【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體芯片制造技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種適用于寬尺寸溝槽的多晶硅填充方法。

背景技術(shù)：

在半導(dǎo)體芯片制造中，經(jīng)常會出現(xiàn)需要對溝槽進行填充以及對填充物進行回刻。然而，在利用多晶硅作為填充物進行溝槽填充以及對填充物進行回刻的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)以下現(xiàn)象：對于開口尺寸越大的溝槽，填充物的填充效果越差，且在對填充物進行回刻之后，填充物表面的形貌越差，比如出現(xiàn)很深的凹坑等。因此，對于寬尺寸溝槽的上述問題會給后續(xù)的工藝帶來一系列困難。

有鑒于此，有必要提供一種適用于寬尺寸溝槽的多晶硅填充方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的其中一個目的在于為解決上述問題而提供一種適用于寬尺寸溝槽的多晶硅填充方法。

本發(fā)明提供的適用于寬尺寸溝槽的多晶硅填充方法，包括：在寬尺寸溝槽進行第一次多晶硅填充，形成第一多晶硅層；對所述第一多晶硅層表面進行氧化處理，形成二氧化硅層；分別對所述二氧化硅層和所述第一多晶硅層進行回刻處理；將所述寬尺寸溝槽內(nèi)部的二氧化硅層去除，其中所述寬尺寸溝槽內(nèi)部填充的第一多晶硅層使得所述寬尺寸溝槽的有效寬度變窄；在所述寬尺寸溝槽進行第二次多晶硅填充，并形成所述第二多晶硅層；對所述第二多晶硅層進行回刻處理，以去除所述寬尺寸溝槽以外的第二多晶硅層。

作為在本發(fā)明提供的適用于寬尺寸溝槽的多晶硅填充方法的一種改進，在一種優(yōu)選實施例中，還包括：在硅襯底形成氧化層和氮化層；在所述氧化層和氮化層形成刻蝕窗口，并基于所述刻蝕窗口對所述硅襯底進行刻蝕并形成所述寬尺寸溝槽。

作為在本發(fā)明提供的適用于寬尺寸溝槽的多晶硅填充方法的一種改進，在一種優(yōu)選實施例中，所述氧化層的材料為二氧化硅，其是800℃～1300℃的生長條件下在所述硅襯底表面生長而成，且其厚度為0.05μm～3.00μm。

作為在本發(fā)明提供的適用于寬尺寸溝槽的多晶硅填充方法的一種改進，在一種優(yōu)選實施例中，所述氮化層的材料為氮化硅，其是在500℃～1000℃的生長條件下在所述氧化層表面生長而成，且其厚度為0.05μm～1.00μm。

作為在本發(fā)明提供的適用于寬尺寸溝槽的多晶硅填充方法的一種改進，在一種優(yōu)選實施例中，還包括：在對所述第二多晶硅層進行回刻處理之后，將所述硅襯底表面的氧化層和氮化層移除掉。

作為在本發(fā)明提供的適用于寬尺寸溝槽的多晶硅填充方法的一種改進，在一種優(yōu)選實施例中，在所述第一次多晶硅填充之后，所述第一多晶硅層并未將所述寬尺寸溝槽填滿。

作為在本發(fā)明提供的適用于寬尺寸溝槽的多晶硅填充方法的一種改進，在一種優(yōu)選實施例中，所述第一多晶硅層在進行氧化處理并形成所述二氧化硅層之后，所述寬尺寸溝槽的整體空間被所述第一多晶硅層和所述二氧化硅層完全填充。

作為在本發(fā)明提供的適用于寬尺寸溝槽的多晶硅填充方法的一種改進，在一種優(yōu)選實施例中，所述分別對所述二氧化硅層和所述第一多晶硅層進行回刻處理的步驟包括：對所述二氧化硅層進行回刻處理，以將所述第一多晶硅層水平表面的二氧化硅層去除掉；對所述第一多晶硅層進行回刻處理，以將所述寬尺寸溝槽水平表面的第一多晶硅層去除掉。

作為在本發(fā)明提供的適用于寬尺寸溝槽的多晶硅填充方法的一種改進，在一種優(yōu)選實施例中，所述二氧化硅層的回刻處理之后，所述寬尺寸溝槽依舊存在有所述二氧化硅層。

作為在本發(fā)明提供的適用于寬尺寸溝槽的多晶硅填充方法的一種改進，在一種優(yōu)選實施例中，所述第一多晶硅層的回刻處理之后，所述寬尺寸溝槽依舊被所述第一多晶硅層和所述二氧化硅層完全填充。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的多晶硅填充方法采用至少兩次多晶硅填充和回刻的方式來寬尺寸溝槽的填充，因此可以有效解決由于溝槽開口尺寸過大而導(dǎo)致填充效果較差的問題；并且，在進行多晶硅回刻的時候還可以保證多晶硅回刻之后的表面形態(tài)良好，更有利于后續(xù)其他工藝的正常開展。

