專利名稱：溝槽的填充方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體集成電路中的溝槽填充工藝。
技術背景 現(xiàn)有的一些半導體集成電路產(chǎn)品中，工作截止頻率越高，由于器件電容存在充放 電的延遲，必然要求器件整體的電容越低。在對電容以及高頻應用要求不高的情況下，一般 直接使用二極管或者溝槽作為器件內(nèi)部或器件之間的隔離。其中溝槽中通常采用多晶硅材 料填充，這是因為多晶硅成長性能良好，臺階覆蓋率很高(接近100%)，能夠適合各種形狀 的溝槽填充而且淀積一次即可完成。但是多晶硅的介電系數(shù)比較高(> 10)，采用多晶硅材 料填充的溝槽做隔離時，會導致器件整體的電容無法減小，這便限制了產(chǎn)品在部分場合下 的應用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種溝槽的填充方法，該方法采用低介電系數(shù) 的二氧化硅對溝槽進行填充，因而避免了器件整體的電容大的問題；并在溝槽填充的能力 上通過工藝改進使得填充效果與現(xiàn)有多晶硅填充溝槽的效果一致。為解決上述技術問題，本發(fā)明溝槽的填充方法包括如下步驟第1步，在硅片表面淀積一層二氧化硅，淀積厚度為溝槽寬度的40% 100% ；第2步，以干法刻蝕工藝反刻硅片表面的二氧化硅，反刻高度為硅片表面的二氧 化硅厚度的50% 100%，并且至少在溝槽底部保留一層二氧化硅；第3步，在硅片表面再淀積一層二氧化硅，淀積厚度為溝槽寬度的40% 100%。本發(fā)明是為了減小產(chǎn)品電容而把溝槽填充材料由多晶硅改成二氧化硅。但二氧 化硅的填充能力不好，會導致溝槽填充有空洞，而且空洞處在溝槽表面，容易被后續(xù)工藝打 開。而本發(fā)明通過一次淀積以及一次回刻，使溝槽在表面處形成一個喇叭口的形狀，會對后 續(xù)的第二次淀積起到非常大的幫助。后續(xù)的第二次淀積會把溝槽內(nèi)的空洞封在遠離溝槽表 面處，這個溝槽內(nèi)存在空洞進一步幫助減小了產(chǎn)品的電容。


圖Ia 圖Id是本發(fā)明溝槽的填充方法的各步驟硅片剖面示意圖。圖中附圖標記說明10為溝槽；11為襯墊層；12為第一填充層；13為第二填充層；20為空洞。
具體實施例方式本發(fā)明溝槽的填充方法所適用的溝槽寬度為1 10 μ m(優(yōu)選為1 5μπι)，高度 為1 10 μ m(優(yōu)選為2 10 μ m)，具體包括如下步驟開始時的狀態(tài)，硅片表面剛刻蝕出溝槽10，并在具有溝槽10的硅片表面熱氧化生長一層二氧化硅(未圖示)，這一層二氧化硅的厚度在50 1000A之間。這一步稱為熱氧 修復，在半導體集成電路制造工藝中，熱氧修復是溝槽刻蝕后必不可少的步驟，用于修復溝 槽刻蝕后的硅的表面狀態(tài)。第1步，請參閱圖la，在具有溝槽10的硅片表面淀積一層二氧化硅，這一層二氧化 硅是襯墊層11，厚度在100 2000A (優(yōu)選值是100 1000A)之間，用來改善硅與溝槽填 充物(例如二氧化硅)之間的粘附性。這一步是可選步驟，可以省略。第2步，請參閱圖lb，在硅片表面再淀積一層二氧化硅，淀積厚度為溝槽寬度的 40% 100% (優(yōu)選值是40% 60% )，這是對溝槽10進行第一次填充的第一填充層12。 第一填充層12與襯墊層21融為一體，因此兩者之間的界限以虛線表示。此時溝槽10可能被封閉，即溝槽10兩側壁上的二氧化硅連在一起，在溝槽10內(nèi) 部形成一個封閉的空洞20 ；溝槽10也可能未封閉，即溝槽10兩側壁上的二氧化硅未連在 一起，在溝槽10內(nèi)部形成一個連通外部的空洞20。第3步，請參閱圖lc，采用干法刻蝕工藝反刻二氧化硅(包括第一填充層12與襯 墊層11)，反刻高度為硅片表面的二氧化硅(包括第一填充層12與襯墊層11等)厚度的 50% 100%。需要注意的是這一步不能刻蝕到溝槽10底部的硅，即在溝槽10的底部需要 保留一層二氧化硅以保護溝槽底部不會被損傷，例如保留的二氧化硅厚度在100人以上。