半導(dǎo)體器件中深槽的填充結(jié)構(gòu)及其填充方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體器件中深槽的填充方法，包括下列步驟：對(duì)硅襯底進(jìn)行刻蝕，形成溝槽結(jié)構(gòu)；在溝槽結(jié)構(gòu)的底部和側(cè)壁淀積第一氧化層；在所述第一氧化層表面淀積非晶硅層；在所述非晶硅層表面淀積第二氧化層。本發(fā)明還公開了一種半導(dǎo)體器件中深槽的填充結(jié)構(gòu)。上述半導(dǎo)體器件中深槽的填充方法，填充結(jié)構(gòu)在花瓶深槽的瓶頸處填充得更完全，結(jié)構(gòu)更穩(wěn)固。高溫處理（例如退火）后不會(huì)在膜層表面出現(xiàn)斷裂或脫落現(xiàn)象。所以可在該填充結(jié)構(gòu)上繼續(xù)生長(zhǎng)其它器件結(jié)構(gòu)層，進(jìn)行光刻等工藝。
【專利說明】半導(dǎo)體器件中深槽的填充結(jié)構(gòu)及其填充方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制造方法，特別是涉及一種半導(dǎo)體器件中深槽的填充方法，還涉及一種半導(dǎo)體器件中深槽的填充結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]在微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件設(shè)計(jì)和制造技術(shù)中，有時(shí)候需要制造出高深寬比的花瓶深槽結(jié)構(gòu)，參見圖5和圖6。圖5是陣列花瓶深槽的剖面示意圖，為便于理解，圖中將實(shí)體部分用小點(diǎn)填充，空心的花瓶深槽結(jié)構(gòu)11保持空白。圖6是單個(gè)花瓶深槽的剖面示意圖。
[0003]對(duì)這種花瓶深槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行填充和封口時(shí)，一種傳統(tǒng)技術(shù)是采用低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVD)正硅酸乙酯(TEOS)的工藝，其缺點(diǎn)在于難以將花瓶瓶頸處完全填滿，且該填充結(jié)構(gòu)較脆弱，對(duì)于大關(guān)鍵尺寸(CD)的深槽結(jié)構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)封口，后續(xù)高溫處理時(shí)填充的膜層表面會(huì)出現(xiàn)斷裂或脫落現(xiàn)象，無法再于填充結(jié)構(gòu)上面進(jìn)行其它工藝。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，為了解決傳統(tǒng)的花瓶深槽填充結(jié)構(gòu)難以將溝槽填滿，且填充結(jié)構(gòu)較脆弱的問題，有必要提供一種半導(dǎo)體器件中深槽的填充方法。
[0005]一種半導(dǎo)體器件中深槽的填充方法，包括下列步驟:對(duì)硅襯底進(jìn)行刻蝕，形成溝槽結(jié)構(gòu)；在溝槽結(jié)構(gòu)的底部和側(cè)壁淀積第一氧化層；在所述第一氧化層表面淀積非晶硅層；在所述非晶硅層表面淀積第二氧化層。
[0006]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述在溝槽結(jié)構(gòu)的底部和側(cè)壁沉積第一氧化層的步驟是采用低壓化學(xué)氣相淀積正硅酸乙酯的工藝。
[0007]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述在第一氧化層表面淀積非晶硅層的步驟是采用低壓化學(xué)氣相淀積的工藝。
[0008]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述在非晶硅層表面淀積第二氧化層的步驟是采用等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相淀積正硅酸乙酯的工藝。
[0009]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述在非晶硅層表面淀積第二氧化層的步驟是采用等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相淀積二氧化硅的工藝。
[0010]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體器件是微機(jī)電系統(tǒng)。
[0011]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一氧化層、非晶硅層及第二氧化層組成犧牲層，所述在非晶硅層表面淀積第二氧化層的步驟之后還包括釋放所述犧牲層的步驟。
