本發(fā)明屬于半導體，具體涉及一種免退火改善回流角的pecvd?psg/bpsg薄膜制備工藝。

背景技術：

1、隨著半導體器件尺寸的逐漸減小，第一層金屬前介電質（pmd）所要填充的孔洞寬度也越來越小，高寬比越來越大，填孔能力成為選用pmd薄膜的主要考慮參數(shù)。在半導體器件的制造中廣泛使用氧化硅作為絕緣層。多年來，用液態(tài)源例如四乙基正硅酸鹽（teos）沉積的摻雜硼和磷的硅酸鹽膜，例如硼磷硅酸鹽（bpsg）膜、或磷硅酸鹽（psg）膜，在硅氧化物膜中已成為首選，這是由于它們在玻璃回流時具有優(yōu)異的間隙填充能力。

2、psg/bpsg薄膜在先進的半導體器件尤其是動態(tài)隨機存儲器（dram）產(chǎn)品中主要作為pmd薄膜被廣泛應用。然而為了改善填孔后溝槽的平整度，一般會在長完psg/bpsg薄膜后會進行高溫退火，但高溫退火會給增加熱預算，并且有的前道層在高溫環(huán)境下會失效（前層金屬硅化物（silicide）等會在高溫下失效，同時高溫還會造成溝道摻雜離子漂移等現(xiàn)象），因此降低熱預算成為半導體器件一個極為重要的議題。硼和磷被引入到硅酸鹽玻璃層中以形成摻雜的硅酸鹽玻璃（bpsg）以改善bpsg膜的回流和吸雜行為。如現(xiàn)有中國專利文獻cn105826185a中報道了通過增加摻雜劑（如硼源類物質、磷源類物質等）含量來改善回流工藝，降低回流角，但仍然無法避免要經(jīng)過高溫退火工藝。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本發(fā)明通過對psg/bpsg薄膜制備等離子體增強化學氣相沉積（pecvd）工藝中溫度、壓力、功率等的條件優(yōu)化，達到降低反應速率（一般認為反應速率降低后，原子核在連續(xù)成膜過程中有更長的時間在表面流動，更有利填充），改善填充性能，減小回流角的目的，從而達到去掉退火工藝，顯著降低生產(chǎn)成本的目的。

2、本發(fā)明提供了一種免退火改善回流角的pecvd?psg/bpsg薄膜制備工藝，包括如下步驟：

3、s1、設置pecvd系統(tǒng)中加熱器的溫度為450-500℃，并將晶圓放置在加熱器上；

4、s2、將液源前驅體通入腔體中；所述液源前驅體為硅液源前驅體、磷液源前驅體的組合，或者為硅液源前驅體、磷液源前驅體、硼液源前驅體的組合；

5、s3、沉積：設置壓力為3-5?torr，極板間距為500-550?mils，功率為700-800?w下進行沉積；

6、s4、沉積結束后，將氮氣（n2）通入腔體內進行吹掃；

7、s5、吹掃結束后，抽出腔室中的殘留氣體，使腔室恢復真空狀態(tài)，取出相應psg/bpsg薄膜產(chǎn)品。

8、在本發(fā)明的一種實施方式中，加熱器的溫度具體可選470℃-490℃。

9、在本發(fā)明的一種實施方式中，硅液源前驅體可選teos。

10、在本發(fā)明的一種實施方式中，磷液源前驅體可選tepo。

11、在本發(fā)明的一種實施方式中，硼液源前驅體可選teb。

12、在本發(fā)明的一種實施方式中，液源前驅體為硅液源前驅體、磷液源前驅體的組合時，硅液源前驅體與磷液源前驅體的摩爾比為（10-20）：1；具體可選15:1。

13、在本發(fā)明的一種實施方式中，液源前驅體為硅液源前驅體、磷液源前驅體的組合時，控制硅液源前驅體引入腔體的流量為800-1000?mg/min，具體可選900?mg/min。

14、在本發(fā)明的一種實施方式中，液源前驅體為硅液源前驅體、磷液源前驅體的組合時，控制磷液源前驅體引入腔體的流量為40-60?mg/min，具體可選50?mg/min。

15、在本發(fā)明的一種實施方式中，液源前驅體為硅液源前驅體、磷液源前驅體、硼液源前驅體的組合時，硼液源前驅體、磷液源前驅體、硅液源前驅體的摩爾比為（2-5）：1：（10-15）；具體可選3.5：1：13。

16、在本發(fā)明的一種實施方式中，液源前驅體為硅液源前驅體、磷液源前驅體、硼液源前驅體的組合時，控制硼液源前驅體引入腔體的流量為120-150?mg/min，具體可選140?mg/min。

