專利名稱：磷硅玻璃生長工藝及磷硅玻璃的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造的介質(zhì)膜生長工藝以及一種半導(dǎo)體工藝的介質(zhì) 膜，特別涉及一種磷硅玻璃的生長工藝以及按照這種生長工藝生長成的磷 硅玻璃°
背景技術(shù)：
介質(zhì)膜在半導(dǎo)體工藝中起著廣泛的應(yīng)用，在二氧化硅中摻入磷形成磷 硅玻璃可以減小膜應(yīng)力，改善膜的完整性、降低缺陷密度。另外，磷硅玻 璃還具有固定雜質(zhì)離子的作用。磷硅玻璃是一種常見的介質(zhì)膜，采用高密 度等離子體化學(xué)汽相淀積工藝制備的磷硅玻璃具有很好的填孔性能。當(dāng)磷
的濃度大于6%時，由于高密度等離子體化學(xué)汽相淀積工藝過程中離子濺射 對磷、硅和氧具有選擇性，從而在圖形上形成花狀外殼，如圖1所示，襯 底1上的2為生長磷硅玻璃之前的圖形，磷硅玻璃薄膜4的花狀外殼3的 底部與硅襯底1之間的距離H很小，H—般小于30nm。并且這種花狀外殼 磷硅玻璃中的磷含量比體磷硅玻璃中的體濃度低。
目前，制備磷硅玻璃過程中，由于濺射能量和密度過大，濺射偏壓功 率/硅片面積約為10W/cm2，氧氣/ (硅垸+磷烷)的摩爾比約為2.5，使得磷 硅玻璃花狀外殼的底部起點與襯底的距離小于30nm。
如圖2所示，在磷硅玻璃兩步法自對準刻蝕工藝一般包括兩個步驟1、 在10區(qū)域進行低選擇比刻蝕，該低選擇比刻蝕對刻蝕磷硅玻璃和非摻雜二氧化硅具有相近的刻蝕速率，而且它的磷硅玻璃/硅以及磷硅玻璃/ Si3N4
的選擇性比很?。?、在30區(qū)域進行高選擇比刻蝕，該高選擇比刻蝕B的 磷硅玻璃/非摻雜二氧化硅、磷硅玻璃/硅以及磷硅玻璃/ Si3N4的選擇性很 高。低選擇比刻蝕到高選擇比刻蝕的切換點20需要低于磷硅玻璃花狀外殼 底部起點或磷硅玻璃花狀外殼，才能使高選擇比刻蝕將接觸孔順利的開到 底部。當(dāng)磷硅玻璃花狀外殼底部起點很低時，低選擇比刻蝕到高選擇比刻 蝕的切換點就很低，從而使得低選擇比刻蝕過程中刻到硅的風(fēng)險加大，工 藝窗口縮小，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種磷硅玻璃生長工藝提高磷硅玻 璃花狀外殼底部的起點，利用上述方法，本發(fā)明還提供一種花狀外殼的底 部起點與襯底的距離大于40nm的磷硅玻璃。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是，采用高密度等離子體化 學(xué)汽相淀積生長磷硅玻璃，在磷硅玻璃沉積過程中，濺射偏壓功率與硅片 面積的比率范圍在2至6 W/cm2之間，氧氣的摩爾量比硅烷與磷垸摩爾量的 和的范圍在1.5至2之間。
根據(jù)上述技術(shù)方案中的磷硅玻璃工藝生長的磷硅玻璃，其磷硅玻璃花 狀外殼的底部起點與襯底的距離大于40nm。
本發(fā)明通過選擇適當(dāng)?shù)臑R射偏壓和氧氣流量來降低濺射能量和濺射密 度，減少圖形之間開始形成磷硅玻璃花狀外殼的速度，從而提高磷硅玻璃 花狀外殼底部起點，擴大了選擇性刻蝕的工藝窗口。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明 圖1為己有技術(shù)的磷硅玻璃花狀外殼示意圖； 圖2為磷硅玻璃的兩步法自對準刻蝕切換點示意圖； 圖3為本發(fā)明的磷硅玻璃花狀外殼示意圖。
圖中附圖標記分別是1為已有技術(shù)中磷硅玻璃的襯底，2為已有技術(shù)中 生長磷硅玻璃之前的圖形，3為已有技術(shù)中磷硅玻璃的花狀外殼，4為已有 技術(shù)中磷硅玻璃薄膜主體，10為磷硅玻璃兩步法自對準刻蝕低選擇比刻蝕 區(qū)域，30為磷硅玻璃兩步法自對準刻蝕高選擇比刻蝕區(qū)域，20為磷硅玻璃 兩步法自對準刻蝕中從低蝕低選擇比過渡到高選擇比的切換點，100本發(fā)明 中磷硅玻璃的襯底，200為本發(fā)明中生長磷硅玻璃之前的圖形，300為本發(fā) 明中磷硅玻璃的花狀外殼，400為本發(fā)明中磷硅玻璃薄膜主體。
具體實施例方式
發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)磷硅玻璃花狀外殼的形成是由于高密度等離子體化學(xué) 汽相淀積工藝過程中離子濺射對磷、硅和氧具有選擇性造成的，即對磷的 濺射率比對硅和氧的濺射率要大，而在具有一定角度的側(cè)面受到的濺射作 用比在平坦處的濺射作用大，因此在圖形的側(cè)壁會形成磷的含量較少的磷 硅玻璃花狀外殼。
