CN102487004A - 利用化学气相淀积填充隔离槽的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用化学气相淀积填充隔离槽的方法，应用于向成型有氮化硅的相邻多晶硅栅之间位置的隔离槽内淀积氧化硅，包括以下步骤：对衬底表面的所述氮化硅进行亲水性处理；对经过亲水性处理的所述氮化硅表面进行正硅酸乙酯吸附处理，在所述氮化硅表面吸附一层正硅酸乙酯；通入臭氧气体，使其与正硅酸乙酯反应，在衬底表面的所述隔离槽位置淀积出氧化硅。本发明的利用化学气相淀积填充隔离槽的方法，通过将衬底表面的氮化硅进行亲水性处理，在衬底表面形成的氢氧键，以利于正硅酸乙酯全面吸附在衬底表面，避免了氧化硅淀积后的隔离槽中孔洞的形成，进而避免了后续的外延金属工艺时导致集成电路在上述孔洞处形成金属短接。
Description
技术领域
本发明涉及一种填充隔离槽的方法，具体涉及一种利用化学气相淀积填充隔离槽的方法。
背景技术
在半导体产业界第一种类型的化学气相淀积(CVD)是常压化学气相淀积(APCVD)。其优点是由于在常压下进行，反应器的设计相对简单并允许高的淀积速度。
现有的半导体制造工艺中，层间介质充当了各层金属间以及第一层金属与硅之间的介质材料。层间介质上有许多小的通孔，这些通孔为相邻的金属层之间提供了电学通路。通孔中有导电金属(一般为钨)填充，以形成金属层间的电学通路。第一层金属与硅之间的第一层层间介质(Pre-metal Dielectric)(利用氧化物填充隔离槽)的制作工艺包括以下的步骤：第一层层间介质氧化物淀积，利用化学气相淀积方法在硅片衬底表面淀积一层充当介质材料的氧化物；氧化物平坦化，用化学机械抛光方法(CMP)平坦化氧化物；第一层层间介质刻蚀，将用来外延金属的通孔刻蚀在第一层层间介质氧化物上。
上述第一层金属与硅之间的第一层层间介质的制作工艺中的第一层层间介质氧化物淀积的工艺步骤具体包括：首先，对硅片表面的氮化硅用紫外光线(UV，Ultra Violet)进行照射，破坏氮化硅内部的氮氢键和硅氢键来提高氮化硅的张应力水平；然后，同时通入正硅酸乙酯(TEOS，Tetraethyl Orthosilicate)和通入臭氧(O3)气体，在硅片表面的隔离槽位置淀积出氧化硅。上述氧化物淀积的工艺存在以下的缺点：紫外光线处理后的氮化硅表面具有抗水性，而正硅酸乙酯需要通过亲水的氢键与氮化硅结合，因此传统的淀积方法会导致硅片表面吸附的TEOS不均匀，氧化物的生长速度不均匀且质量较差，严重的还会在隔离槽中部形成孔洞；这将会在后续的外延金属工艺时导致集成电路在上述孔洞处形成金属短接，严重的影响集成电路的加工质量，甚至导致报废。
发明内容
有鉴于此，本发明针对现有技术中的技术问题，提供一种利用湿法处理，在氮化硅表面产生亲水性，使得TEOS完全的吸附在氮化硅衬底表面，避免孔洞的形成，进而避免了后续的外延金属工艺时导致集成电路在上述孔洞处形成金属短接的，利用化学气相淀积填充隔离槽的方法。
为达到上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种利用化学气相淀积填充隔离槽的方法，应用于向成型有氮化硅的相邻多晶硅栅之间位置的隔离槽内淀积氧化硅，包括以下步骤：
对衬底表面的所述氮化硅进行亲水性处理；
对经过亲水性处理的所述氮化硅表面进行正硅酸乙酯吸附处理，在所述氮化硅表面吸附一层正硅酸乙酯；
通入臭氧气体，使其与正硅酸乙酯反应，在衬底表面的所述隔离槽位置淀积出氧化硅。
优选的，所述对衬底表面的所述氮化硅进行亲水性处理是采用体积比为1∶2∶50-1∶2∶200的NH4OH∶H2O2∶H2O溶液和/或体积比为1∶1∶50-1∶1∶100的HCl∶H2O2∶H2O溶液，在25-75摄氏度下进行的处理，处理时间为10-30秒。
优选的，对所述氮化硅表面进行正硅酸乙酯吸附处理的处理时间为10-20秒。
优选的，对所述氮化硅表面进行正硅酸乙酯吸附处理的正硅酸乙酯的流动速度为0.2-0.6克/分钟。
本发明的利用化学气相淀积填充隔离槽的方法具有以下的有益效果：
本发明的利用化学气相淀积填充隔离槽的方法，通过将衬底表面的氮化硅进行亲水性处理，在衬底表面形成氢氧键，以利于正硅酸乙酯全面吸附在衬底表面，避免了氧化硅淀积后的隔离槽中孔洞的形成，进而避免了后续的外延金属工艺时导致集成电路在上述孔洞处形成金属短接。
附图说明
图1是应用本发明的利用化学气相淀积填充隔离槽的方法进行对衬底表面氮化硅进行正硅酸乙酯吸附处理时的示意图；
图2是应用本发明的利用化学气相淀积填充隔离槽的方法在衬底表面的隔离槽位置淀积出氧化硅时的效果图；
图3是对衬底表面的氮化硅进行亲水性处理之前的分子结构示意图；
图4是对衬底表面的氮化硅进行亲水性处理之后的分子结构示意图；