[0012]還有必要提供一種半導(dǎo)體器件中深槽的填充結(jié)構(gòu)。
[0013]一種半導(dǎo)體器件中深槽的填充結(jié)構(gòu)，包括覆蓋于溝槽結(jié)構(gòu)的底部和側(cè)壁的第一氧化層，設(shè)于所述第一氧化層表面的非晶硅層，及設(shè)于所述非晶硅層表面的第二氧化層。
[0014]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體器件是微機(jī)電系統(tǒng)，所述第一氧化層、非晶娃層及第二氧化層組成犧牲層。
[0015]上述半導(dǎo)體器件中深槽的填充方法，由于非晶硅層有著更好的臺(tái)階覆蓋能力，因此填充結(jié)構(gòu)在深槽的瓶頸處填充得更完全，結(jié)構(gòu)更穩(wěn)固。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是一實(shí)施例中半導(dǎo)體器件中深槽的填充方法的流程圖；
[0017]圖2A?圖2D是一實(shí)施例中花瓶深槽結(jié)構(gòu)在填充過程中的剖面示意圖；
[0018]圖3是采用傳統(tǒng)工藝填充的花瓶深槽結(jié)構(gòu)在顯微鏡下的照片；
[0019]圖4是采用本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中深槽的填充方法填充的花瓶深槽結(jié)構(gòu)在在顯微鏡下的照片；
[0020]圖5是陣列花瓶深槽的剖面示意圖；
[0021]圖6是單個(gè)花瓶深槽的剖面示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]為使本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。
[0023]圖1是一實(shí)施例中半導(dǎo)體器件中深槽的填充方法的流程圖，包括下列步驟:
[0024]SI 10，對(duì)硅襯底進(jìn)行刻蝕，形成溝槽結(jié)構(gòu)。
[0025]請(qǐng)參見圖2A，在硅襯底上進(jìn)行各向異性刻蝕和各向同性刻蝕，形成一個(gè)高深寬比的花瓶深槽結(jié)構(gòu)21。
[0026]S120，在溝槽結(jié)構(gòu)的底部和側(cè)壁淀積第一氧化層。
[0027]請(qǐng)參見圖2B，在本實(shí)施例中，具體是采用低壓化學(xué)氣相淀積正硅酸乙酯(LPTEOS)的工藝以形成第一氧化層22。需要指出的是，圖2B中第一氧化層22的填充高度只是一個(gè)示意，實(shí)際生產(chǎn)中第一氧化層22并不一定正好填充到圖2B所示高度，可以少填充一些也可以多填充一些，具體可由技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際的花瓶深槽結(jié)構(gòu)21的形狀、深寬比等進(jìn)行調(diào)整。后續(xù)形成的非晶硅層24、第二氧化層26也同樣如此。
[0028]S130，在第一氧化層表面淀積非晶硅層。
[0029]請(qǐng)參見圖2C，在本實(shí)施例中，是采用低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVD)的工藝在第一氧化層22的表面淀積一層非晶硅(a-Si)，形成非晶硅層24。淀積的非晶硅厚度可以根據(jù)花瓶深槽的實(shí)際關(guān)鍵尺寸(CD)的大小來選擇。
[0030]S140，在非晶硅層表面淀積第二氧化層。
[0031]請(qǐng)參見圖2D，在本實(shí)施例中，是采用等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相淀積正硅酸乙酯(PETEOS)的工藝以形成第二氧化層26。在其它實(shí)施例中，也可以采用等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相淀積二氧化硅(PES12)的工藝來形成第二氧化層26。
[0032]圖3是采用傳統(tǒng)工藝填充的花瓶深槽結(jié)構(gòu)在顯微鏡下的照片，圖4是采用上述半導(dǎo)體器件中深槽的填充方法填充的花瓶深槽結(jié)構(gòu)在在顯微鏡下的照片?？梢钥吹綀D4中的填充和封口的結(jié)構(gòu)與圖3相比，在花瓶深槽的瓶頸處填充得更完全。非晶硅層24有著更好的臺(tái)階覆蓋能力。另外，根據(jù)發(fā)明人的實(shí)驗(yàn)和研究發(fā)現(xiàn)，采用低壓化學(xué)氣相淀積正硅酸乙酯工藝形成的第一氧化層22和采用等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相淀積正硅酸乙酯工藝形成的第二氧化層26均表現(xiàn)出壓應(yīng)力，而采用低壓化學(xué)氣相淀積工藝形成的非晶硅層24表現(xiàn)出張應(yīng)力，因此可以對(duì)第一氧化層22和第二氧化層26的壓應(yīng)力進(jìn)行部分抵消。因此，這種LPTEOS+a-Si+PETEOS的三層復(fù)合膜填充結(jié)構(gòu)殘余應(yīng)力較小，結(jié)構(gòu)更穩(wěn)固，高溫處理(例如退火)后不會(huì)像傳統(tǒng)工藝中的填充結(jié)構(gòu)一樣在膜層表面出現(xiàn)斷裂或脫落現(xiàn)象。所以可在該填充結(jié)構(gòu)上繼續(xù)生長(zhǎng)其它器件結(jié)構(gòu)層，進(jìn)行光刻等工藝。
