专利名称：改善高密度等离子体化学气相淀积的磷硅玻璃形貌的方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及ー种改善高密度等离子体化学气相淀积的磷硅玻璃形貌的方法。
背景技术：
目前，采用高密度等离子体化学气象淀积(HDPCVD)生长磷硅玻璃(Phosphosilicate glass,PSG)的エ艺广泛应用于130纳米或以下技术的接触孔层。由于填孔性(gapfill)的要求，130纳米以下的高密度等离子体化学气象淀积普遍采用He取代Ar作为溅射气体。但是，以He为基础的磷硅玻璃高密度等离子体化学气象淀积エ艺由于其エ艺特 性，在图形区域容易形成一种类似花形的花形轮廓壳(flower pattern)的形貌,如图I所示。根据产品需求的不同，有的产品利用高磷浓度(9%)的磷硅玻璃做成接触孔的自对准エ艺。但是不同的产品对PSGエ艺有不同的要求，而大部分Logicエ艺的接触孔层通常采用4%的磷浓度，并且要求尽量将花形轮廓壳的尺寸做小，以确保器件的稳定性和刻蚀エ艺的重复性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供ー种通过改进磷硅玻璃高密度等离子体化学气象淀积エ艺(HDP PSG)的溅射淀积比(SDratio)和新颖的多步淀积方法，其可以调节HDP PSG淀积特有的花形轮廓壳(flower pattern)的形状和尺寸，从而改善器件接触层的磷含量的均匀性与刻蚀均匀性。根据本发明的第一方面，提供了ー种改善高密度等离子体化学气相淀积的磷硅玻璃形貌的方法，其包括第一步淀积，用于采用0. 10 0. 16的溅射淀积比淀积磷硅玻璃薄层；以及第ニ步淀积，用于在所述第一步淀积之后，采用0. 18 0. 22的溅射淀积比再次淀积磷硅玻璃薄层；其中，所述第一步淀积的淀积厚度小于所述第二步淀积的淀积厚度。优选地,所述方法应用在130nm及以下的技术节点中。优选地，所述第一歩淀积的溅射淀积比为0. 13。优选地，所述第二步淀积的溅射淀积比为0. 20。优选地，所述第一步淀积和所述第二步淀积的磷磷硅玻璃薄层的浓度为4. 0%。优选地，所述第一步淀积的淀积厚度占整体成膜厚度的5% 30%，所述第二步淀积的淀积厚度占整体成膜厚度的70% 95%。优选地，所述第一步淀积的淀积厚度占整体成膜厚度的10%，所述第二步淀积的淀积厚度占整体成膜厚度的90%。根据本发明的第一方面，通过采用两步的淀积方法，在保证栅极图形没有夹断且没有侧壁空洞的情况下，可以将花形轮廓壳的尺寸大为减小；具体地可以使高度降低近50%，壳厚降低近30%。
根据本发明的第二方面，提供了ー种高密度等离子体化学气相淀积方法，其特征在于采用了根据本发明第一方面所述的改善高密度等离子体化学气相淀积的磷硅玻璃形貌的方法。由于采用了根据本发明第一方面所述的改善高密度等离子体化学气相淀积的磷硅玻璃形貌的方法，因此，本领域技术人员可以理解的是，根据本发明第二方面的高密度等离子体化学气相淀积方法同样能够实现根据本发明的第一方面的改善高密度等离子体化学气相淀积的磷硅玻璃形貌的方法所能实现的有益技术效果。即，可通过采用两步的淀积方法，在保证栅极图形没有夹断且没有侧壁空洞的情况下，可以将花形轮廓壳的尺寸大为减小；具体地可以使高度降低近50%，壳厚降低近30%。
结合附图，并通过參考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中图I是根据本发明实施例的采用两步的改善高密度等离子体化学气相淀积的磷硅玻璃形貌的方法的流程图。图2是4%磷含量情况下的溅射淀积比为0. 129的高密度等离子体化学气相淀积的磷硅玻璃的花形轮廓壳的形貌。图3是4%磷含量情况下的溅射淀积比为0. 25的高密度等离子体化学气相淀积的磷硅玻璃的花形轮廓壳的形貌。图4是4%磷含量情况下的溅射淀积比为0. 20的高密度等离子体化学气相淀积的磷硅玻璃的花形轮廓壳的形貌。图5是根据本发明实施例的采用两步高密度等离子体化学气相淀积的磷硅玻璃技术淀积4%磷含量的磷硅玻璃的花形轮廓壳的形貌。需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施方式
为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。当使用传统的高密度等离子体化学气相淀积填孔技术以溅射淀积比为0. 129淀积磷硅玻璃吋，“花形轮廓壳(flower pattern) ”高度为280纳米，壳厚103纳米，如图2所
/Jn o其中，溅射淀积比=溅射速率/淀积速率。提高高密度等离子体化学气相淀积エ艺中的派射(sputter)速率，即提高派射淀积比为0. 25吋，虽然“花形轮廓売”明显降低变小，但是栅极图形出现夹断(clipping)和侧墙空洞(sidewall void)的问题，而这些问题是エ艺集成所不允许的，如图3所示。在图2条件的基础上，适度降低溅射淀积比为0. 2吋，虽然夹断的问题解决了，但是侧墙空洞仍然存在，并且“花形轮廓売”的尺寸迅速变大，如图4所示。适度增加溅射淀积比后，虽然栅极夹断解决了，但是“花形轮廓売”迅速长大，而且栅极侧墙空洞仍然存在，如图4所示。当单步淀积处理“花形轮廓売”遇到瓶颈时，本发明提出了 2st印HDP PSG的技术
