专利名称：一种硼磷氧化硅工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于半导体制造工艺，特别是关于一种可以改善BPSG(硼磷氧化硅)填充性能的硼磷氧化硅工艺。
背景技术：
金属前介质层一般是由三层介质组成，如衬垫SiN(氮化硅)或SiON(氮氧化硅)+BPSG(硼磷氧化硅)+SiO2(二氧化硅)或SiON。衬垫SiN或SiON的主要作用是阻止B(硼)和P(磷)扩散到硅衬底，从而影响器件性能；BPSG的作用是吸杂-吸收或抓住来自后道工艺的金属离子/氢离子和其他杂质，防止扩散到硅衬底；表面SiO2或SiON的主要作用是保护BPSG酸化/硼磷析出和防止光刻胶底膜残留(footing)等。通常，工业界采用亚常压BPSG。
随着器件尺寸的减小，金属前硼磷氧化硅的填空性成为业界关注的焦点之一。在0.18um及以下技术，原有的亚常压BPSG的填空性受到挑战(有空洞出现)，或不能满足工艺要求；因为该空洞若出现在互连孔的侧壁，阻挡层Ti/TiN(钛/氮化钛)不能覆盖空洞，在钨塞的淀积过程中，来自气体WF6(六氟化钨)的F(氟)离子会刻蚀侧壁BPSG，从而可能造成互连失效和器件性能降低等。由于填空性的要求，人们也采用HDP PSG(高密度等离子体掺磷氧化硅)，该工艺填空性好；但其缺点是工艺成本高。所以，除非不得已，人们总是选择工艺成本较低的亚常压BPSG。为了延长亚常压BPSG的工艺寿命，人们总是想尽各种办法来改善金属前介质层整体的填空性。
总体而言，金属前介质层出现空洞至少有以下五个原因1)亚常压BPSG工艺本身的填空能力有待提高或优化；2)隔离多晶硅栅极的介质隔离物(Spacer)的形状需要优化；3)衬垫SiN或SiON工艺有待优化；4)退火工艺需要优化；5)硅化物工艺需要优化。
在0.18微米工艺中，为了减少热过程对器件的影响，BPSG淀积后的热退火从以前的炉子退火(一般700-800度，时间30分钟左右)改为快速热退火工艺(一般～700度/～30秒)，而快速热退火工艺对BPSG工艺的填空性几乎无太大改善。因此就需要有一种新的BPSG工艺来提高其填空性能。
发明内容
本发明提供一种硼磷氧化硅工艺克服了现有技术的不足，提高了BPSG工艺本身的填空性，以弥补快速热退火工艺退火带来的不足或有限性。从而避免金属前介质层空洞的产生。
为实现该发明目的，本发明提供了一种硼磷氧化硅工艺，降低淀积反应物中的硼和磷元素的总浓度，使其小于15摩尔百分比；并使硼元素和磷元素之比大于2.5。
其中，磷元素的值可以在3.2到3.8摩尔百分比。硼元素的值可以在9.5到11.5摩尔百分比。所述硼磷氧化硅工艺淀积气体包括TEOS、TEB、TEPO、氦、氧气和臭氧。
本发明的有益效果是本发明工艺操作简单，成本低，适用于大生产。同时，本发明只需在原有工艺菜单上增加一步，不用资金投入，就可提高产品的成品率和可靠性，可创造利可观的利润。
具体实施例方式
下面结合具体实施例，对本发明作更为详细的解释本发明的着眼点在于给出一种亚常压BPSG新工艺，以满足0.18微米及以下IC技术的工艺要求。在0.18微米工艺中，为了减少热过程对器件的影响，亚常压BPSG淀积后的热退火从以前的炉子退火(一般700-800度，时间30分钟左右)改为快速热退火工艺(一般～700度/～30秒)；但是快速热退火工艺对BPSG工艺的填空性几乎无太大改善。针对这种情形，本发明开发了一种新的BPSG工艺，目的是改善BPSG本身的填空性。
本发明的特点有以下两大特点1、BPSG工艺中的B/P比率在＞2.5；2、(B+P)的浓度总和尽可能的小。本发明的工艺操作简单，成本低，适用于大生产。
