控制bpsg膜的回流行为及其制作的器件的利记博彩app
【专利摘要】本发明涉及控制BPSG膜的回流行为及其制作的器件。一种沉积绝缘层的方法包括通过使用处于第一流率的硅源和处于第二流率的掺杂剂源沉积硅酸盐玻璃层而在特征的侧壁之上执行一次沉积。掺杂剂源的流量与硅源的流量的比值是第一比值。方法进一步包括通过增加相对于掺杂剂源的流量的硅源的流量在特征的侧壁之上执行二次沉积。掺杂剂源的流量与硅源的流量的比值是低于第一比值的第二比值，并且在执行二次沉积之后停止硅源的流量。在停止硅源的流量之后执行回流工艺。在回流工艺之后，特征的侧壁之上的硅酸盐玻璃的层的厚度的变化在1％到20％之间。
【专利说明】
控制BPSG膜的回流行为及其制作的器件
技术领域
[0001]本发明总体上涉及电子器件，并且在具体的实施例中涉及控制BPSG膜的回流行为及其制作的器件。
【背景技术】
[0002]半导体按比例缩小已经导致具有非常小的特征和增加的复杂性的器件。现在许多集成电路具有诸如显著地低于微米宽的迹线或沟槽的特征。尽管特征尺寸上的减小允许更高的器件密度、更复杂的电路、更低的操作功耗和更低的成本，然而更小的几何结构也造成新问题或者使过去针对更大的几何结构已经解决的问题再恢复。
[0003]在许多这种应用中，氧化硅被用作绝缘层。例如，氧化硅频繁地被用作金属化层下方和有源器件区域上方的前金属电介质(PMD)层。这种PMD层被沉积在金属线下方的栅极线之上。
[0004]通常通过热氧化或者通过使用化学气相沉积(CVD)工艺或等离子体增强CVD工艺沉积氧化硅。在CVD工艺中，使包含硅的气体与包含氧的气体反应导致氧化硅的形成。可以使用温度、压强、反应物气体流率和等离子体功率的组合控制反应速率并且由此控制CVD工艺的沉积的速率。CVD工艺导致氧化硅的形成，该氧化硅被加热以形成硅酸盐玻璃层。沉积的氧化硅的回流导致沉积的氧化物的平坦化。
[0005]硼和磷被引入到硅酸盐玻璃层中以形成掺杂的硅酸盐玻璃(BPSG)以改善BPSG膜的回流和吸杂行为。然而，取决于期望的应用，利用BPSG的制造仍然造成很多问题。制造挑战的一个示例是BPSG膜的过度回流，例如，导致密集间距的栅极线之间难以形成良好的接触。另一示例是在保持沟槽填充工艺的热积存在最小的同时，以无空洞的方式完全地填充窄沟槽的能力。
【发明内容】
[0006]根据本发明的实施例，一种用于沉积绝缘层的方法包括通过使用处于第一流率的硅源和处于第二流率的掺杂剂源沉积硅酸盐玻璃的层而在特征的侧壁之上执行一次沉积。掺杂剂源的流量与硅源的流量的比值是第一比值。方法进一步包括通过增加相对于掺杂剂源的流量的娃源的流量而在特征的侧壁之上执行二次沉积。掺杂剂源的流量与娃源的流量的比值是低于第一比值的第二比值，并且在执行二次沉积之后停止硅源的流量。在停止流量之后执行回流工艺。在回流工艺之后，特征的侧壁之上的硅酸盐玻璃的层在厚度上的变化在I %到20%之间。
[0007]根据本发明的实施例，一种用于沉积绝缘层的方法包括通过使用处于第一流率的硅源和处于第二流率的掺杂剂源沉积硅酸盐玻璃的层而执行一次沉积。掺杂剂源的流量与硅源的流量的比值是第一比值。方法进一步包括通过增加相对于掺杂剂源的流量的硅源的流量而执行二次沉积。掺杂剂源的流量与硅源的流量的比值是低于第一比值的第二比值。针对第一持续时间执行一次沉积并且针对第二持续时间执行二次沉积。第二持续时间少于第一持续时间，其中第一持续时间在8s到300s之间并且其中第二持续时间大于3s。方法进一步包括在执行二次沉积之后停止娃源的流量。