解决方案。图I是根据本发明实施例的采用两步的改善高密度等离子体化学气相淀积的磷硅玻璃形貌的方法的流程图。如图I所示，在本发明实施例的采用两步的改善高密度等离子体化学气相淀积的磷硅玻璃形貌的方法中，采用了下述两个步骤 第一步淀积SI,淀积采用0. 10 0. 16的派射淀积比,淀积磷娃玻璃薄层(例如磷浓度为4% )，优选地淀积厚度占整体成膜厚度的10% ;由此，利用低溅射淀积比淀积磷硅玻璃薄层，用于解决侧墙空洞问题，同时降低第二步淀积的填孔难度。并且，优选地，第一歩淀积中的溅射淀积比为0. 13，此时可以得到最佳的消除侧墙空洞效果。 第二步淀积S2,采用0. 18 0. 22的派射淀积比再次淀积磷娃玻璃薄层(例如磷浓度为4% )，优选地淀积厚度占整体磷硅玻璃成膜厚度的90% ;由此，利用高溅射淀积比淀积完磷硅玻璃所需的膜厚，在保证没有夹断的情况将“花形轮廓売”降到最小。并且，优选地，第二步淀积中的溅射淀积比为0. 20，此时可以得到最佳的消除侧墙空洞效果。第一步淀积SI的淀积厚度小于第二步淀积S2的淀积厚度。此外，可以适当调整第一步淀积SI的淀积厚度占整体成膜厚度的百分比，例如可以在5 % 30%的范围内调节。相应地，可以适当调整第一步淀积SI的淀积厚度占整体成膜厚度的百分比，例如可以在70% 95%的范围内调节。当然，第一步淀积SI的淀积厚度占整体成膜厚度的10%、第ニ步淀积S2的淀积厚度占整体成膜厚度的90%的情况是最佳的，这时可以实现最佳的效果。并且，第一步淀积SI和第二步淀积S2中的磷浓度并不限于4. 0%，例如磷浓度可以在3. 5%至4. 5%的范围内调节，优选地在3. 8%至4. 2%的范围。当然，第一步淀积SI和第二步淀积S2中使用的磷浓度为4. 0%是最佳的，这时可以实现最佳的效果。然而，磷浓度并不限于上述数值，而是可以任意调节。图5是根据本发明实施例的采用两步高密度等离子体化学气相淀积的磷硅玻璃技术淀积4%磷含量的磷硅玻璃的花形轮廓壳的形貌。如图5所示。此时“花形轮廓売”高度为145纳米，壳厚38纳米。与图2的尺寸相比，本发明的技术解决方案可以使“花形轮廓売”的尺寸大为减小高度降低近50%，壳厚降低近30%。根据本发明的上述方法尤其适用于应用在130nm及以下的技术节点中。并且，根据本发明另ー实施例，本发明还提供ー种高密度等离子体化学气相淀积方法，其有利地采用了上述改善高密度等离子体化学气相淀积的磷硅玻璃形貌的方法。可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述掲示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
权利要求
1.一种改善高密度等离子体化学气相淀积的磷硅玻璃形貌的方法，其特征在于包括 第一步淀积，用于采用O. 10 O. 16的溅射淀积比淀积磷硅玻璃薄层；以及 第二步淀积，用于在所述第一步淀积之后，采用O. 18 O. 22的溅射淀积比再次淀积磷娃玻璃薄层； 其中，所述第一步淀积的淀积厚度小于所述第二步淀积的淀积厚度。
2.根据权利要求I所述的改善高密度等离子体化学气相淀积的磷硅玻璃形貌的方法，其特征在于，所述方法应用在130nm及以下的技术节点中。
3.根据权利要求I或2所述的改善高密度等离子体化学气相淀积的磷硅玻璃形貌的方法，其特征在于，所述第一步淀积的溅射淀积比为O. 13。
4.根据权利要求I或2所述的改善高密度等离子体化学气相淀积的磷硅玻璃形貌的方法，其特征在于，所述第二步淀积的溅射淀积比为O. 20。
5.根据权利要求I或2所述的改善高密度等离子体化学气相淀积的磷硅玻璃形貌的方法，其特征在于，所述第一步淀积和所述第二步淀积的磷硅玻璃薄层的磷浓度为4. 0%。
6.根据权利要求I或2所述的改善高密度等离子体化学气相淀积的磷硅玻璃形貌的方法，其特征在于，所述第一步淀积的淀积厚度占整体成膜厚度的5% 30%，所述第二步淀积的淀积厚度占整体成膜厚度的70% 95%。
7.根据权利要求I或2所述的改善高密度等离子体化学气相淀积的磷硅玻璃形貌的方法，其特征在于，所述第一步淀积的淀积厚度占整体成膜厚度的10%，所述第二步淀积的淀积厚度占整体成膜厚度的90%。
8.一种高密度等离子体化学气相淀积方法，其特征在于采用了根据权利要求I至7之一所述的改善高密度等离子体化学气相淀积的磷硅玻璃形貌的方法。
全文摘要
本发明提供了一种改善高密度等离子体化学气相淀积的磷硅玻璃形貌的方法，其包括第一步淀积，用于采用0.10～0.16的溅射淀积比磷浓度淀积磷硅玻璃薄层；以及第二步淀积，用于在所述第一步淀积之后，采用0.18～0.22的溅射淀积比再次淀积磷硅玻璃薄层；其中，所述第一步淀积的淀积厚度小于所述第二步淀积的淀积厚度。通过采用两步的淀积方法，在保证栅极图形没有夹断且没有侧壁空洞的情况下，可以将花形轮廓壳的尺寸大为减小；具体地可以使高度降低近50％，壳厚降低近30％。
文档编号C03B8/04GK102701569SQ201210009089
公开日2012年10月3日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者侯多源, 张慧君, 陈建维, 顾梅梅 申请人:上海华力微电子有限公司