專利名稱：：用氧化物覆蓋層提高溝填充均勻性的方法
技術領域：
：本發明涉及集成電路制造工藝中的淺溝隔離(STI,ShallowTrenchIsolation)技術，具體涉及一種提高淺溝隔離的溝填充均勻性的方法。
背景技術：
：在集成電路器件的制造工藝中，隨著亞微米器件時代的發展，淺溝隔離(STI,ShallowTrenchIsolation)的溝填充變得越來越具有挑戰性，涉及的方面包括空洞風險，均勻性，應力等。與化學機械研磨(CMP,ChemicalMechanicalPolishing)制程整合時，晶片中淺溝隔離膜層的均勻性將成為關鍵點，其決定是否能得到令人滿意的較少不均勻性的CMP外觀，即經過CMP的膜層厚度是否可以控制在較小范圍之內。遺憾的是，隨著溝填充性能出于更嚴格的制程條件而進一步提升，淺溝隔離膜層的均勻性通常會更差。這實際上是一個兩難的問題，一方面在工藝條件嚴格要求的情況下，不允許較差的溝填充性能，例如由于溝填充性能不好，使填充區域出現空洞，將影響半導體器件的電性能；另一方面在提高溝填充性能的情況下，又難以兼顧到填充后膜層的均勻性，影響到后續工藝的制程整合。如圖l所示，淺溝隔離膜層的不均勻性可以極大地影響化學機械研磨制程的表現。當淺溝隔離膜層厚度范圍較大時，其化學機械研磨后的厚度范圍也比較大，可見提升淺溝隔離膜層的均勻性是改善化學機械研磨性能的有效方法。不難理解，如果化學機械研磨后的膜層輪廓具有良好的均勻性時，將比均勻性較差的情況更利于制程整合，并且也有利于提升半導體器件的性能。
發明內容為了提高淺溝隔離(STI,ShallowTrenchIsolation)的溝填充能力，得到特性令人滿意的淺溝隔離膜層，并且兼顧其均勻性，以方便與后續制程整合，提出本發明。本發明的目的在于，提供一種用覆蓋層提高淺溝隔離溝填充均勻性的方法。根據本發明所提供的方法，為了得到各項特性均令人滿意的淺溝隔離膜層，特別是為了使其具有良好的均勻性，以適應制程整合的要求，采用沉積覆蓋層改善淺溝隔離膜層均勻性的方法，具體方法如下。在用于淺溝隔離的溝填充沉積制程后，繼續于淺溝隔離膜層之上沉積一層覆蓋層，為了保持制程的統一性和連續性，覆蓋層的材料必須是高密度等離子體形成的二氧化硅薄膜。上述用以沉積形成覆蓋層的方法是化學氣相沉積，具體控制條件為射頻功率20004000W，射頻偏壓功率1000~2000W，02流量80120sccm，SiH4流量3060sccm。沉積的厚度范圍控制在1000埃到1500埃之間。如圖2a以及圖2b所示，前者表示經過溝填充步驟后，所形成的淺溝隔離膜層表面不均勻情況示意圖，后者為按照本發明方法，在淺溝隔離膜層上沉積覆蓋層改善其不均勻性的示意圖，數字l表示淺溝隔離膜層，數字2表示覆蓋層。經過上述沉積，實際上可以形成淺溝隔離膜層1上具有另一覆蓋膜層(二氧化硅薄膜)的復合薄膜結構，這種復合薄膜呈現的均勻性可以比現有技術中淺溝隔離膜層上沒有覆蓋層的情況改善許多。換言之，所述覆蓋層可以使淺溝隔離膜層的表面更加平坦化。另外，本發明的方法并不會影響淺溝隔離膜層的其它特性，例如薄膜應力，RI等參數均不改變。為了更容易理解本發明的目的、特征以及其優點，下面將配合附圖和實施例對本發明加以詳細說明。本申請中包括的附圖是說明書的一個構成部分，附圖與說明書和權利要求書一起用于說明本發明的實質內容，用于更好地理解本發明。圖1所示的圖表顯示了研磨前淺溝隔離膜層厚度差異范圍變化與CMP后膜層厚度差異范圍之間的聯系；圖2a為經過溝填充步驟后，所形成的淺溝隔離膜層表面不均勻情況示意圖2b為按照本發明方法，在淺溝隔離膜層上沉積覆蓋層改善其不均勻性的示意圖3a以及圖3b為掃描式電子顯微鏡下所觀察到的未沉積覆蓋層時，淺溝隔離膜層的表面輪廓；圖4a以及圖4b為掃描式電子顯微鏡下所觀察到的按照本實施例方法沉積覆蓋層后，得到的淺溝隔離薄膜以及覆蓋層薄膜復合的膜層表面輪廓。