【附圖說明】

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中：

圖1為本發(fā)明提供的適用于寬尺寸溝槽的多晶硅填充方法一種實施例的流程示意圖；

圖2為圖1所示的方法中在硅襯底形成氧化層和氮化層的剖面示意圖；

圖3為基于圖2所示的氧化層和氮化層進行寬尺寸溝槽刻蝕的剖面示意圖；

圖4為在圖3所示的寬尺寸溝槽進行第一多晶硅填充的剖面示意圖；

圖5為對圖4所示的第一晶硅層進行氧化處理得到二氧化層硅的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為對圖5所示的二氧化硅層進行回刻的剖面示意圖；

圖7為在圖6所示的二氧化硅層回刻之后進行第一多晶硅層進行回刻的剖面示意圖；

圖8為在圖7所示的第一多晶硅層回刻之后進行二氧化硅層移除的剖面示意圖；

圖9為在圖8所示的二氧化硅層移除之后形成第二多晶硅層的剖面示意圖；

圖10對圖9所示的第二多晶硅層進行回刻的剖面示意圖；

圖11在圖10所示的第二多晶硅層回刻之后將所述氧化層和氮化層進行移除的剖面示意圖。

【具體實施方式】

下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

為解決現(xiàn)有技術(shù)的在半導(dǎo)體芯片制造過程中離子注入能量難以監(jiān)控的問題，本發(fā)明提供一種適用于寬尺寸溝槽的多晶硅填充方法，其主要通過在硅襯底依次形成多層相互絕緣的多晶硅層并對其進行離子注入，并通過電阻測試來檢測離子注入能量，實現(xiàn)簡單方便高效地監(jiān)控離子注入能量。

請參閱圖1，其為本發(fā)明提供的適用于寬尺寸溝槽的多晶硅填充方法一種實施例的流程示意圖。所述適用于寬尺寸溝槽的多晶硅填充方法包括以下步驟：

步驟s1，在硅襯底形成氧化層和氮化層；

請參閱圖2，在步驟s1中，首先提供一個硅襯底，并通過生長工藝在所述硅襯底的表面生長出氧化層和氮化層，所述氧化層可以具體為二氧化硅層，其可以是800℃～1300℃的生長條件下在所述硅襯底表面生長而成；所述氮化層可以具體為氮化硅層，其可以是在500℃～1000℃的生長條件下在所述氧化層表面生長而成。作為一種優(yōu)選的實施例，所述氧化層的厚度可以為0.05μm～3.00μm，而所述氮化層的厚度可以為0.05μm～1.00μm。

步驟s2，在所述氧化層和氮化層形成刻蝕窗口，并基于所述刻蝕窗口對所述硅襯底進行刻蝕并形成寬尺寸溝槽。

請參閱圖3，在步驟s2中，首先通過刻蝕工藝在所述氧化層和氮化層形成一個刻蝕窗口，所述刻蝕窗口主要用于刻蝕出寬尺寸溝槽，其具體位置與窗口大小與待形成的寬尺寸溝槽相對應(yīng)。在所述刻蝕窗口形成之后，基于所述刻蝕窗口并利用干法蝕刻工藝在所述硅襯底刻蝕出寬尺寸溝槽。

步驟s3，在所述寬尺寸溝槽進行第一次多晶硅填充，形成第一多晶硅層。

請參閱圖4，在所述寬尺寸溝槽刻蝕出來之后，利用多晶硅生長工藝在所述寬尺寸溝槽進行第一次多晶硅填充，以形成第一多晶硅層。所述第一多晶硅層可以是400℃～1000℃的生長條件下生長而成，且其厚度可以為0.01μm～3.00μm。應(yīng)當理解，所述第一多晶硅層形成之后，其不僅填充在所述寬尺寸溝槽，還會覆蓋在所述寬尺寸溝槽外部的氮化層表面，如圖4所示。另外，需要說明的是，在步驟s3的第一次多晶硅填充過程中，所述第一多晶硅層并不會完全填充所述寬尺寸溝槽，即其并不會把整個寬尺寸溝槽填滿，以避免現(xiàn)有技術(shù)一次性把寬尺寸溝槽填滿可能產(chǎn)生的各種問題。

步驟s4，對所述第一多晶硅層的表面進行氧化處理以形成二氧化硅層；

具體而言，請參閱圖5，在所述寬尺寸溝槽進行第一次填充并形成所述第一多晶硅層形成之后，通過對所述第一多晶硅表面進行氧化處理，可以在所述第一多晶硅層表面形成一個二氧化硅層。如上所述，在步驟s3中所述第一多晶硅層并不會將所述寬尺寸溝槽填滿，而經(jīng)過步驟s4的氧化處理之后，所述第一多晶硅層表面被氧化掉并形成二氧化硅層的厚度會增大，即所述第一多晶硅層和所述二氧化硅層的整體厚度增大，并且此時所述寬尺寸溝槽便可以被所述第一多晶硅層和所述二氧化硅層完全填充。

