专利名称：一种消除磷硅玻璃初始氧化膜的方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造的介质膜生长工艺，具体涉及一种硅磷玻璃介质膜的生长工艺，尤其涉及一种消除磷硅玻璃初始氧化膜的方法。
背景技术：
半导体制程中，介质膜起着广泛的应用，非掺杂的硅玻璃(纯二氧化硅)、磷硅玻璃(PSG)和硼磷硅玻璃(BPSG)是目前应用最广泛的介电材料。在二氧化硅的淀积过程中加入PH3气体，就可以生成含有P2O5的二氧化硅薄膜，称为磷硅玻璃。SiO2中加入P2O5可以减小膜应力，还可以有效固定杂质离子。采用高密度等离子体化学气相淀积(HDP CVD)技术制备的磷硅玻璃，具有良好的填孔性能。所以HDP PSG被用于小尺寸器件的金属层与其下面的多晶硅之间的绝缘层。采用高浓度(>5% )HDP PSG 制程，结合 SAC (self-aligned contact,自对准接触孔)工艺及高浓度PSG对二氧化硅高选择比刻蚀技术，可以不需要SAC刻蚀阻挡层，这样就降低了光刻的对准难度，从而大幅度提高了器件尺寸缩小的可行性。但是，采用传统HDP CVD工艺淀积高浓度的PSG时，在成膜前的晶圆加热阶段，硅衬底1表面在氧气氛围中会被氧化生成一层氧化膜7’，如图1。而自对准刻蚀PSG的工艺对氧化膜的刻蚀速率很低，因此可引发如图2所示的接触孔刻蚀停止现象，致使器件无法导通。同时，由于高密度等离子体化学汽相淀积工艺过程中离子溅射对磷、硅和氧具有选择性，从而在图形上形成PSG花状外壳6，如图1所示。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种消除磷硅玻璃初始氧化膜的方法，从而获得全掺杂的磷硅玻璃薄膜，避免了后续自对准接触孔刻蚀停止的问题。为解决上述技术问题，本发明提供一种消除磷硅玻璃初始氧化膜的方法，包括如下步骤第一步，在硅衬底上形成栅电极；第二步，LDD注入，在栅电极侧壁形成侧墙；第三步，源漏注入及快速热退火；第四步，生长磷硅玻璃薄膜，该步骤具体为首先进行晶圆加热，然后淀积磷硅玻璃；在淀积磷硅玻璃之前的晶圆加热过程中引入还原性气体，抑制基体硅表面被氧化；第五步，自对准接触孔刻蚀。在第四步中，所述的磷硅玻璃薄膜采用高密度等离子化学气相淀积工艺制备。在第四步中，在高密度等离子化学气相淀积磷硅玻璃前的晶圆基体加热阶段，通过引入还原性气体，抑制基体硅表面被氧化，从而获得完全掺杂的磷硅玻璃薄膜。在第四步中，所述引入的还原性气体为能与二氧化硅反应的气体或是能与氧气反应从而抑制硅氧化的气体，并且反应后的生成物皆为气体。
在第四步中，所述引入的还原性气体可以是HF，F2, NF3或H2。在第四步中，所述的还原性气体只在淀积磷硅玻璃之前的晶圆加热阶段使用，还原性气体的流入量为lO-lOOsccm，加热时间为20 60秒，当加热时间到达后，关闭还原性气体，再通入淀积磷硅玻璃的反应源气体。在第四步中，所述淀积磷硅玻璃的反应源气体是SiH4、02、PH3和Ar或者是SiH4、 02、PH3和He ；当SiH4通入时淀积磷硅玻璃即开始。和现有技术相比，本发明具有以下有益效果本发明通过在HDP PSG淀积过程中的加热阶段引入还原性气体(如H2, HF，F2, NF3等)，使得晶圆基体在加热的同时，抑制了表面二氧化硅的生成，从而获得全掺杂的磷硅玻璃薄膜。通过本发明所提出的制造工艺，可有效去除磷硅玻璃生长前的界面初始二氧化硅层，从而获得全掺杂的磷硅玻璃薄膜，避免了后续自对准接触孔刻蚀停止的问题。
图1是采用传统HDP CVD工艺形成的PSG结构示意图；图2是采用传统HDP CVD PSG工艺导致SAC刻蚀停止的示意图；图3是本发明中第一步多晶硅栅电极形成后的示意图；图4是本发明中第二步多晶硅栅电极的侧墙形成后的示意图；图5是本发明中第三步源、漏极形成后的示意图；图6是本发明中第四步磷硅玻璃生长完成后的结构示意图；图7是本发明中第五步自对准接触孔刻蚀形貌示意图。其中，1为硅衬底，2为栅氧化层，3为多晶硅栅，4为侧墙，5为源/漏极，6为PSG 花状外壳，7为PSG薄膜主体，7’为传统HDP CVD PSG的初始形成氧化膜，8为接触孔。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。本发明通过在HDP PSG淀积过程中的加热阶段引入还原性气体(如H2, HF, F2, NF3 等)，使得晶圆基体在加热的同时，抑制了表面二氧化硅的生成，获得全掺杂的磷硅玻璃薄膜，更有利于相应的自对准接触孔刻蚀。