[0033]上述半導(dǎo)體器件中深槽的填充方法，尤其適用于(微機(jī)電系統(tǒng))MEMS工藝，例如制造電容式麥克風(fēng)等器件。三層復(fù)合膜填充結(jié)構(gòu)可以作為犧牲層在后續(xù)的器件工藝中釋放掉。
[0034]本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體器件中深槽的填充結(jié)構(gòu)，參照?qǐng)D2D，包括覆蓋于溝槽結(jié)構(gòu)的底部和側(cè)壁的第一氧化層22,設(shè)于第一氧化層22表面的非晶娃層24,及設(shè)于非晶娃層24表面的第二氧化層26。
[0035]在其中一個(gè)實(shí)施例中，該半導(dǎo)體器件是微機(jī)電系統(tǒng)，第一氧化層22、非晶硅層24及第二氧化層26組成犧牲層，可以在后續(xù)的器件工藝中釋放掉。
[0036]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體器件中深槽的填充方法，包括下列步驟: 對(duì)硅襯底進(jìn)行刻蝕，形成溝槽結(jié)構(gòu)； 在溝槽結(jié)構(gòu)的底部和側(cè)壁淀積第一氧化層； 在所述第一氧化層表面淀積非晶硅層； 在所述非晶硅層表面淀積第二氧化層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件中深槽的填充方法，其特征在于，所述在溝槽結(jié)構(gòu)的底部和側(cè)壁沉積第一氧化層的步驟是采用低壓化學(xué)氣相淀積正硅酸乙酯的工藝。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件中深槽的填充方法，其特征在于，所述在第一氧化層表面淀積非晶硅層的步驟是采用低壓化學(xué)氣相淀積的工藝。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件中深槽的填充方法，其特征在于，所述在非晶硅層表面淀積第二氧化層的步驟是采用等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相淀積正硅酸乙酯的工藝。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件中深槽的填充方法，其特征在于，所述在非晶硅層表面淀積第二氧化層的步驟是采用等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相淀積二氧化硅的工藝。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件中深槽的填充方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體器件是微機(jī)電系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件中深槽的填充方法，其特征在于，所述第一氧化層、非晶硅層及第二氧化層組成犧牲層，所述在非晶硅層表面淀積第二氧化層的步驟之后還包括釋放所述犧牲層的步驟。
8.一種半導(dǎo)體器件中深槽的填充結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括覆蓋于溝槽結(jié)構(gòu)的底部和側(cè)壁的第一氧化層，設(shè)于所述第一氧化層表面的非晶硅層，及設(shè)于所述非晶硅層表面的第二氧化層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件中深槽的填充結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述半導(dǎo)體器件是微機(jī)電系統(tǒng)，所述第一氧化層、非晶硅層及第二氧化層組成犧牲層。
【文檔編號(hào)】B81C99/00GK104163398SQ201310187402
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2013年5月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月17日
【發(fā)明者】代丹 申請(qǐng)人:無錫華潤(rùn)上華半導(dǎo)體有限公司