步驟s5，對所述二氧化硅層進行回刻處理，以將所述第一多晶硅層水平表面的二氧化硅層去除掉。

請參閱圖6，在步驟s5中，通過干法刻蝕的方式對所述第一多晶硅表面的二氧化硅層進行回刻處理，目的是為了移除所述二氧化硅層位于所述第一多晶硅層水平表面的部分。由于所述二氧化硅層是對所述第一多晶硅層表面氧化生成的，因此其除了覆蓋所述第一多晶硅層的水平表面以外，還會形成在所述寬尺寸溝槽內(nèi)部的第一多晶硅層表面。在步驟s5中將所述第一多晶硅層的水平表面的二氧化硅層去除之后，在所述寬尺寸溝槽內(nèi)部還是會存在二氧化硅層的。

步驟s6，通過對所述第一多晶硅層進行回刻處理來將所述寬尺寸溝槽水平表面的第一多晶硅層去除掉。

請參閱圖7，在步驟s6中，通過干法刻蝕的方式對所述第一多晶硅進行回刻處理，目的是為了移除所述寬尺寸溝槽水平表面的第一多晶硅層(即所述氮化層表面的第一多晶硅層)。應(yīng)當理解的是，在此步驟中僅是將所述寬尺寸溝槽的水平表面的第一多晶硅層去除，而并不去除所述寬尺寸溝槽內(nèi)部的第一多晶硅層，因此所述寬尺寸溝槽依舊是被所述第一多晶硅層和所述二氧化硅層填滿的。

步驟s7，將所述寬尺寸溝槽內(nèi)部的二氧化硅層全部去除。

請參閱圖8，在所述寬尺寸溝槽水平表面的第一多晶硅層去除之后，可以進一步通過刻蝕工藝將所述寬尺寸溝槽內(nèi)部的二氧化硅層全部去除掉，此時所述寬尺寸溝槽內(nèi)部便只剩下所述第一多晶硅層，由于所述第一多晶硅層的填充作用，實際上經(jīng)過上述處理之后，所述寬尺寸溝槽的有效寬度是變窄了。

步驟s8，在所述寬尺寸溝槽內(nèi)部形成第二多晶硅層。

請參閱圖9，在所述二氧化硅層被完全移除之后，利用多晶硅生長工藝在覆蓋有所述第一多晶硅層的寬尺寸溝槽進行第二次多晶硅填充，以形成第二多晶硅層。由于所述寬尺寸溝槽被所述第一多晶硅層填充之后其有效寬度變小，因此所述第二多晶硅層可以完全填充所述寬尺寸溝槽的剩余空間，并且所述第二多晶硅層不僅填充在所述寬尺寸溝槽內(nèi)部，還會覆蓋在所述寬尺寸溝槽外部的氮化層表面，如圖9所示。在步驟s8的第二次多晶硅填充之后，所述寬尺寸溝槽便會被所述第一多晶硅層和所述第二多晶硅層填滿。由于此時所述第二次多晶硅填充相當于填充在有效寬度的溝槽，因此可以有效避免現(xiàn)有技術(shù)填充寬尺寸溝槽存在的各種問題。

步驟s9，通過對所述第二多晶硅層進行回刻處理來將所述寬尺寸溝槽以外的第二多晶硅層去除掉。

請參閱圖10，在步驟s9中，通過干法刻蝕工藝對所述第二多晶硅層進行回刻處理，目的是為了移除所述寬尺寸溝槽以外的第二多晶硅層。通過本步驟的回刻處理，覆蓋在所述氮化硅表面的第二多晶硅層被完全去除掉，只保留所述寬尺寸溝槽內(nèi)部的第二多晶硅層，也即是說，在步驟s9之后，所述第一多晶硅層和所述第二多晶硅層僅保留填充在所述寬尺寸溝槽內(nèi)部的部分。

步驟s10，將所述硅襯底表面的氧化層和氮化層移除掉。

請參閱圖11，在步驟s10，通過濕法腐蝕工藝，依次地將所述硅襯底表面的氮化層和氧化層移除掉，其中，所述氮化層可以用熱的濃磷酸進行腐蝕，而所述氧化層可以用氫氟酸進行腐蝕。在所述氧化層和所述氮化層被移除之后，所述寬尺寸溝槽被所述寬尺寸溝槽被所述第一多晶硅層和所述第二多晶硅層完全填充，即所述寬尺寸溝槽完全填滿多晶硅，且所述多晶硅表面不會出現(xiàn)明顯的凹坑或者其他缺陷。

應(yīng)當理解，上述實施例是以兩次多晶硅填充并進行回刻方式來實現(xiàn)寬尺寸溝槽的填充，在其他替代實施例中，還可以擴展到三次或者其他多次多晶硅填充的方式來實現(xiàn)，其填充效果會更加，不過，相對應(yīng)的制作成本會更高。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的多晶硅填充方法采用至少兩次多晶硅填充和回刻的方式來寬尺寸溝槽的填充，因此可以有效解決由于溝槽開口尺寸過大而導(dǎo)致填充效果較差的問題；并且，在進行多晶硅回刻的時候還可以保證多晶硅回刻之后的表面形態(tài)良好，更有利于后續(xù)其他工藝的正常開展。

以上所述的僅是本發(fā)明的實施方式，在此應(yīng)當指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出改進，但這些均屬于本發(fā)明的保護范圍。