[0008]根据本发明的实施例，一种形成包括绝缘层的器件的方法包括:提供包括第一特征的第一晶圆，以及使用包括沉积步骤以及随后的终止步骤的沉积工艺的第一工艺菜单而在第一特征之上沉积绝缘层。沉积步骤包括使用硅源、氧源和掺杂剂源，其中在终止步骤期间将掺杂剂源关断。方法进一步包括将第一晶圆退火以回流绝缘层。在退火期间，在第一特征处以第一回流率回流绝缘层的材料。方法进一步包括将用于沉积工艺的第一工艺菜单改变成第二工艺菜单，以及提供包括第二特征的第二晶圆。方法进一步包括使用包括沉积步骤以及随后的终止步骤的沉积工艺的第二工艺菜单而在第二特征之上沉积绝缘层。在第二工艺菜单中用于终止步骤的时间大于在第一工艺菜单中用于终止步骤的时间。方法进一步包括将第二晶圆退火以回流绝缘层。在退火期间，绝缘层的材料以第二回流率回流，并且第二回流率小于第一回流率。
[0009]在本发明的另一实施例中，一种半导体器件包括:具有侧壁的结构，以及在该结构的侧壁之上布置的回流的绝缘层。回流的绝缘层的厚度沿着侧壁以1%到10%变化。
[0010]在本发明的另一实施例中，一种用于形成硼磷硅玻璃(BPSG)膜的方法包括使用用于第一工艺时间的第一工艺参数组使用正硅酸乙酯(TEOS)和第一掺杂剂源沉积BPSG的层。第一掺杂剂源的流量与TEOS的流量的比值是第一比值。方法进一步包括:通过减少第一掺杂剂源的流量至少50%并且增加TEOS的流量至少10%，使用用于第二工艺时间的第二参数组，增加相对于第一掺杂剂源的流量的TEOS的流量。第一掺杂剂源的流量与TEOS的流量的比值是低于第一比值的第二比值。针对第一持续时间执行沉积并且针对第二持续时间执行该增加。第二持续时间小于第一持续时间。第一持续时间在8s到300s之间，并且其中第二持续时间大于3s。方法进一步包括在增加流量之后停止BPSG膜的沉积。
【附图说明】
[0011]为了更加完整地理解本发明及其优点，现在参考结合着附图的以下描述，其中:
[0012]图1A图示了使用现有技术工艺在衬底之上沉积的常规硼磷硅玻璃(BPSG)膜；
[0013]图1B图示了使用现有技术工艺在回流工艺之后的回流的BPSG膜；
[0014]图2A图示了工艺腔室的示意图，其中图2B图示了根据本发明的实施例的示意流程图；
[0015]图3A和图3B图示了使用本发明的实施例的在沉积和回流之后的BPSG膜的横截面图，其中图3B图示了图3A的一部分的放大图；
[0016]图4图示了根据本发明的实施例的使用图2的实施例形成的包括具有掺杂的膜和未掺杂的膜的保形BPSG膜的图案化的结构的示意性横截面；
[0017]图5A和图5B图示了根据本发明的实施例的使用图2的实施例形成的包括保形的BPSG膜间隔器的图案化的结构的示意性横截面，其中图5A图示了保形的BPSG膜而图5B图示了间隔器；
[0018]图6图示了根据本发明的实施例的包括保形的BPSG膜的半导体器件的横截面图；以及
[0019]图7A图示了根据本发明的实施例的垂直晶体管阵列的示意性横截面以及图7B图示了垂直晶体管的一个示例性实施例。
