提高深沟槽填充能力的方法与流程

本发明涉及半导体集成电路领域，特别是涉及一种提高深沟槽填充能力的方法。

背景技术：

在现有的半导体加工领域中，经常会遇到深沟槽(高宽比超过5:1)的填充问题。现有的填充技术，不论是化学淀积还是用材料生长的方法进行填充，遇到深宽比大的沟槽，在填充时都会遇到填充不充分或者填充提前封口的现象，导致器件的电性能和可靠性受到影响。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种提高深沟槽填充能力的方法，能够实现深沟槽填充的完整性。

为解决上述技术问题，本发明的提高深沟槽填充能力的方法，是采用如下技术方案实现的：

步骤1、在已经形成的深沟槽内进行填充；

步骤2、当填充到所述深沟槽填充满所需时间的一半时，先停止填充；

步骤3、在所述深沟槽表面进行垂直注入；

步骤4、对注入过的填充物质表面进行刻蚀，增大所述深沟槽开口角度；

步骤5、在经过重新加工的开口的所述深沟槽内继续填充工艺步骤，完成沟槽填充。

本发明的方法是基于目前深沟槽填充工艺的特点，提出了一种两步填充的方法，来降低大高宽比的深沟槽填充的难度。具体方案是在填充到深沟槽填充满所需时间的一半左右时，停止进行填充，引入额外的刻蚀工艺步骤，将深沟槽内开口的倾角做大，然后继续填充工艺步骤，直至将沟槽填充完整。因为随着填充时间的增长，深沟道内部的空间会变得越来越细长，更加难以被填充好，所以在填充途中引入特殊的刻蚀工艺，可以将填充到一半前后的剩余空间的开口增大，达到方便填充的目的。

采用本发明的方法，在填充过程中，通过对填充区域开口角度的调整，降低了高宽比大的深沟槽的填充难度，实现深沟槽填充的完整性。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是大高宽比深沟槽示意图；

图2是填充到一半停止填充示意图；

图3是通过垂直注入，使得在斜坡上的杂质含量增加示意图；

图4是通过刻蚀，将沟槽内部的开口角度增大示意图；

图5是继续填充工艺，完成沟槽填充示意图

图6是提高深沟槽填充能力的方法一实施例流程图。

具体实施方式

结合图6所示，所述提高深沟槽填充能力的方法，在下面的实施例中，实施的工艺过程如下：

步骤1、在图1所示已经形成的深沟槽内进行填充。所述深沟槽是指高宽比大于5:1的深沟槽。图中的a表示深沟槽高度(即沟槽的深度)，b表示深沟槽的宽度。

步骤2、当填充到所述深沟槽填充满所需时间的一半时间左右时，先停止填充。所述的深沟槽填充，只是针对沟槽的长宽结构，不限制沟槽的材料和填充材料。可以是硅材质沟槽，也可以是其他的半导体工艺加工中所用材料的沟槽，填充的材质也是正常填充工艺方法中所用的材质，如外延，多晶硅等。途中停止时间为所述深沟槽填充满所需时间的一半左右，特征是填充物质没有在所述深沟槽顶部合口，露出部分为一近似三角形形状(参见图2所示)。

步骤3、结合图3所示，在所述深沟槽表面进行垂直注入，注入杂质可以为填充物质的同型杂质，也可以为惰性气体，如ar(氩气)，he(氦气)。注入角度为垂直硅片表面，目的是在填充物质表面形成一层杂质富含层，由于是垂直注入，越是接近平行的表面，注入杂质越多。所述注入是在深沟槽内普遍注入，如果其他区域需要保护不需要注入，可以通过额外的光刻胶或者其他掩膜层加以保护。

步骤4、结合图4所示，对注入过的填充物质表面进行刻蚀。刻蚀工艺可以是干法或者湿法刻蚀工艺。由于刻蚀原理，有富含杂质的区域刻蚀速度快，导致填充的顶部开口处刻蚀量最大，增大所述深沟槽开口角度。如果硅片的其他区域需要保护不被刻蚀工艺影响，可以通过额外的光刻胶或者其他掩膜层加以保护。

步骤5、参见图5，在经过重新加工的大开口的所述深沟槽内继续填充工艺步骤，完成沟槽填充。

以上通过具体实施方式对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种提高深沟槽填充能力的方法，步骤1、在已经形成的深沟槽内进行填充；步骤2、当填充到所述深沟槽填充满所需时间的一半时，先停止填充；步骤3、在所述深沟槽表面进行垂直注入；步骤4、对注入过的填充物质表面进行刻蚀，增大所述深沟槽开口角度；步骤5、在经过重新加工的开口的所述深沟槽内继续填充工艺步骤，完成沟槽填充。本发明能够实现深沟槽填充的完整性。

技术研发人员：姚亮;王飞
受保护的技术使用者：上海华虹宏力半导体制造有限公司
技术研发日：2018.08.20
技术公布日：2019.01.04