專利名稱：高深寬比間隙摻雜層間介質(zhì)的填充方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一次可編程只讀存儲(chǔ)器(One Time Programmable ROM，簡(jiǎn)稱OTP)制造 工藝，尤其涉及一種高深寬比間隙摻雜層間介質(zhì)的填充方法。
背景技術(shù)：
OTP只讀存儲(chǔ)器是一種可以用刻錄機(jī)將信息寫入的ROM內(nèi)存，但只能寫入一次，所 以被稱為一次可編程只讀存儲(chǔ)器。OTP在出廠時(shí)，存儲(chǔ)的內(nèi)容全為O，用戶可以根據(jù)需要將 其中的某些單元寫入數(shù)據(jù)l(部分OTP在出廠時(shí)數(shù)據(jù)全為l，用戶可以將其中的某些單元寫 入數(shù)據(jù)0)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)其編程的目的。OTP具有很多明顯的優(yōu)勢(shì)，如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于使用，造價(jià) 較低，工藝匹配性強(qiáng)等，因此，OTP可以在微控制單元(Micro Control Unit, MCU)中替代 EPR0M，也廣泛用于ID卡和玩具IC等眾多領(lǐng)域。 參見圖la，現(xiàn)有技術(shù)的OTP結(jié)構(gòu)制作過程中，通過源/漏注入工藝在襯基16表面 下方、柵極區(qū)兩側(cè)分別形成源區(qū)13和漏區(qū)14，以形成有源元件，其中，柵極區(qū)包括浮柵12和 形成在浮柵12兩側(cè)的側(cè)墻11，襯基16的材料例如可以是硅；然后在襯基16內(nèi)、相鄰有源 元件間設(shè)置隔離槽15，以此隔離相鄰元件。隨著半導(dǎo)體器件集成度的提高，相鄰元件之間的 間距越來越小，如圖la所示，由于相鄰兩浮柵12之間的間距很小，使得相鄰兩浮柵12之間 形成具有高深寬比(1 <高/寬< 2)的間隙17。 接下來的工藝步驟是接觸的形成，淀積金屬薄層、退火、再刻蝕金屬，在浮柵的上 表面和襯基的硅表面形成硅化物層18，如圖lb所示，該硅化物層18為金屬和硅發(fā)生反應(yīng)生 成的物質(zhì)，氧化物(如隔離槽、側(cè)墻)表面上的金屬薄層不與氧化物發(fā)生反應(yīng)，在刻蝕金屬 的過程中，氧化物表面上的金屬薄層將被刻蝕掉。 之后，淀積阻擋層19，如圖lc所示，該阻擋層19覆蓋在上述結(jié)構(gòu)的表面，所述阻擋 層19將有源區(qū)保護(hù)起來，使之與隨后的摻雜淀積層隔離。 接下來用常壓化學(xué)氣相淀積法(CVD)淀積硼磷硅玻璃(borophosphosilicate glass, BPSG)層20 (這里使用硼磷硅玻璃作為層間介質(zhì))，該硼磷硅玻璃層20填充各元件 之間的間隙，平坦化該硼磷硅玻璃層20后完成了 OTP結(jié)構(gòu)中元件間層間介質(zhì)的填充，如圖 ld所示。 現(xiàn)有技術(shù)中，直接在阻擋層上淀積摻雜層間介質(zhì)，即直接在阻擋層上淀積硼磷硅 玻璃。隨著半導(dǎo)體器件尺寸的不斷縮小，OTP結(jié)構(gòu)中相鄰兩元件之間的間距愈來愈小，這樣， 在相鄰兩浮柵之間形成具有高深寬比的間隙(如圖la所示的間隙17)，用常壓化學(xué)氣相淀 積法淀積硼磷硅玻璃時(shí)，由于硼磷硅玻璃臺(tái)階覆蓋能力有限，容易在相鄰兩浮柵之間的間 隙內(nèi)形成空洞(wormhole)21(如圖ld所示)，從而導(dǎo)致在接下來的接觸制作中淀積金屬鎢 時(shí)在空洞中引入金屬鎢，使得接觸之間發(fā)生短路，干擾OTP的編程，影響正常使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高深寬比間隙摻雜層間介質(zhì)的填充方法，能改善摻雜層間介質(zhì)填充高深寬比間隙的工藝，有效防止摻雜層間介質(zhì)填充高深寬比間隙時(shí)間隙內(nèi)空 洞的形成，從而提高半導(dǎo)體器件的性能。 