具体实施步骤如下1.如图3所示，采用现有技术在硅衬底1上形成栅电极，采用常规的工艺方法一般是首先在硅衬底1上沉积栅氧化层2，然后在栅氧化层2上淀积多晶硅栅3，再经过多晶硅光刻和刻蚀，形成多晶硅栅电极；2.如图4所示，LDD (Light Doped Drain，轻掺杂的源漏区)注入，在栅电极侧壁形成侧墙4，形成侧墙4采用常规的化学汽相淀积工艺制备氮化硅，然后采用干法刻蚀，形成氮化硅侧墙4 ；3.如图5所示，源漏注入及快速热退火，该步骤首先采用光刻定义源漏的图形，然后用离子注入工艺将杂质离子注入到硅衬底1对应的源漏注入区域，形成源/漏极5 ；4.如图6所示，生长磷硅玻璃薄膜(包括PSG花状外壳6和PSG薄膜主体7)；该磷硅玻璃薄膜采用高密度等离子化学气相淀积工艺(HDP CVD)制备；该步骤首先进行晶圆基体的加热，然后再淀积磷硅玻璃薄膜；在高密度等离子化学气相淀积磷硅玻璃前的晶圆基体加热阶段，通过引入还原性气体，抑制基体硅表面被氧化，从而获得完全掺杂的磷硅玻璃薄膜；引入的还原性气体为能与二氧化硅反应的气体或是能与氧气反应从而抑制硅氧化的气体(该还原性气体能抑制表面二氧化硅的生成，从而获得全掺杂的磷硅玻璃薄膜)，并且反应后的生成物皆为气体；引入的还原性气体包括但不仅限于H2, HF, F2, NF3 ；所述的还原性气体只在晶圆长膜前的加热阶段使用，该加热步骤位于磷硅玻璃淀积步骤之前，还原性气体的流入量为lO-lOOsccm，加热时间为20 60s ；加热时间到达后，关闭还原性气体， 再通入淀积磷硅玻璃的反应源气体，淀积磷硅玻璃的反应源气体是SiH4、02、PH3和Ar或者是SiH4、02、PH3和He，当SiH4通入时淀积反应即开始； 5.如图7所示，自对准接触孔刻蚀，形成接触孔8。由于在步骤4中使得晶圆基体在加热的同时，抑制了表面二氧化硅的生成，获得全掺杂的磷硅玻璃薄膜，因此更有利于该步骤中相应的自对准接触孔刻蚀，避免了采用传统工艺造成后续自对准接触孔刻蚀停止的问题。
权利要求
1.一种消除磷硅玻璃初始氧化膜的方法，其特征在于，包括如下步骤第一步，在硅衬底上形成栅电极；第二步，LDD注入，在栅电极侧壁形成侧墙；第三步，源漏注入及快速热退火；第四步，生长磷硅玻璃薄膜，该步骤具体为首先进行晶圆加热，然后淀积磷硅玻璃； 在淀积磷硅玻璃之前的晶圆加热过程中引入还原性气体，抑制基体硅表面被氧化；第五步，自对准接触孔刻蚀。
2.如权利要求1所述的消除磷硅玻璃初始氧化膜的方法，其特征在于，在第四步中，所述的磷硅玻璃薄膜采用高密度等离子化学气相淀积工艺制备。
3.如权利要求1所述的消除磷硅玻璃初始氧化膜的方法，其特征在于，在第四步中，在高密度等离子化学气相淀积磷硅玻璃前的晶圆基体加热阶段，通过引入还原性气体，抑制基体硅表面被氧化，从而获得完全掺杂的磷硅玻璃薄膜。
4.如权利要求3所述的消除磷硅玻璃初始氧化膜的方法，其特征在于，在第四步中，所述引入的还原性气体为能与二氧化硅反应的气体或是能与氧气反应从而抑制硅氧化的气体，并且反应后的生成物皆为气体。
5.如权利要求4所述的消除磷硅玻璃初始氧化膜的方法，其特征在于，在第四步中，所述引入的还原性气体为HF，F2, NF3或H2。
6.如权利要求3所述的消除磷硅玻璃初始氧化膜的方法，其特征在于，在第四步中， 所述的还原性气体只在淀积磷硅玻璃之前的晶圆加热阶段使用，还原性气体的流入量为 lO-lOOsccm，加热时间为20 60秒，当加热时间到达后，关闭还原性气体，再通入淀积磷硅玻璃的反应源气体。
7.如权利要求2或6所述的消除磷硅玻璃初始氧化膜的方法，其特征在于，在第四步中，所述淀积磷硅玻璃的反应源气体是SiH4、02、PH3和Ar或者是SiH4、02、PH3和He ；当SiH4 通入时淀积磷硅玻璃即开始。
全文摘要
本发明公开了一种消除磷硅玻璃初始氧化膜的方法，包括如下步骤第一步，在硅衬底上形成栅电极；第二步，LDD注入，在栅电极侧壁形成侧墙；第三步，源漏注入及快速热退火；第四步，生长磷硅玻璃薄膜，该步骤具体为首先进行晶圆加热，然后淀积磷硅玻璃；在淀积磷硅玻璃之前的晶圆加热过程中引入还原性气体，抑制基体硅表面被氧化；第五步，自对准接触孔刻蚀。本发明可有效去除磷硅玻璃生长前的界面初始二氧化硅层，从而获得全掺杂的磷硅玻璃薄膜，避免了后续自对准接触孔刻蚀停止的问题。
文档编号H01L21/316GK102446754SQ20101050254
公开日2012年5月9日 申请日期2010年10月11日 优先权日2010年10月11日
发明者彭仕敏, 缪燕 申请人:上海华虹Nec电子有限公司