一種hdp工藝淀積sti薄膜時(shí)減少顆粒的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種HDP工藝淀積STI薄膜時(shí)減少顆粒的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]晶體管器件結(jié)構(gòu)中，淺溝槽隔離絕緣技術(shù)(STI)有隔斷相鄰器件和防止漏點(diǎn)的功能，在以線寬65納米/55納米的工藝流程中，這項(xiàng)工藝采用了高密度等離子體化學(xué)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(duì)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(zhì)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(zhì)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(shí)，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(nèi)累計(jì)沉積N片達(dá)到設(shè)定沉積膜厚后，工藝腔室執(zhí)行一次清洗，并以此反復(fù)循環(huán)，當(dāng)清洗結(jié)束后，需要通過預(yù)積淀(Precoat)來恢復(fù)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(yù)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(jī)臺(tái)上的上頂蓋3具有良好的結(jié)合能力，同時(shí)充當(dāng)了第二層USG薄膜2的過渡層，USG薄膜的材質(zhì)與實(shí)際硅片沉積薄膜的材質(zhì)相同，是預(yù)積淀工藝中的最主要的步驟。
[0005]在實(shí)際應(yīng)用中，采用HDP工藝填充淺溝槽時(shí)，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(jī)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(yù)積淀時(shí)，圓頂型的上頂蓋內(nèi)壁會(huì)連續(xù)均勻沉積SR0薄膜，之后USG薄膜會(huì)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(nèi)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(dá)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(huì)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(yù)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(qiáng)的薄膜，使預(yù)積淀的薄膜更致密均勻，然而高頻濺射工藝參數(shù)設(shè)定的過高對(duì)沉積薄膜會(huì)有一定的削薄作用。實(shí)際生產(chǎn)中，機(jī)臺(tái)進(jìn)行預(yù)積淀時(shí)，高頻濺射工藝參數(shù)設(shè)定的時(shí)間過早，或設(shè)定的時(shí)間過長，都會(huì)導(dǎo)致上述薄弱位置的SR0薄膜過薄，甚至無SR0薄膜，導(dǎo)致預(yù)積淀工藝中后期的USG薄膜與HDP機(jī)臺(tái)的上頂蓋的結(jié)合力變?nèi)?，?dāng)預(yù)積淀工藝結(jié)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(shè)定的高頻等離子濺射工藝參數(shù)過高對(duì)薄膜會(huì)有一定的削薄作用，導(dǎo)致HDP機(jī)臺(tái)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(shí)也增加了生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)控制的難度，嚴(yán)重時(shí)甚至造成產(chǎn)品的報(bào)廢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種HDP工藝淀積STI薄膜時(shí)減少顆粒的方法，通過優(yōu)化高頻濺射工藝參數(shù)，增強(qiáng)SR0薄膜與工藝腔室內(nèi)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(shù)問題，本發(fā)明提供了一種HDP工藝淀積STI薄膜時(shí)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(shí)間、第二高頻濺射時(shí)間以及第三高頻濺射時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)減少顆粒的方法，將SR0+USG薄膜結(jié)構(gòu)拆分為SR0+USG+USG薄膜結(jié)構(gòu)。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(shí)間上，縮小對(duì)SR0薄膜進(jìn)行高頻濺射的用時(shí)比例，延長USG薄膜進(jìn)行高頻濺射的時(shí)間。通過優(yōu)化高頻濺射工藝參數(shù)可以有效增強(qiáng)SR0薄膜與工藝腔室內(nèi)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(jī)臺(tái)生產(chǎn)的效率和產(chǎn)能，同時(shí)也降低生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)控制的難度。
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)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(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)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(shí)剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是本發(fā)明中HDP工藝淀積STI薄膜時(shí)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)前后的顆粒總數(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(shí)施方式】
[0024]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實(shí)施方式】加以