專利名稱：一種高摻雜磷硅玻璃薄膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種高摻雜磷硅玻璃介質(zhì)膜的制備方法。
背景技術(shù)：
介質(zhì)膜在半導(dǎo)體制程中有著廣泛的應(yīng)用，常用的介電材料主要有非摻雜的硅玻璃 (即純二氧化硅)、磷硅玻璃和硼磷硅玻璃。磷硅玻璃(Phosphosilicate Glass, PSG)是摻雜了磷的二氧化硅，與純二氧化硅相比，磷硅玻璃薄膜的應(yīng)力小，而且摻雜的磷還可以有效固定雜質(zhì)離子，因此在IC中常被用于金屬層與其下面的多晶硅之間的絕緣層(PMD)介質(zhì)膜。磷硅玻璃薄膜的制備方法有多種，其中，高密度等離子體化學(xué)氣相淀積(HDPCVD) 工藝以其卓越的填孔能力，穩(wěn)定的淀積質(zhì)量，可靠的電學(xué)特性等諸多優(yōu)點(diǎn)，成為了磷硅玻璃制備工藝的主流。HDP CVD工藝的一個特點(diǎn)是，在淀積過程中，不同形貌(如臺階)處的淀積速率不一致，同時(shí)，離子濺射對磷、硅、氧具有選擇性，這使得圖形周圍P的摻雜量不同， 從而最終形成花狀外殼，如圖1所示，并且這種花狀外殼中的磷含量比殼外的體濃度低。為了降低光刻的對準(zhǔn)難度，提高器件尺寸縮小的可行性，可以采用高摻雜HDP PSG (P的質(zhì)量百分比大于7%)制程，并結(jié)合自對準(zhǔn)接觸孔(self-aligned contact, SAC)刻蝕工藝及高濃度PSG對二氧化硅高選擇比刻蝕技術(shù)。磷硅玻璃的自對準(zhǔn)刻蝕工藝一般分兩步第一步為低選擇比刻蝕，即對PSG和SiO2具有相近的刻蝕速率，而且對PSG/Si02，PSG/ Si及PSG/Si3N4的刻蝕選擇比很小；第二步為高選擇比刻蝕，即對PSG/Si02，PSG/Si及PSG/ Si3N4的刻蝕都具有很高的選擇比。為了便于接觸孔的順利刻通，從第一步到第二步的轉(zhuǎn)換點(diǎn)通常選在PSG花狀外殼的底部起始點(diǎn)或以下位置。但是，目前HDP CVD工藝制備的磷硅玻璃，其花狀外殼的底部起始點(diǎn)比較低(與襯底間的距離小于50nm)，這樣，自對準(zhǔn)刻蝕工藝兩步的切換點(diǎn)也就很低，在低選擇比刻蝕過程中就有可能接觸到襯底硅，造成不必要的硅刻蝕，如圖2所示，這會對器件造成損害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種高摻雜磷硅玻璃薄膜的制備方法，它可以避免襯底硅因接觸孔過刻蝕而受到損傷，且用該方法制備的磷硅玻璃薄膜具有優(yōu)良的填孔性能和易于刻蝕的膜質(zhì)結(jié)構(gòu)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的高摻雜磷硅玻璃薄膜的制備方法，包括以下步驟(1)利用現(xiàn)有工藝在硅襯底上形成柵氧化層、多晶硅柵極和側(cè)墻；(2)做漏源注入及快速熱退火，形成源、漏極；(3)采用亞常壓化學(xué)氣相淀積工藝，淀積一層磷硅玻璃薄膜；(4)采用高密度等離子體化學(xué)氣相淀積工藝，再淀積一層磷硅玻璃薄膜；(5)采用自對準(zhǔn)刻蝕工藝刻蝕出接觸孔。
本發(fā)明通過SACVD和HDP CVD兩步不同的淀積工藝制備高摻雜磷硅玻璃薄膜，利用SACVD PSG薄膜磷摻雜量均一的特點(diǎn)，提高了 HDP PSG花狀外殼的底部起始點(diǎn)位置，從而增大了接觸孔選擇性刻蝕的工藝窗口，避免了襯底硅因過刻蝕而受到損傷，有效地維護(hù)了器件的性能。此外，與現(xiàn)有的制備方法相比，采用本發(fā)明的方法制備出的高摻雜PSG薄膜還具有更優(yōu)良的填充性能和更易于刻蝕的膜質(zhì)結(jié)構(gòu)，可以滿足130nm及以下金屬前絕緣層的工藝需求。


圖1是采用傳統(tǒng)HPD CVD工藝形成的PSG結(jié)構(gòu)示意圖2是采用傳統(tǒng)HPD CVD工藝導(dǎo)致SAC過刻蝕，損傷襯底硅的示意圖
圖3A至3E是本發(fā)明的制備方法的步驟示意圖。
圖中附圖標(biāo)記說明如下
1 硅襯底
2 柵氧化層
3 多晶硅柵極
4 側(cè)墻
5 源、漏極
61 =HDP PSG薄膜主體
62 =HDP PSG薄膜花狀外殼
6’ =SACVD PSG 薄膜
7 接觸孔
