[发明专利]沟槽的填充方法

说明书

本发明提供了一种沟槽的填充方法，包括：提供一具有沟槽的衬底；采用第一PECVD工艺沉积形成第一氧化物层于所述衬底表面及所述沟槽的底部和侧壁上；采用第二PECVD工艺沉积形成第二氧化物层于所述第一氧化物层上；沿垂直于所述衬底的方向进行蚀刻以除去所述衬底表面及所述沟槽底部的第二氧化物层，保留所述沟槽侧壁的第二氧化物层；采用SACVD工艺沉积形成第三氧化物层，以填满所述沟槽；其中，SACVD工艺中第三氧化层在所述沟槽底部的沉积速率大于在所述沟槽侧壁的沉积速率。该方法利用SACVD工艺在不同基底氧化层上的沉积选择性，可以有效避免在沟槽填充过程中产生空洞，防止后续工艺易造成的缺陷问题，提高所制备的半导体器件性能。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体涉及一种半导体结构中沟槽的填充方法。

背景技术

随着半导体工艺技术的发展，元件尺寸不断缩减，半导体集成电路中的沟槽深宽比随之不断增加，这使得在浅沟槽隔离(STI)或层间介电层(ILD)结构中的沟槽填充工艺越来越具有挑战性。然而，由于现有沟槽填充工艺中沟槽内部的填充材料之间极易发生空洞(void)，在后续处理工艺中，例如湿法清洗(wet clean)或化学机械研磨工艺(chemicalmechanical polish)中，这些空洞极易暴露而产生缺陷，进而影响器件性能。

为此，亟需提供一种新的沟槽的填充方法，以解决现有技术存在的上述种种问题。

需注意的是，前述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的是提供一种沟槽的填充方法，以解决在现有半导体结构形成过程中，其高深宽比沟槽在填充时易产生空洞而影响器件性能的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种沟槽的填充方法，包括：

提供一具有沟槽的衬底；

采用第一等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺沉积形成第一氧化物层于所述衬底表面及所述沟槽的底部和侧壁上；

采用第二等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺沉积形成第二氧化物层于所述第一氧化物层上；

沿垂直于所述衬底的方向进行蚀刻以除去所述衬底表面及所述沟槽底部的第二氧化物层，保留所述沟槽侧壁的第二氧化物层；

采用次气压化学气相沉积(SACVD)工艺沉积形成第三氧化物层，以填满所述沟槽；

其中，所述SACVD工艺中，所述第三氧化层在所述沟槽底部的沉积速率大于在所述沟槽侧壁的沉积速率。

根据本发明的一个实施方式，所述第一PECVD工艺的反应原料为硅烷(SiH₄)与含氧气体，所述第二PECVD工艺中的反应原料为正硅酸乙酯(TEOS)和氧气(O₂)，所述SACVD工艺中的反应原料为TEOS和臭氧(O₃)。

根据本发明的一个实施方式，所述SACVD工艺中，所述第三氧化物层在所述沟槽底部的沉积速率与所述沟槽侧壁的沉积速率的比例为(1.2～4):1。

根据本发明的一个实施方式，所述第一PECVD工艺中，所述含氧气体选自一氧化二氮和/或氧气，所述含氧气体与硅烷的气体体积流量比为(10～50):1。

根据本发明的一个实施方式，所述第二PECVD工艺中，所述氧气和正硅酸乙酯的气体体积流量比为(0.5～6):1。

根据本发明的一个实施方式，所述SACVD工艺中，所述臭氧和正硅酸乙酯的气体体积流量比为(4～30):1。