专利名称：一种去除磷硅玻璃的花苞顶部的方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体制造的介质膜生长工艺，特别是涉及一种处理 介质膜生长过程中产生的缺陷的方法。
背景技术：
在二氧化硅(Si02)中掺入磷形成的磷硅玻璃(PSG)是一种应用广泛 的介质膜。磷硅玻璃作为介质膜可以捕获或稳定二氧化硅中的钠离子，还 可以减小快态密度和内应力。提高磷硅玻璃中的磷含量还可以防止二氧化 硅产生微裂、减小针孔密度。
磷硅玻璃的淀积有许多方法，采用HDPCVD (高密度等离子体化学气相 淀积)工艺淀积磷硅玻璃具有很好的填孔性能，这是由于HDP CVD工艺具 有同时进行淀积和刻蚀的特点。但是当磷硅玻璃中的磷含量大于6% (重量) 时，由于HDP CVD工艺过程中离子溅射对磷原子、硅原子和氧原子具有选 择性，即溅射率不同，从而在硅衬底的原有图形周围形成花苞(flower pattern)。
请参阅图l (a)，硅衬底1上包括原有图形2，经过HDPCVD工艺淀积 磷硅玻璃介质膜之后，在硅衬底1的表面形成了一层覆盖原有图形2的磷 硅玻璃薄膜主体3，同时在原有图形2的周围形成了花苞4。花苞4包括花 苞顶部41和花苞侧壁42。
花苞会影响后续的化学机械抛光(CMP)工艺对整个磷硅玻璃的平坦效果，还会影响后续的自对准接触孔刻蚀工艺对刻蚀深度的控制。而传统的
HDP CVD工艺无法从根本上消除花苞，因为减小花苞侧壁的同时会抬高花苞 顶部的高度，而降低花苞顶部的高度时又会增加花苞侧壁的厚度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种去除磷硅玻璃的花苞顶部的方 法，从而提高后续化学机械抛光工艺的平坦效果。
为解决上述技术问题，本发明一种去除磷硅玻璃的花苞顶部的方法包
括如下步骤
第1步，采用HDP CVD工艺在带有图形的硅片上淀积磷硅玻璃，所述 磷硅玻璃覆盖硅片上的图形并在图形周围形成花苞，所述磷硅玻璃的主体 至少高出图形5nm (纳米)；
第2步，采用溅射工艺溅射第1步淀积的磷硅玻璃，至少将所述花苞 的顶部通过溅射去除，同时仍保留一定厚度的磷硅玻璃覆盖图形；
第3步，采用HDP CVD工艺再次淀积磷硅玻璃，直至所述磷硅玻璃达 到预定厚度。
本发明可以有效去除磷硅玻璃的花苞顶部，从而提高后续化学机械抛 光的平坦性。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明
图1 (a)是本发明所述方法第1步首次淀积磷硅玻璃出现花苞的示意
图；图l (b)是本发明所述方法第2步溅射去除花苞顶部的示意图； 图l (C)是本发明所述方法第3步再次淀积磷硅玻璃的示意图； 图2是本发明去除磷硅玻璃的花苞顶部的方法的流程图。 图中附图标记为l一硅衬底；2 —图形；3 —磷硅玻璃薄膜主体；4一 花苞；41一花苞顶部；42 —花苞侧壁。
具体实施例方式
请参阅图2，本发明去除磷硅玻璃的花苞顶部的方法包括如下步骤
第1步，请参阅图l (a)，采用HDPCVD工艺在带有图形2的硅片1上 淀积磷硅玻璃，此处的淀积过程需要使所述磷硅玻璃覆盖硅片上的原有图 形2，并使磷硅玻璃的主体3至少比原有图形2的最高点要高出为5nm。由 于离子溅射对不同原子的选择性，此处的淀积过程必然会在原有图形2周 围形成花苞4。花苞4也是一种磷硅玻璃，花苞4和磷硅玻璃的主体3共同 组成了第1步所淀积的磷硅玻璃。但是花苞4的磷含量比磷硅玻璃主体3 中的磷含量要低，这使得磷硅玻璃中的花苞部位4和主体部位3具有不同 的"硬度"和化学反应速度。第1步操作之后，通常会在磷硅玻璃主体3 的表面形成若干凸出部位，这些凸出部位就是花苞顶部41。
第2步，请参阅图1 (b)，采用溅射工艺溅射第1步淀积的磷硅玻璃。 第1步操作形成的花苞顶部41凸出于磷硅玻璃的主体3，这一步操作至少 将所述花苞的顶部41通过溅射去除，同时会将一定厚度的磷硅玻璃的主体 3通过溅射去除。需要注意的是，第2步操作限定为仍保留一定厚度的磷硅 玻璃覆盖原有图形2，这也即意味第2步操作等离子体溅射不接触原有图形2，因此不会损坏原有图形2。用于溅射的等离子体气体源包括氧气、氩气、 氮气中的一种或几种。