在通常的BPSG工艺中，要么B/P比率＜2.5，要么(B+P)浓度总量高，这在炉子退火时其填空性是可以补偿的。然而，在0.18um技术或以下采用快速热退火工艺快速热退火，原有的BPSG工艺需要改进，或需要开发新的BPSG工艺，以弥补快速热退火工艺快速退火带来的填空性能方面的不足。通过实验，可以发现要改善BPSG工艺本身的填空性至少要同时满足以下两个条件1、B/P比率＞2.5；2、(B+P)浓度总量尽可能低。因此，在选择P浓度时尽可能低(P的作用主要是吸杂，选择的P浓度要满足吸杂要求)；当P浓度选定后，在根据B/P比率＞2.5的要求选择B浓度值(B的作用是降低退火回流温度，高的B/P比能增加BPSG淀积过程中的流动性)。
以下是本发明的几个具体的实施例本发明的一个第一实施例的BPSG工艺菜单的基本参数如下(P≈3.5mol.％、B≈10.5mol.％、B/P≈3.0、(B+P)≈14.0mol.％)
按照以上参数淀积的亚常压BPSG膜，B～9.5mol.％，P～3.2mol.％；B/P～2.5。
本发明的一个第二实施例的BPSG工艺菜单的基本参数如下(P≈3.5mol.％、B≈10.5mol.％、B/P≈3.0、(B+P)≈14.0mol.％)
按照以上参数淀积的亚常压BPSG膜，B～11.5mol.％，P～3.8mol.％；B/P～3.5。
本发明一个取得较好填充效果的实施例流程如下1.机台和淀积腔准备；2.将要淀积BPSG的硅片防入亚常压BPSG淀积腔；3.按照以下参数设置淀积时的参数
4.BPSG淀积完成后，取出硅片；5.BPSG淀积工艺结束。
按照以上参数淀积的亚常压BPSG膜，B～10.5mol.％、P～3.5mol.％；B/P～3.0。而在本发明第一和第二实施例的配比以外的各组实验，填充效果均不理想。可见适用于快速热退火而非炉子退火工艺的提高BPSG填空性的工艺应当(1)降低(B+P)的总浓度(＜15.Mol％)；(2)B/P＞2.5，其填空能力可以达到高宽比＞0.7。进一步的，为了降低(B+P)总浓度，在满足工艺要求的条件下，尽量取较低的P值，比如P＝3.2-3.8mol.％；为了降低(B+P)总浓度，同时满足B/P＞2.5，B值的取值应适中，比如B/P～3，B＝9.5-11.5mol.％。
很明显，采用现有的其它种类的淀积反应物配比，只要能达到(1)降低(B+P)的总浓度(＜15Mol％)；(2)B/P＞2.5，也会取得同样的效果，也属于本发明的保护范围。
以上介绍的仅仅是基于本发明的几个较佳实施例，并不能以此来限定本发明的范围。任何对本发明的方法作本技术领域内熟知的步骤的替换、组合、分立，以及对本发明实施步骤作本技术领域内熟知的等同改变或替换均不超出本发明的揭露以及保护范围。
权利要求
1.一种硼磷氧化硅工艺，其特征在于，降低淀积反应物中的硼和磷元素的总浓度，使其小于15摩尔百分比；并使硼元素和磷元素之比大于2.5。
2.根据权利要求1所述的硼磷氧化硅工艺，其特征在于磷元素的值可以在3.2到3.8摩尔百分比。
3.根据权利要求1所述的硼磷氧化硅工艺，其特征在于硼元素的值可以在9.5到11.5摩尔百分比。
4.根据权利要求1所述的硼磷氧化硅工艺，其特征在于所述硼磷氧化硅工艺淀积气体包括四乙基原硅酸盐、硼酸三乙酯、磷酸三乙酯、氦、氧气和臭氧。
全文摘要
一种硼磷氧化硅工艺，其特征在于，降低淀积反应物中的硼和磷元素的总浓度，使其小于15摩尔百分比；并使硼元素和磷元素之比大于2.5。本发明工艺操作简单，成本低，适于大生产。
文档编号H01L21/02GK1920093SQ20061003085
公开日2007年2月28日 申请日期2006年9月6日 优先权日2006年9月6日
发明者缪炳有, 龚顺强, 陈昊瑜 申请人:上海集成电路研发中心有限公司, 上海华虹Nec电子有限公司