為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明提供一種高深寬比間隙摻雜層間介質(zhì)的填充方法包 括以下步驟采用高密度等離子體化學(xué)氣相淀積法淀積氧化膜填充高深寬比間隙；在上述 氧化膜上淀積摻雜氧化物。 上述高深寬比間隙摻雜層間介質(zhì)的填充方法，其中，所述摻雜氧化物為硼磷硅玻璃。 上述高深寬比間隙摻雜層間介質(zhì)的填充方法，其中，采用常壓化學(xué)氣相淀積法淀
積硼磷硅玻璃。 上述高深寬比間隙摻雜層間介質(zhì)的填充方法，其中，還包括平坦化所述摻雜氧化 物的步驟。 上述高深寬比間隙摻雜層間介質(zhì)的填充方法，其中，所述平坦化步驟采用化學(xué)機(jī) 械平坦化工藝。 本發(fā)明的高深寬比間隙摻雜層間介質(zhì)的填充方法先用高密度等離子體化學(xué)氣相 淀積法淀積氧化膜填充高深寬比間隙，再在所述氧化膜上淀積摻雜氧化物，完成高深寬比 間隙摻雜層間介質(zhì)的填充，利用高密度等離子體化學(xué)氣相淀積法具有好的高深寬比間隙填 充能力，并且不在高深寬比間隙內(nèi)形成空洞的優(yōu)點(diǎn)，能克服直接用摻雜氧化物填充高深寬 比間隙時(shí)易在間隙內(nèi)形成空洞的缺點(diǎn)，改善了摻雜層間介質(zhì)填充高深寬比間隙的工藝，從 而提高了半導(dǎo)體器件的性能。


本發(fā)明的高深寬比間隙摻雜層間介質(zhì)的填充方法由以下的實(shí)施例及附圖給出。
圖la 圖ld是現(xiàn)有技術(shù)高深寬比間隙摻雜層間介質(zhì)的填充方法。
圖2a 圖2d是本發(fā)明高深寬比間隙摻雜層間介質(zhì)的填充方法。
具體實(shí)施例方式
以下將結(jié)合圖2a 圖2d對(duì)本發(fā)明的高深寬比間隙摻雜層間介質(zhì)的填充方法作進(jìn) 一步的詳細(xì)描述。 仍以O(shè)TP結(jié)構(gòu)制作為例詳細(xì)說明本發(fā)明的高深寬比間隙摻雜層間介質(zhì)的填充方 法。 在OTP結(jié)構(gòu)制作過程中，通過源/漏注入工藝在襯基301表面下方、柵極區(qū)兩側(cè)分 別形成源區(qū)304和漏區(qū)305，以形成有源元件，其中，柵極區(qū)包括浮柵303和形成在浮柵303 兩側(cè)的側(cè)墻302，襯基301的材料例如可以是硅；然后在襯基301內(nèi)、相鄰有源元件間設(shè)置 隔離槽306，以此隔離相鄰元件；在源/漏注入工藝后是接觸形成工藝淀積金屬薄層、退 火、再刻蝕金屬，在浮柵303的上表面和襯基301的硅表面形成硅化物層307，如圖2a所示；
所述淀積金屬薄層的工藝常采用物理氣相淀積法，如濺射工藝；
淀積的金屬可以是鈷，鈷能夠與硅發(fā)生充分反應(yīng)，生成鈷的硅化物CoSi2，而鈷和 二氧化硅不發(fā)生反應(yīng)，即鈷和二氧化硅不會(huì)發(fā)生化學(xué)的鍵合或者物理聚集，因此鈷能輕易 地從二氧化硅表面除去；
淀積的鈦薄膜層覆蓋在源區(qū)304、浮柵303、漏區(qū)305、側(cè)墻302和隔離槽306的表 面，所述側(cè)墻302和隔離槽306的表面為二氧化硅，所述源區(qū)304、浮柵303和漏區(qū)305的表 面為硅，在退火過程中，硅和鈷發(fā)生反應(yīng)生成CoSi2，再用化學(xué)方法刻蝕掉沒有發(fā)生反應(yīng)的 金屬鈷，將鈷的硅化物留在了硅的表面，因此，接觸形成工藝后，在源區(qū)304和漏區(qū)305的表 面以及浮柵303的上表面形成硅化物層307。 之后，淀積阻擋層308，該阻擋層308覆蓋在上述硅化物層307、側(cè)墻302和隔離槽 306的表面上，如圖2b所示； 所述淀積阻擋層308的工藝?yán)绮捎没瘜W(xué)氣相淀積法；