17、在本發(fā)明的一種實施方式中，液源前驅體為硅液源前驅體、磷液源前驅體、硼液源前驅體的組合時，控制磷液源前驅體引入腔體的流量為40-60?mg/min，具體可選50?mg/min。

18、在本發(fā)明的一種實施方式中，液源前驅體為硅液源前驅體、磷液源前驅體、硼液源前驅體的組合時，控制硅液源前驅體引入腔體的流量為700-800?mg/min，具體可選750?mg/min。

19、在本發(fā)明的一種實施方式中，s3中，具體設置壓力為3?torr，極板間距為500mils，功率為700?w。

20、在本發(fā)明的一種實施方式中，s4中，n2通入腔體的流量為3000-5000?sccm；具體可選4000?sccm。

21、本發(fā)明基于上述方法制備提供了一種金屬前介電質膜。

22、有益效果：

23、目前在化學氣相沉積（cvd）pmd薄膜制備領域，無純工藝改進的方案去掉退火步驟方案，本發(fā)明方案通過半導體器件的工藝配方（又稱recipe，包括了各種工藝步驟、參數(shù)和條件的詳細設置）的優(yōu)化，多種因素共同作用，實現(xiàn)了在去掉退火的情況下保證減小回流角、同時不影響其填充性能的效果。

技術特征：

1.?一種免退火改善回流角的pecvd?psg/bpsg薄膜制備工藝，其特征在于，包括如下步驟：

2.?根據(jù)權利要求1所述的一種免退火改善回流角的pecvd?psg/bpsg薄膜制備工藝，其特征在于，硅液源前驅體為teos，磷液源前驅體為tepo，硼液源前驅體為teb。

3.?根據(jù)權利要求1所述的一種免退火改善回流角的pecvd?psg/bpsg薄膜制備工藝，其特征在于，液源前驅體為硅液源前驅體、磷液源前驅體的組合時，硅液源前驅體與磷液源前驅體的摩爾比為（10-20）：1。

4.?根據(jù)權利要求1所述的一種免退火改善回流角的pecvd?psg/bpsg薄膜制備工藝，其特征在于，液源前驅體為硅液源前驅體、磷液源前驅體的組合時，控制硅液源前驅體引入腔體的流量為800-1000?mg/min。

5.?根據(jù)權利要求1所述的一種免退火改善回流角的pecvd?psg/bpsg薄膜制備工藝，其特征在于，液源前驅體為硅液源前驅體、磷液源前驅體的組合時，控制磷液源前驅體引入腔體的流量為40-60?mg/min。

6.?根據(jù)權利要求1所述的一種免退火改善回流角的pecvd?psg/bpsg薄膜制備工藝，其特征在于，液源前驅體為硅液源前驅體、磷液源前驅體、硼液源前驅體的組合時，硼液源前驅體、磷液源前驅體、硅液源前驅體的摩爾比為（2-5）：1：（10-15）。

7.?根據(jù)權利要求1所述的一種免退火改善回流角的pecvd?psg/bpsg薄膜制備工藝，其特征在于，液源前驅體為硅液源前驅體、磷液源前驅體、硼液源前驅體的組合時，控制硼液源前驅體引入腔體的流量為120-150?mg/min。

8.?根據(jù)權利要求1所述的一種免退火改善回流角的pecvd?psg/bpsg薄膜制備工藝，其特征在于，液源前驅體為硅液源前驅體、磷液源前驅體、硼液源前驅體的組合時，控制磷液源前驅體引入腔體的流量為40-60?mg/min。

9.?根據(jù)權利要求1所述的一種免退火改善回流角的pecvd?psg/bpsg薄膜制備工藝，其特征在于，液源前驅體為硅液源前驅體、磷液源前驅體、硼液源前驅體的組合時，控制硅液源前驅體引入腔體的流量為700-800?mg/min。

10.?根據(jù)權利要求1-9任一項所述的一種免退火改善回流角的pecvd?psg/bpsg薄膜制備工藝，其特征在于，s1中，加熱器的溫度為470℃-490℃；s3中，具體設置壓力為3?torr，極板間距為500?mils，功率為700?w。

技術總結
本發(fā)明公開了一種免退火改善回流角的PECVD?PSG/BPSG薄膜制備工藝，屬于半導體技術領域。本發(fā)明通過對BPSG/PSG工藝溫度（450?500℃）、壓力（3?5?torr）、極板間距（500?550?mils）、功率（700?800?w）的優(yōu)化配合，各關鍵條件共同作用，實現(xiàn)降低反應速率、改善填充性能、減小回流角的效果，從而達到去掉退火工藝，顯著降低生產(chǎn)成本的目的。

技術研發(fā)人員：石義,穆洪楊,劉田鵬,李康康
受保護的技術使用者：無錫邑文微電子科技股份有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/10