通过这一步操作，花苞4的顶部41被去除，但是花苞侧壁42仍存在。 磷硅玻璃的主体3也被去除掉一定厚度，但是有磷硅玻璃的主体3和花苞4 组成的磷硅玻璃仍覆盖原有图形2且在原有图形2上保留一定厚度。
第3步，请参阅图l (c)，采用HDPCVD工艺再次淀积磷硅玻璃，直至 所述磷硅玻璃达到预定厚度。这一步操作所淀积的磷硅玻璃的磷含量保持 均匀，均为磷硅玻璃的主体3，不再出现花苞部位4。
通过上述方法，本发明可以解决HDP CVD工艺制备磷硅玻璃工程中出 现的花苞影响后续化学机械抛光工艺的问题。
下面以一个具体的实施例对上述方法进行详尽介绍。例如，在进行淀 积磷硅玻璃之前，硅片上通过前道工艺得到的图形的最大高度为400nm，需 要进行淀积的磷硅玻璃的高度为硅片以上900nm。采用应用材料公司的 Ultima plus HDP CVD机台，按照本发明所述方法去除磷硅玻璃的花苞顶部 的方法包括
首先使用SiH4、 PH3、 02为生长磷硅玻璃的气体源，He为载气，淀积一 层厚度为430nm的磷硅玻璃。使得磷硅玻璃能够覆盖前道图形，并且磷硅 玻璃的主体高出原有图形30nm。此时在原有图形的周围形成花苞，花苞顶 部凸出于磷硅玻璃的主体。
然后关闭SiH4、 PH3使得磷硅玻璃停止生长，并通过使用氧离子、氩离 子等离子将凸出于磷硅玻璃主体之上的花苞顶部通过溅射去除，而磷硅玻璃的主体同时也被溅射的厚度为20nm，此时仍保留有10nm的磷硅玻璃覆盖 在前道图形之上。
最后再淀积一层490nm的磷硅玻璃，使得总体的磷硅玻璃厚度达到工 艺设计厚度900rnn。这样生长得到的磷硅玻璃的花苞顶部几乎完全被消除 了，保证了后续化学机械抛光工艺的平坦化效果。
在半导体制造领域，对于控制淀积厚度和溅射深度，可以通过诸如反
应时间、反应气体流量、反应腔加(电)压功率等条件设定，并已具有较 为成熟的方案，在此不再赘述。
权利要求
1. 一种去除磷硅玻璃的花苞顶部的方法，其特征是该方法包括如下步骤第1步，采用HDP CVD工艺在带有图形的硅片上淀积磷硅玻璃，所述磷硅玻璃覆盖硅片上的图形并在图形周围形成花苞，所述磷硅玻璃的主体至少高出图形5nm；第2步，采用溅射工艺溅射第1步淀积的磷硅玻璃，至少将所述花苞的顶部通过溅射去除，同时仍保留一定厚度的磷硅玻璃覆盖图形；第3步，采用HDP CVD工艺再次淀积磷硅玻璃，直至所述磷硅玻璃达到预定厚度。
2. 根据权利要求1所述的去除磷硅玻璃的花苞顶部的方法，其特征是 所述花苞为磷硅玻璃，所述花苞的磷含量比磷硅玻璃的主体的磷含量低。
3. 根据权利要求1所述的去除磷硅玻璃的花苞顶部的方法，其特征是 所述方法的第1步中，所述花苞的顶部凸出于所述磷硅玻璃的主体。
4. 根据权利要求1所述的去除磷硅玻璃的花苞顶部的方法，其特征是 所述方法的第2步中，溅射的等离子体气体源包括氧气、氩气、氮气中的一种或几种。
5. 根据权利要求1所述的去除磷硅玻璃的花苞顶部的方法，其特征是 所述方法的第3步中，再次淀积的磷硅玻璃具有均匀的磷含量。
全文摘要
本发明公开了一种去除磷硅玻璃的花苞顶部的方法，该方法包括如下步骤第1步，采用HDP CVD工艺在带有图形的硅片上淀积磷硅玻璃，所述磷硅玻璃覆盖硅片上的图形并在图形周围形成花苞，所述磷硅玻璃的主体至少高出图形5nm。第2步，采用溅射工艺溅射第1步淀积的磷硅玻璃，至少将所述花苞的顶部通过溅射去除，同时仍保留一定厚度的磷硅玻璃覆盖图形。第3步，采用HDP CVD工艺再次淀积磷硅玻璃，直至所述磷硅玻璃达到预定厚度。本发明可以有效去除磷硅玻璃的花苞顶部，从而提高后续化学机械抛光的平坦性。
文档编号H01L21/31GK101436537SQ20071009422
公开日2009年5月20日 申请日期2007年11月13日 优先权日2007年11月13日
发明者徐伟中 申请人:上海华虹Nec电子有限公司