所述阻擋層308為一層氮化硅。 接下來采用本發(fā)明的高深寬比間隙摻雜層間介質(zhì)的填充方法完成襯基上元件之 間層間介質(zhì)的填充，包括以下步驟 步驟l，采用高密度等離子體化學(xué)氣相淀積法(HDPCVD)淀積氧化膜309，該氧化膜 309填充襯基上元件之間的間隙，如圖2c所示； 高密度等離子體化學(xué)氣相淀積法能在較低的淀積溫度下制備出能夠填充高深寬 比間隙的膜，并且無空洞形成； 本發(fā)明用高密度等離子體化學(xué)氣相淀積法淀積的氧化膜填充襯基上元件之間的 間隙，由于用高密度等離子體化學(xué)氣相淀積法淀積的氧化膜能很好地填充高深寬比間隙， 而且不在高深寬比間隙內(nèi)形成空洞，因此能有效防止具有高深寬比的相鄰兩浮柵之間的間 隙內(nèi)形成空洞； 所述氧化膜309為二氧化硅； 步驟2，在上述氧化膜上淀積摻雜氧化物； 所述淀積摻雜氧化物常采用常壓化學(xué)氣相淀積法； 所述摻雜方法是在反應(yīng)氣體(硅烷SiH4和氧氣02)中加入PH3和B203 ; 所述摻雜氧化物為硼磷硅玻璃； 采用摻雜氧化物作層間介質(zhì)可提高層間介質(zhì)的介電特性； 步驟3，平坦化上述摻雜氧化物，在所述氧化膜309上形成摻雜氧化物層310，如圖 2d所示； 所述平坦化摻雜氧化物的工藝?yán)缁瘜W(xué)機(jī)械平坦化(CMP)。 本發(fā)明高深寬比間隙摻雜層間介質(zhì)的填充方法先用高密度等離子體化學(xué)氣相淀 積法淀積氧化膜309，以該氧化膜309填充元件之間的間隙，再在所述氧化膜309上淀積摻 雜氧化物，即本發(fā)明高深寬比間隙摻雜層間介質(zhì)的填充方法采用氧化膜309和摻雜氧化物 作填充元件之間間隙的層間介質(zhì)。 對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中需要用摻雜氧化物作層間介質(zhì)填充具有高深寬比間隙的工藝，都 可采用本發(fā)明高深寬比間隙摻雜層間介質(zhì)的填充方法來實(shí)施完成，不局限于OTP結(jié)構(gòu)制作 工藝。
權(quán)利要求
一種高深寬比間隙摻雜層間介質(zhì)的填充方法，其特征在于，包括以下步驟采用高密度等離子體化學(xué)氣相淀積法淀積氧化膜填充高深寬比間隙；在上述氧化膜上淀積摻雜氧化物。
2. 如權(quán)利要求1所述的高深寬比間隙摻雜層間介質(zhì)的填充方法，其特征在于，所述摻 雜氧化物為硼磷硅玻璃。
3. 如權(quán)利要求2所述的高深寬比間隙摻雜層間介質(zhì)的填充方法，其特征在于，采用常 壓化學(xué)氣相淀積法淀積硼磷硅玻璃。
4. 如權(quán)利要求1所述的高深寬比間隙摻雜層間介質(zhì)的填充方法，其特征在于，還包括 平坦化所述摻雜氧化物的步驟。
5. 如權(quán)利要求4所述的高深寬比間隙摻雜層間介質(zhì)的填充方法，其特征在于，所述平 坦化步驟采用化學(xué)機(jī)械平坦化工藝。
全文摘要
本發(fā)明的高深寬比間隙摻雜層間介質(zhì)的填充方法包括以下步驟采用高密度等離子體化學(xué)氣相淀積法淀積氧化膜填充高深寬比間隙；在上述氧化膜上淀積摻雜氧化物。本發(fā)明的高深寬比間隙摻雜層間介質(zhì)的填充方法改善了摻雜層間介質(zhì)填充高深寬比間隙的工藝，提高了半導(dǎo)體器件的性能。
文檔編號(hào)H01L21/02GK101740377SQ20091019943
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月26日
發(fā)明者劉正超, 孫凌, 時(shí)延, 智曉愿, 黃慶豐 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司