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一種hdp工藝淀積sti薄膜時減少顆粒的方法

文檔序號:9549438閱讀:1924來源:國知局
一種hdp工藝淀積sti薄膜時減少顆粒的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于半導體制造技術領域,涉及一種HDP工藝淀積STI薄膜時減少顆粒的方法。
【背景技術】
[0002]晶體管器件結構中,淺溝槽隔離絕緣技術(STI)有隔斷相鄰器件和防止漏點的功能,在以線寬65納米/55納米的工藝流程中,這項工藝采用了高密度等離子體化學氣相沉積(HDP)工藝來填充所刻蝕出的淺溝槽。
[0003]HDP工藝具有優(yōu)良的填孔性,并且可在相對較低的溫度下填充深寬比大的間隙,且采用HDP工藝沉積的薄膜質量較好,未經(jīng)退火處理薄膜的濕法刻蝕速率與熱氧化硅接近,且雜質含量低,利于保證器件的工作范圍和穩(wěn)定性。
[0004]采用HDP工藝來填充所刻蝕出的淺溝槽時,一般采用每N(N = 4?20)片清洗一次的方式,即硅片在工藝腔室內累計沉積N片達到設定沉積膜厚后,工藝腔室執(zhí)行一次清洗,并以此反復循環(huán),當清洗結束后,需要通過預積淀(Precoat)來恢復工藝腔室的氣氛,為后續(xù)硅片沉積提供穩(wěn)定的氣氛。具體的,預積淀工藝包含淀積富硅氧化物薄膜1 (S1-RichOxide,SR0)和淀積未摻雜的娃玻璃薄膜2 (Undoped Silicate Glass,USG)兩步驟(如圖1所示),其中,SR0薄膜1與HDP機臺上的上頂蓋3具有良好的結合能力,同時充當了第二層USG薄膜2的過渡層,USG薄膜的材質與實際硅片沉積薄膜的材質相同,是預積淀工藝中的最主要的步驟。
[0005]在實際應用中,采用HDP工藝填充淺溝槽時,經(jīng)常遇到硅片表面存在顆粒的問題,顆粒顯埋伏狀,并在硅片上隨機分布,受影響的硅片以清洗后的前幾片硅片居多,以首片為主。
[0006]預積淀時,圓頂型的上頂蓋內壁會連續(xù)均勻沉積SR0薄膜,之后USG薄膜會在SR0薄膜上繼續(xù)沉積,由于SR0薄膜在上頂蓋上具有較好的粘附性,因而USG薄膜不容易從上頂蓋上掉下來形成埋伏顆粒。但是,除了上頂蓋之外,工藝腔室內還裸露許多部件與部件之間的交界面,例如:頂部噴嘴與上頂蓋之間的交界面,以及邊緣噴嘴與腔壁之間的交界面等。根據(jù)階梯覆蓋(Step Coverage)原理,階梯覆蓋取決于到達角度(Arriving angle)和源材料的表面迀移率。噴嘴與上頂蓋的材料相同,具有相同的表面迀移率,因此,相比上頂蓋,噴嘴和上頂蓋此類的交界處會成為薄膜沉積的薄弱位置,該位置不容易沉積薄膜。
[0007]此外,預積淀過程的高頻等離子濺射工藝(HF sputter)能削去沉積表面黏附力不強的薄膜,使預積淀的薄膜更致密均勻,然而高頻濺射工藝參數(shù)設定的過高對沉積薄膜會有一定的削薄作用。實際生產(chǎn)中,機臺進行預積淀時,高頻濺射工藝參數(shù)設定的時間過早,或設定的時間過長,都會導致上述薄弱位置的SR0薄膜過薄,甚至無SR0薄膜,導致預積淀工藝中后期的USG薄膜與HDP機臺的上頂蓋的結合力變弱,當預積淀工藝結束后,部分顆粒便從上頂蓋或腔壁掉落至硅片上,完成沉積工藝后便形成了埋伏的顆粒。
[0008]綜上,由于噴嘴和上頂蓋的交界面本身難以沉積薄膜,加上設定的高頻等離子濺射工藝參數(shù)過高對薄膜會有一定的削薄作用,導致HDP機臺中的薄弱位置的SRO薄膜難以沉積,在硅片上形成埋伏顆粒,上述問題不僅大大降低了生產(chǎn)的效率和產(chǎn)能,同時也增加了生產(chǎn)風險控制的難度,嚴重時甚至造成產(chǎn)品的報廢。

【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種HDP工藝淀積STI薄膜時減少顆粒的方法,通過優(yōu)化高頻濺射工藝參數(shù),增強SR0薄膜與工藝腔室內壁的粘附性,降低薄弱位置處USG薄膜掉落的概率,提高產(chǎn)品良率。
[0010]為了解決上述技術問題,本發(fā)明提供了一種HDP工藝淀積STI薄膜時減少顆粒的方法,其特征在于,包括以下步驟:
[0011]步驟S01,采用第一高頻濺射功率值淀積富硅氧化物薄膜,其中,所述第一高頻濺射功率值為0?1000W ;
[0012]步驟S02,采用第二高頻濺射功率值淀積未摻雜的硅玻璃薄膜,其中,所述第二高頻濺射功率值為0?1000W ;
[0013]步驟S03,采用第三高頻濺射功率值繼續(xù)淀積未摻雜的硅玻璃薄膜,其中,所述第三高頻濺射功率值為1000?2500W。
[0014]優(yōu)選的,采用第一高頻濺射時間、第二高頻濺射時間以及第三高頻濺射時間的比值為1:8:1。
[0015]優(yōu)選的,步驟S01中,采用第一高頻濺射淀積富硅氧化物薄膜的時間為20?40S。
[0016]優(yōu)選的,步驟S02中,采用第二高頻濺射淀積未摻雜的硅玻璃薄膜的時間為100?160So
[0017]優(yōu)選的,步驟S03中,采用第三高頻濺射淀積未摻雜的硅玻璃薄膜的時間為20?40S。
[0018]與現(xiàn)有的方案相比,本發(fā)明提供了一種HDP工藝淀積STI薄膜時減少顆粒的方法,將SR0+USG薄膜結構拆分為SR0+USG+USG薄膜結構。其中,淀積SR0薄膜采用較小的高頻濺射功率值,淀積USG薄膜拆分為較小的高頻濺射功率值和較大的高頻濺射功率值兩步;此外,在時間上,縮小對SR0薄膜進行高頻濺射的用時比例,延長USG薄膜進行高頻濺射的時間。通過優(yōu)化高頻濺射工藝參數(shù)可以有效增強SR0薄膜與工藝腔室內壁的粘附性,降低薄弱位置處顆粒掉落的概率,提高產(chǎn)品良率、穩(wěn)定性以及可靠性,提高機臺生產(chǎn)的效率和產(chǎn)能,同時也降低生產(chǎn)風險控制的難度。
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案,下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例,對于本領域普通技術人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1是現(xiàn)有HDP工藝淀積STI薄膜時剖面結構示意圖;
[0021]圖2是本發(fā)明中HDP工藝淀積STI薄膜時減少顆粒的方法的流程示意圖;
[0022]圖3是優(yōu)化高頻濺射工藝參數(shù)前后的顆??倲?shù)分布的示意圖;
[0023]圖4是優(yōu)化高頻濺射工藝參數(shù)前后的顆粒區(qū)域分布數(shù)量的示意圖。
【具體實施方式】
[0024]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚,下面將結合附圖對本發(fā)明的實施方式作進一步地詳細描述。本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以
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