结构，这种复合薄膜呈现的均匀性可以比现有技术中浅沟隔离膜层上没有覆盖层的情况改善许多。换言之，所述覆盖层可以使浅沟隔离膜层的表面更加平坦化。

另外，本发明的方法并不会影响浅沟隔离膜层的其它特性，例如薄膜应力，RI等参数均不改变。

为了更容易理解本发明的目的、特征以及其优点，下面将配合附图和实施例对本发明加以详细说明。

附图说明

本申请中包括的附图是说明书的一个构成部分，附图与说明书和权利要求书一起用于说明本发明的实质内容，用于更好地理解本发明。

图1所示的图表显示了研磨前浅沟隔离膜层厚度差异范围变化与CMP后膜层厚度差异范围之间的联系；

图2a为经过沟填充步骤后，所形成的浅沟隔离膜层表面不均匀情况示意图；

图2b为按照本发明方法，在浅沟隔离膜层上沉积覆盖层改善其不均匀性的示意图；

图3a以及图3b为扫描式电子显微镜下所观察到的未沉积覆盖层时，浅沟隔离膜层的表面轮廓；

图4a以及图4b为扫描式电子显微镜下所观察到的按照本实施例方法沉积覆盖层后，得到的浅沟隔离薄膜以及覆盖层薄膜复合的膜层表面轮廓。

具体实施方式

为了更好地理解本发明的工艺，下面结合本发明的具体实施例作进一步说明，但其不限制本发明。

实施例1