专利名称：多晶硅淀积工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体制作工艺，更具体地说，涉及一种多晶硅淀积工艺。
背景技术：
在孔中淀积多晶硅是半导体制作工艺中的一个重要步骤，多晶硅对孔得填充程度直接决定了期间的性能。多晶硅对于孔良好的填充应具有以下的特征孔填充后没有空隙 或空隙很小。对于具有高深宽比的孔，要做到填充后没有空隙或空隙很小有些难度。因为在 填充的过程中，由于反弹、溅射等等的效应，孔口的多晶硅的生长速度会大于底部，往往在 孔口已经被封闭的情况下，孔的内部还没有完成填充，于是，就会形成空隙并影响器件的性 能。这种情况在4 1以上的高深宽比的孔中尤其常见。于是，需要一种能够高质量 地完成对于高深宽比的孔进行多晶硅填充的工艺。
发明内容
本发明揭示了一种能够很好地完成对于具有高深宽比的孔的多晶硅填充的工艺。根据本发明的一方面，提出了一种多晶硅淀积工艺，用于填充具有高深宽比的孔， 该工艺包括数个工艺循环，每一个工艺循环包括在具有高深宽比的孔中淀积预定厚度的多晶硅，淀积在低温下进行，且孔口的多 晶硅生长速率大于孔底部的多晶硅生长速率；升高温度并同入刻蚀气体，对高深宽比的孔中的多晶硅进行刻蚀，刻蚀在高温下 进行，且孔口的多晶硅刻蚀速率大于孔底部的多晶硅刻蚀速率，刻蚀后孔底部的多晶硅厚 度大于孔口的多晶硅厚度；降低温度至低温；重复数次工艺循环直至具有高深宽比的孔被填满。在一个实施例中，在淀积多晶硅的过程中，使用氢气作为携带气体，硅烷作为硅源 气体。在一个实施例中，刻蚀气体是氯化氢。在一个实施例中，每一个工艺循环中，降低温度至低温后还包括用氢气吹扫孔以 除去刻蚀产生的副产物。上述的多晶硅淀积工艺尤其适合于外延设备。采用本发明的技术方案，通过多次反复的填充、刻蚀循环，确保孔的底部能够得到 充分的填充，并且，在每一次刻蚀之后使用氢气进行吹扫，能够有效去除副产物并防止氧化 层产生，从而得到高质量的填充效果。
本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描 述而变得更加明显，在附图中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中图1揭示了根据本发明的一个实施例的多晶硅淀积工艺的工艺过程的示意图。
具体实施方式
本发明揭示了一种能够很好地完成对于具有高深宽比的孔的多晶硅填充的工艺。 该多晶硅淀积工艺用于填充具有高深宽比的孔，该工艺包括数个工艺循环，每一个工艺循环包括在具有高深宽比的孔中淀积预定厚度的多晶硅，淀积在低温下进行，且孔口的多 晶硅生长速率大于孔底部的多晶硅生长速率；升高温度并同入刻蚀气体，对高深宽比的孔中的多晶硅进行刻蚀，刻蚀在高温下 进行，且孔口的多晶硅刻蚀速率大于孔底部的多晶硅刻蚀速率，刻蚀后孔底部的多晶硅厚 度大于孔口的多晶硅厚度；降低温度至低温；重复数次工艺循环直至具有高深宽比的孔被填满。在一个实施例中，在淀积多晶硅的过程中，使用氢气作为携带气体，硅烷作为硅源 气体。在一个实施例中，刻蚀气体是氯化氢。在一个实施例中，每一个工艺循环中，降低温度至低温后还包括用氢气吹扫孔以 除去刻蚀产生的副产物。上述的多晶硅淀积工艺尤其适合于外延设备。参考图1所示，图1揭示了根据本发明的一个实施例的多晶硅淀积工艺的工艺过 程的示意图。首先，参考其中的(a)所示，在低温下淀积一定厚度的多晶硅，孔口的生长速率大 于底部的生长速率，孔口附近多晶硅的厚度大于底部多晶硅厚度。于是，在孔中淀积的多晶 硅形成向下扩张的喇叭形。在淀积的过程中，可以采用氢气作为携带气体，硅烷作为硅源气 体。