具體實(shí)施例方式為對本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效有更具體的了解，現(xiàn)結(jié)合圖示的實(shí)施方式，詳述如下本發(fā)明提供了一種高摻雜磷硅玻璃薄膜的制備方法，該方法通過亞常壓化學(xué)氣相淀積工藝(SACVD)和高密度等離子體化學(xué)氣相淀積工藝(HDP CVD)兩步不同的淀積工藝生長高摻雜磷硅玻璃，具體步驟如下第1步，請配合參閱圖3A，利用現(xiàn)有工藝在硅襯底1上生長一層?xùn)叛趸瘜?，并制備出多晶硅柵極3和側(cè)墻4。第2步，請配合參閱圖3B，在第1步的基礎(chǔ)上，進(jìn)行漏源注入及快速熱退火處理，形成源、漏極5。第3步，請配合參閱圖3C，采用SACVD工藝，以正硅酸四乙酯(TEOS)、三乙基磷酸酯(TEPO)、氧氣(O2)和臭氧(O3)為反應(yīng)源，淀積一層磷硅玻璃薄膜6’，淀積厚度范圍為 100 1000A，摻雜的磷的質(zhì)量百分比為7% 11%。第4步，請配合參閱圖3D，采用HDP CVD工藝，以硅烷(SiH4)、氧氣(O2)和磷化氫 (PH3)為原料，以氦氣(He)或氬氣(Ar)等惰性氣體為輔助載氣，再淀積一層磷硅玻璃薄膜 (包括薄膜主體61和花狀外殼62)，淀積厚度視需要而定，一般為4000 10000 A，摻雜的磷的質(zhì)量百分比為7% 11%。
第5步，請配合參閱圖3E，采用自對準(zhǔn)刻蝕工藝刻蝕出接觸孔7。綜上所述，本發(fā)明的高摻雜磷硅玻璃薄膜的制備方法，在淀積高摻雜HDP PSG薄膜之前，先淀積了一層SACVD PSG薄膜，由于SACVD PSG具有均一的磷摻雜量，不會形成相對低磷含量的外殼，因此，可以提高HDP PSG花狀外殼底部起始點(diǎn)的位置，從而有利于后續(xù)接觸孔的刻蝕。
權(quán)利要求
1.一種高摻雜磷硅玻璃薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)利用現(xiàn)有工藝在硅襯底上形成柵氧化層、多晶硅柵極和側(cè)墻；(2)做漏源注入及快速熱退火，形成源、漏極；(3)采用亞常壓化學(xué)氣相淀積工藝，淀積一層磷硅玻璃薄膜；(4)采用高密度等離子體化學(xué)氣相淀積工藝，再淀積一層磷硅玻璃薄膜；(5)采用自對準(zhǔn)刻蝕工藝刻蝕出接觸孔。
2.如權(quán)利要求1所述的高摻雜磷硅玻璃薄膜的制備方法，其特征在于所述步驟(3) 的淀積反應(yīng)，以正硅酸四乙酯、三乙基磷酸酯、氧氣和臭氧為反應(yīng)源。
3.如權(quán)利要求1所述的高摻雜磷硅玻璃薄膜的制備方法，其特征在于所述步驟(3) 的淀積厚度為loo ιοοοΑ。
4.如權(quán)利要求1所述的高摻雜磷硅玻璃薄膜的制備方法，其特征在于所述步驟(4) 的淀積反應(yīng)，以硅烷、氧氣和磷化氫為反應(yīng)源，以惰性氣體為輔助載氣。
5.如權(quán)利要求1所述的高摻雜磷硅玻璃薄膜的制備方法，其特征在于所述步驟(4) 的淀積厚度為4000 10000 L·
6.如權(quán)利要求1所述的高摻雜磷硅玻璃薄膜的制備方法，其特征在于所述磷硅玻璃薄膜中摻雜的磷的質(zhì)量百分比為 11%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高摻雜磷硅玻璃薄膜的制備方法，包括步驟在硅襯底上形成柵氧化層、多晶硅柵極和側(cè)墻；漏源注入及快速熱退火；淀積SACVD PSG薄膜；淀積HDP PSG薄膜；刻蝕接觸孔。該方法可以避免襯底硅因接觸孔過刻蝕而受到損傷，且用該方法制備的PSG薄膜具有優(yōu)良的填孔性能和易于刻蝕的膜質(zhì)結(jié)構(gòu)。在制備時(shí)，先用SACVD淀積工藝生長一層PSG薄膜，然后再用HDP CVD淀積工藝生長高摻雜PSG薄膜，利用SACVD PSG薄膜磷摻雜量均一的特點(diǎn)，提高HDP PSG薄膜花狀外殼底部起始點(diǎn)的位置，增大接觸孔選擇性刻蝕的工藝窗口，從而避免了襯底硅因過刻蝕而受到損傷，有效地維護(hù)了器件的性能。
文檔編號H01L21/316GK102592992SQ201110008499
公開日2012年7月18日 申請日期2011年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月17日
發(fā)明者彭仕敏, 繆燕 申請人:上海華虹Nec電子有限公司