具體實施例方式為了更好地理解本發明的工藝，下面結合本發明的具體實施例作進一步說明，但其不限制本發明。實施例1為了得到各項特性均令人滿意的淺溝隔離膜層，特別是為了使其具有良好的均勻性，以適應制程整合的要求，在本實施例中將具體敘述沉積覆蓋層改善淺溝隔離膜層均勻性的方法。對于本發明而言，淺溝隔離工藝的具體步驟，包括其原理，工藝條件等均非本發明的要點，且可參考成熟的現有技術，因此這些內容將不再詳細敘述，本行業的技術人員亦可輕易得知這些內容。在應用本發明方法之前，應己完成淺溝隔離的溝填充沉積制程，此后繼續于所形成的淺溝隔離膜層之上沉積一層覆蓋層，本實施例中，采用二氧化硅作為覆蓋層材料。上述溝填充沉積制程以及按照本發明方法沉積二氧化硅覆蓋層均使用化學氣相沉積，條件控制如下表1所示表1<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>覆蓋層沉積的厚度范圍控制在1000埃到1500埃之間。經過上述操作，實際上可以形成淺溝隔離膜層上具有另一覆蓋膜層(例如二氧化硅薄膜)的復合薄膜結構，這種復合薄膜呈現的均勻性可以比現有技術中淺溝隔離膜層上沒有覆蓋層的情況改善許多。對于此實施例而言，如果不經過覆蓋層沉積步驟，其均勻性為5.57%，而沉積覆蓋層后，均勻性為3.00%。換言之，所述覆蓋層可以使淺溝隔離膜層的表面更加平坦化，圖所示為。另外，本發明的方法并不會影響淺溝隔離膜層的其它特性，例如薄膜應力，RI等參數均不改變。淺溝隔離膜層的均勻性可以極大地影響其化學機械研磨后的外觀，按照本發明的方法可以使溝填充步驟后得到的膜層表面進一步平坦化，這樣可以使后續化學機械研磨制程后的薄膜厚度控制在更小的范圍，有利于制程整合。圖3a以及圖3b為掃描式電子顯微鏡下所觀察到的未沉積覆蓋層時，淺溝隔離膜層的表面輪廓；圖4a以及圖4b為掃描式電子顯微鏡下所觀察到的按照本實施例方法沉積覆蓋層后，得到的淺溝隔離薄膜以及覆蓋層薄膜復合的膜層表面輪廓。對比圖3和圖4可以發現，增加覆蓋層沉積步驟后，晶片范圍內膜層的均勻性以及表觀外貌(topography)分別均有明顯提升。對此實施例中形成的膜層在CMP后進行實際量測的結果顯示，CMP制程后的膜層厚度差異范圍從沒有增加覆蓋層時的450A降低到使用覆蓋層時的300A。膜層厚度差異較小的情況(即均勻性更好的情況)有利于制程整合，并且可以提升半導體器件的性能。權利要求1、用氧化物覆蓋層提高溝填充均勻性的方法，應用于集成電路制造工藝中的淺溝隔離制程，其特征在于，在所述的淺溝隔離制程完成溝填充沉積后，繼續在溝填充沉積形成的淺溝隔離膜層之上沉積形成二氧化硅覆蓋層，提高膜層均勻性。2、如權利要求l所述的方法，其特征在于，所述二氧化硅覆蓋層沉積的厚度控制在1000埃到1500埃之間。3、如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，沉積形成所述二氧化硅覆蓋層的方法是化學氣相沉積。4、如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述化學氣相沉積的條件控制為射頻功率20004000W，射頻偏壓功率1000~2000W，02流量80120sccm，SiH4流量3060sccm。全文摘要本發明提供一種用氧化物覆蓋層提高淺溝隔離制程中溝填充均勻性的方法，主要是在所述的淺溝隔離制程完成溝填充沉積后，繼續在溝填充沉積形成的淺溝隔離膜層之上沉積形成覆蓋層，提高膜層均勻性。這種方法可以在保證較好的溝填充性能時，兼顧所形成的淺溝隔離膜層的均勻性，有利于后續制程整合以及提升集成電路器件的性能。文檔編號H01L21/02GK101106099SQ200610028918公開日2008年1月16日申請日期2006年7月13日優先權日2006年7月13日發明者劉明源,張文廣申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司