参考其中的(b)所示，升高温度后通入刻蚀气体对多晶硅进行刻蚀，刻蚀在高温 下进行，且孔口的多晶硅刻蚀速率大于孔底部的多晶硅刻蚀速率，刻蚀后孔底部的多晶硅 厚度大于孔口的多晶硅厚度。在刻蚀之后，多晶硅形成向上扩张的喇叭形。在刻蚀过程中， 采用氯化氢作为刻蚀气体。在完成刻蚀之后，再次将温度降低到低温，即适合于多晶硅淀积的温度，并使用氢 气吹扫一定时间，除去刻蚀生成的副产物，并防止氧化层出现。如此就完成了一个工艺循 环。参考其中的(C)和(d)所示，重复上述的淀积和刻蚀的过程，比较(a)、(b)和(C)、 (d)可以发现，在每一个工艺循环完成之后，孔的底部就被充分地填充，后一个工艺循环可 以看作是在一个“较浅”的孔上进行。如此反复数个循环之后，可以得到(e)所示的效果，即孔的内部得到充分的填充。
该多晶硅填充的工艺能较好解决高深宽比的孔的填充，可以完成4 1以上的高 深宽比的填充。在深宽比4 1的工艺上进行试验，在晶圆中心填充很好，没有缝隙；在晶 圆边缘，存在很小的缝隙，完全符合器件性能的要求。采用本发明的技术方案，通过多次反复的填充、刻蚀循环，确保孔的底部能够得到 充分的填充，并且，在每一次刻蚀之后使用氢气进行吹扫，能够有效去除副产物并防止氧化 层产生，从而得到高质量的填充效果。上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或 使用本发明的，熟悉本领域的 人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本 发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最 大范围。
权利要求
一种多晶硅淀积工艺，其特征在于，用于填充具有高深宽比的孔，所述工艺包括数个工艺循环，每一个工艺循环包括在具有高深宽比的孔中淀积预定厚度的多晶硅，所述淀积在低温下进行，且孔口的多晶硅生长速率大于孔底部的多晶硅生长速率；升高温度并同入刻蚀气体，对高深宽比的孔中的多晶硅进行刻蚀，所述刻蚀在高温下进行，且孔口的多晶硅刻蚀速率大于孔底部的多晶硅刻蚀速率，刻蚀后孔底部的多晶硅厚度大于孔口的多晶硅厚度；降低温度至低温；重复数次所述工艺循环直至所述具有高深宽比的孔被填满。
2.如权利要求1所述的多晶硅淀积工艺，其特征在于，在淀积多晶硅的过程中，使用氢 气作为携带气体，硅烷作为硅源气体。
3.如权利要求1所述的多晶硅淀积工艺，其特征在于，所述刻蚀气体是氯化氢。
4.如权利要求1所述的多晶硅淀积工艺，其特征在于，所述每一个工艺循环中，降低温 度至低温后还包括用氢气吹扫所述孔以除去刻蚀产生的副产物。
5.如权利要求1所述的多晶硅淀积工艺，其特征在于，所述多晶硅淀积工艺应用于外 延设备。
全文摘要
本发明揭示了一种多晶硅淀积工艺，用于填充具有高深宽比的孔，该工艺包括数个工艺循环，每一个工艺循环包括在具有高深宽比的孔中淀积预定厚度的多晶硅，淀积在低温下进行，且孔口的多晶硅生长速率大于孔底部的多晶硅生长速率；升高温度并同入刻蚀气体，对高深宽比的孔中的多晶硅进行刻蚀，刻蚀在高温下进行，且孔口的多晶硅刻蚀速率大于孔底部的多晶硅刻蚀速率，刻蚀后孔底部的多晶硅厚度大于孔口的多晶硅厚度；降低温度至低温；重复数次工艺循环直至具有高深宽比的孔被填满。本发明的技术方案，通过多次反复的填充、刻蚀循环，确保孔的底部能够得到充分的填充。
文档编号H01L21/205GK101859700SQ20091004907
公开日2010年10月13日 申请日期2009年4月9日 优先权日2009年4月9日
发明者刘启星, 孔天午, 梁薄, 汪大祥, 陶有飞 申请人:上海先进半导体制造股份有限公司