图5是对衬底表面的氮化硅进行亲水性处理之后吸附TEOS分子的分子结构示意图。
具体实施方式
本发明的利用化学气相淀积填充隔离槽的方法，通过将硅片衬底表面进行亲水性处理，在硅片衬底表面形成的氢氧键，以利于正硅酸乙酯全面吸附在衬底表面的氮化硅上，避免了氧化硅淀积后的隔离槽中孔洞的形成，进而避免了后续的外延金属工艺时导致集成电路在上述孔洞处形成金属短接。
为使本发明的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
实施例1
图1-5显示了本发明的利用化学气相淀积填充隔离槽的方法一种具体实施方式。
在半导体制造工艺中，层间介质充当了各层金属间以及第一层金属与硅之间的介质材料。层间介质上有许多小的通孔，这些通孔为相邻的金属层之间提供了电学通道。通孔中有导电金属填充，以形成金属层间的电学通路。第一层金属与硅之间的第一层层间介质(利用氧化物填充隔离槽)的制作工艺包括以下的步骤：第一层层间介质氧化物淀积，利用化学气相淀积方法在硅片表面淀积一层充当介质材料的氧化物；氧化物平坦化，用化学机械抛光方法(CMP)平坦化氧化物；第一层层间介质刻蚀，将用来外延金属的小孔刻蚀在第一层层间介质氧化物上。上述层间介质氧化物采用的是氧化硅。
应用了本发明的利用化学气相淀积填充隔离槽的方法进行第一层层间介质氧化物淀积，其具体包括以下步骤：
首先，对硅片衬底表面的氮化硅101进行亲水性处理；具体的说，在进行处理之前，硅片表面的氮化硅的分子结构如图3所示，其中含有大量的硅氢键和氮氢键；在进行亲水性处理之后，硅片表面的氮化硅的分子结构如图4所示，大量的硅氢键和氮氢键被替换为了硅羟基(硅氢氧基)和氧羟基的分子结构，形成了大量的氢氧键，从而具备了亲水性；经过亲水性处理的硅片表面很容易与正硅酸乙酯结合，如图5所示。
然后，对硅片表面的氮化硅101进行正硅酸乙酯(TEOS)吸附处理，处理时间为10-20秒，正硅酸乙酯的流动速度为0.2-0.6克/分钟，以在硅片表面的氮化硅101吸附一层正硅酸乙酯102，如图1所示，正硅酸乙酯102完全吸附了包括隔离槽底部的硅片表面的氮化硅101。
再后，通入臭氧O3气体，使其与正硅酸乙酯102持续进行反应，以在硅片表面的多晶硅栅之间的隔离槽位置淀积出氧化硅103，如图2所示，氧化硅103紧密吸附在硅片表面，与氮化硅101之间没有任何空隙。
所述对硅片表面的氮化硅101进行亲水性处理是采用体积比1∶1的SC1和SC2的混合溶液进行的处理。其中SC1溶液为体积比为1∶2∶50-1∶2∶200的NH4OH∶H2O2∶H2O溶液；而SC2溶液为体积比为1∶1∶50-1∶1∶100的HCl∶H2O2∶H2O溶液。处理的温度为25-75摄氏度，处理时间为10-30秒。其中，NH4OH溶液的浓度为10～30％(重量百分比)，H2O2溶液的浓度为30～32％(重量百分比)，HCl溶液的浓度为35～37％(重量百分比)。
本发明的利用化学气相淀积填充隔离槽的方法，通过将硅片表面的氮化硅进行亲水性处理，在硅片表面形成的氢氧键，以利于正硅酸乙酯全面吸附在硅片表面的氮化硅上，正是由于TEOS完全的吸附在氮化硅硅片表面，接下来形成的氧化硅103也完全与隔离槽底部的硅片表面向接合，从而避免了在上述隔离槽底部位置形成孔洞，进而避免了后续的外延金属工艺时导致集成电路在上述孔洞处形成金属短接。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (4)
1.一种利用化学气相淀积填充隔离槽的方法，应用于向表层成型有氮化硅的相邻多晶硅栅之间位置的隔离槽内淀积氧化硅，其特征在于，包括以下步骤：
对衬底表面的所述氮化硅进行亲水性处理；
对经过亲水性处理的所述氮化硅表面进行正硅酸乙酯吸附处理，在所述氮化硅表面吸附一层正硅酸乙酯；
通入臭氧气体，使其与正硅酸乙酯反应，在衬底表面的所述隔离槽位置淀积出氧化硅。
2.根据权利要求1所述的利用化学气相淀积填充隔离槽的方法，其特征在于，所述对衬底表面的所述氮化硅进行亲水性处理是采用体积比为1∶2∶50-1∶2∶200的NH4OH∶H2O2∶H2O溶液和/或体积比为1∶1∶50-1∶1∶100的HCl∶H2O2∶H2O溶液，在25-75摄氏度下进行的处理，处理时间为10-30秒。
3.根据权利要求1所述的利用化学气相淀积填充隔离槽的方法，其特征在于，对所述氮化硅表面进行正硅酸乙酯吸附处理的处理时间为10-20秒。
4.根据权利要求1所述的利用化学气相淀积填充隔离槽的方法，其特征在于，对所述氮化硅表面进行正硅酸乙酯吸附处理的正硅酸乙酯的流动速度为0.2-0.6克/分钟。
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