降低磷硅玻璃沉積過程中的濺射能量和濺射密度，可以減少圖形之間 開始形成磷硅玻璃花狀外殼的速度，從而提高磷硅玻璃花狀外殼底部起點。 濺射能量和濺射密度可以通過降低濺射偏壓和氧氣流量來實現(xiàn)，因此，可以通過降低濺射偏壓和氧氣流量來提高磷硅玻璃花狀外殼底部起點。但是 當(dāng)濺射偏壓和氧氣流量低于一定值時，由于磷硅玻璃的填孔性能降低會導(dǎo) 致在某些深寬比較大的位置出現(xiàn)空洞，另外氧氣的減少會使得磷硅玻璃出 現(xiàn)富硅問題，所以降低磷硅玻璃沉積過程中的濺射偏壓和氧氣流量具有一 個下限，使得不出現(xiàn)空洞，也避免出現(xiàn)富硅問題。
本實施例的一種磷硅玻璃生長工藝，采用高密度等離子體化學(xué)汽相淀 積生長磷硅玻璃，在磷硅玻璃沉積過程中適當(dāng)?shù)偷臑R射偏壓和氧氣流量，
濺射偏壓功率與硅片面積的比率范圍在2至6 W/cm2之間，氧氣的摩爾量比 硅烷與磷烷摩爾量的和的范圍在1. 5至2之間。
上述工藝在保證關(guān)鍵圖形間沒有較大的空洞出現(xiàn)以及磷硅玻璃不富硅 的情況下，提高了磷硅玻璃花狀外殼底部起點。如圖3所示，襯底100上 的200為生長磷硅玻璃之前的圖形，磷硅玻璃薄膜400的花狀外殼300的 底部與硅襯底100之間的H距離大于40nm，從而擴大了選擇性刻蝕的工藝 窗口。
本發(fā)明另一個具體實施例，采用高密度等離子體化學(xué)汽相淀積機臺， 使用SiH4、 PH3、 02為生長磷硅玻璃的氣體源，He為載氣。通過調(diào)節(jié)SiH4與 PH3的比率，控制磷硅玻璃中磷的濃度。調(diào)節(jié)濺射偏壓功率/硅片面積的比率 為4.8 W/cm2，氣體流量中氧氣/ (硅烷+磷垸)摩爾比為1.8。在這種生長
磷硅玻璃的工藝參數(shù)下生長的磷硅玻璃花狀外殼的底部起點與襯底的距離 H大約為60nm。
本發(fā)明磷硅玻璃生長工藝在保證關(guān)鍵圖形間沒有較大的空洞出現(xiàn)以及
6磷硅玻璃不富硅的情況下，提高了磷硅玻璃花狀外殼底部起點，使磷硅玻
璃花狀外殼的底部起點與襯底的距離大于40nm，從而擴大了選擇性刻蝕的 工藝窗口，對磷硅玻璃的工業(yè)化生產(chǎn)起很大的促進作用。
權(quán)利要求
1. 一種磷硅玻璃生長工藝，采用高密度等離子體化學(xué)汽相淀積生長磷硅玻璃，其特征在于，在磷硅玻璃沉積過程中，濺射偏壓功率與硅片面積的比率范圍在2至6W/cm2之間，氧氣的摩爾量比硅烷與磷烷摩爾量的和的范圍在1.5至2之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷硅玻璃生長工藝，采用高密度等離子體化 學(xué)汽相淀積生長磷硅玻璃，其特征在于，在磷硅玻璃沉積過程中，濺射偏 壓功率與硅片面積的比率范圍在4. 6至5. 0 W/cm2之間，氧氣的摩爾量比硅 垸與磷烷摩爾量的和的范圍在1. 7至1. 9 W/cm2之間。
3. —種根據(jù)權(quán)利要求1的工藝生長的磷硅玻璃，其特征在于，磷硅玻 璃花狀外殼的底部起點與襯底的距離大于40nm。
4. 一種根據(jù)權(quán)利要求2的工藝生長的磷硅玻璃，其特征在于，磷硅玻 璃花狀外殼的底部起點與襯底的距離大于60nm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磷硅玻璃生長工藝，采用高密度等離子體化學(xué)汽相淀積生長磷硅玻璃，在磷硅玻璃沉積過程中，濺射偏壓功率與硅片面積的比率范圍在2至6W/cm²之間，氧氣的摩爾量比硅烷與磷烷摩爾量的和的范圍在1.5至2之間。本發(fā)明還公開了一種由上述工藝生長的磷硅玻璃，該磷硅玻璃花狀外殼的底部起點與襯底的距離大于40nm。本發(fā)明通過選擇適當(dāng)?shù)臑R射偏壓和氧氣流量來降低濺射能量和濺射密度，減少圖形之間開始形成磷硅玻璃花狀外殼的速度，從而提高磷硅玻璃花狀外殼底部起點，擴大了選擇性刻蝕的工藝窗口。
文檔編號C03B8/04GK101450833SQ200710094369
公開日2009年6月10日 申請日期2007年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者徐偉中 申請人:上海華虹Nec電子有限公司