此時溝槽被反刻工藝打開，溝槽10內(nèi)部的空洞20無論之前是封閉還是連通外部 的，此時均已連通外部。溝槽10的底部和側面還殘留有二氧化硅，其中溝槽10側面殘留的 二氧化硅類似半導體集成電路中的側墻結構，空洞20連通外部的結構類似喇叭口形狀。這 一步中在反刻后還可以進行硅片表面的清洗工作，去除刻蝕副產(chǎn)物等。第4步，請參閱圖ld，在硅片表面又淀積一層二氧化硅，淀積厚度為溝槽寬度的 40% 100% (優(yōu)選在50%以上)，這是對溝槽10進行第二次填充的第二填充層13。第二 填充層13與第一次填充層12、襯墊層11融為一體，因此三者之間的界限以虛線表示。此時空洞20可能消失，即溝槽10內(nèi)部完全被二氧化硅填充滿；空洞20也可能殘 留，但由于溝槽10被封閉，空洞20必定成為封閉的。由于反刻后溝槽10的口部呈現(xiàn)喇叭 狀，有利于第二次淀積，因此可以確?？斩?0的頂部距離溝槽10側壁的上表面較遠，例如 空洞20頂部與溝槽10側壁上表面之間的距離在1000人以上。這樣在后續(xù)的化學機械研磨 工藝和/或干法刻蝕工藝(反刻)中將二氧化硅磨平到溝槽10側壁的上表面高度時，空洞 20也仍然保持封閉，不會連通到外部。這對后續(xù)工藝沒有影響，而且可以進一步幫助減小器 件的整體電容。
權利要求
一種溝槽的填充方法，其特征是，包括如下步驟第1步，在硅片表面淀積一層二氧化硅，淀積厚度為溝槽寬度的40％～100％；第2步，以干法刻蝕工藝反刻硅片表面的二氧化硅，反刻高度為硅片表面的二氧化硅厚度的50％～100％，并且至少在溝槽底部保留一層二氧化硅；第3步，在硅片表面再淀積一層二氧化硅，淀積厚度為溝槽寬度的40％～100％。
2.根據(jù)權利要求1所述的溝槽的填充方法，其特征是，所述方法第2步中，反刻時至少 在溝槽底部保留100人以上的二氧化硅。
3.根據(jù)權利要求1所述的溝槽的填充方法，其特征是，所述方法第3步中，淀積二氧化 硅的厚度為溝槽寬度的50% 100%。
4.根據(jù)權利要求1所述的溝槽的填充方法，其特征是，所述方法第1步后，溝槽內(nèi)部形成連通外部的空洞或封閉空洞； 所述方法第2步后，溝槽內(nèi)部的空洞連通外部；所述方法第3步后，溝槽內(nèi)部的空洞封閉，空洞頂部低于溝槽側壁的上表面。
5.根據(jù)權利要求4所述的溝槽的填充方法，其特征是，所述方法第3步后，空洞頂部與 溝槽側壁的上表面之間的距離在1000人以上。
6.根據(jù)權利要求ι所述的溝槽的填充方法，其特征是，所述方法的第ι步之前還包括 在硅片表面淀積一層二氧化硅作為襯墊層。
7.根據(jù)權利要求6所述的溝槽的填充方法，其特征是，所述襯墊層二氧化硅的厚度為100 2000A。
8.根據(jù)權利要求7所述的溝槽的填充方法，其特征是，所述襯墊層二氧化硅的厚度為100 1000A。
9.根據(jù)權利要求1所述的溝槽的填充方法，其特征是，所述方法適用的溝槽深度為1 10 μ m，寬度為1 10 μ m。
10.根據(jù)權利要求9所述的溝槽的填充方法，其特征是，所述方法適用的溝槽深度為 2 10 μ m，寬度為1 5μπι。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種溝槽的填充方法，包括如下步驟第1步，在硅片表面淀積一層二氧化硅，淀積厚度為溝槽寬度的40％～100％；第2步，以干法刻蝕工藝反刻硅片表面的二氧化硅，反刻高度為硅片表面的二氧化硅厚度的50％～100％，并且至少在溝槽底部保留一層二氧化硅；第3步，在硅片表面再淀積一層二氧化硅，淀積厚度為溝槽寬度的40％～100％。本發(fā)明可以減小了產(chǎn)品的電容，并具有良好的溝槽填充能力。
文檔編號H01L21/762GK101872738SQ20091005711
公開日2010年10月27日 申請日期2009年4月23日 優(yōu)先權日2009年4月23日
發(fā)明者熊濤, 羅嘯, 陳華倫, 陳瑜, 陳雄斌 申請人:上海華虹Nec電子有限公司