【具体实施方式】
[0020]图1A图示了使用现有技术工艺在衬底10之上沉积的常规硼磷硅玻璃(BPSG)膜20。在半导体工业中，BPSG膜被用作例如在晶体管的多晶硅栅极/互连层和晶体管的第一金属层之间的分离层。这种分离层通常被称为前金属电介质(PMD)层，因为它在沉积后端金属化的任意金属层之前沉积。PMD层被用于将第一沉积的金属层的部分与半导体衬底电隔离。常规工艺力求对沉积的BPSG膜20实现良好的平坦和间隙填充特性。
[0021]因此，沉积方法已经被开发以满足这些特性并且通常包括通过在它的回流温度以上加热它来平坦化该层，使得沉积的BPSG膜20作为液体流动。回流工艺使BPSG膜20能够填充具有高深宽比的小宽度的沟槽。
[0022]可以使用快速热处理(RTP)或者在干燥(例如，他或02)或潮湿(例如，水蒸气H2/02)周围环境中的常规熔炉实现用于回流BPSG膜20的加热。
[0023]可以通过将包含磷的源和包含硼的源连同包含硅和氧的源一起引入到工艺腔室内形成常规的BPSG膜20。磷酸三乙酯(TEPO)、亚磷酸三乙酯(TEP i)、磷酸三甲酯(TMOP)、亚磷酸三甲酯(TMPi)和类似的化合物可以被用作磷的源。相似地，硼酸三乙酯(TEB)、硼酸三甲酯(TMB)和类似的化合物可以被用作硼的源。
[0024]一般来说，表现出回流行为的掺杂的氧化物具有在4 %到9 %的范围内的磷和硼的组合的总掺杂。与磷相比，通常硼是回流性质的驱动剂。具有更高的磷浓度的二氧化硅被用来促进平坦化，但是对金属化不利，因为铝腐蚀。在沉积掺杂的氧化硅之后，后续的加热是必须的直到氧化物软化并且流动。
[0025]除硼浓度之外，还可以通过加热温度、加热时间、加热速率和加热的周围环境确定掺杂的二氧化硅的回流形貌。此外，对于回流性质，硼的含量或量(I到5%)是决定因素，因为其通过减少玻璃的粘滞性降低软化温度。
[0026]图1B图示了回流工艺之后的回流的BPSG膜20R。如在图1B中图示的，回流工艺平坦了沉积的BPSG膜20的上表面。进一步地，当在有纹理的表面(具有不平整或者图案化的表面定向)上沉积时，平坦工艺调整BPSG膜20的厚度。例如，回流的BPSG膜20R可能在开口的底部比在上表面更厚。在常规的工艺中，在侧壁的底部部分处的回流的BPSG膜20R的厚度比在侧壁的顶部部分的厚度至少厚20%，S卩al>1.2x a20
[0027]回流工艺也提供了其他重要功能。在回流期间，在下层衬底中的金属离子被BPSG膜20吸杂。例如，在回流期间，在衬底中的钠原子被吸杂到BPSG膜20中。进一步地，如果改变回流工艺，则可能必须调整BPSG膜20的刻蚀速率。
[0028]常规的工艺使用硼和磷的浓度以改善回流和移动离子的吸杂。例如，调整硼和磷的含量以改变回流、吸杂速率和刻蚀速率。
[0029]然而，对需要保形膜的一些应用来说，过多的回流是不合适的。使用常规的技术减少回流也可能减少由BPSG膜提供的掺杂剂吸杂的有效性同时在错误的方向上改变刻蚀速率。例如，减少回流工艺的热积存是减少回流的一种方式。然而，减少热积存也会减少移动离子的吸杂。因此，用于改变回流的独立的方式是有吸引力的解决方案。
[0030]改变回流行为的另一常规的方式涉及沉积另一未掺杂的覆盖层。然而，这种工艺改变了需要被刻蚀的BPSG膜的厚度。刻蚀工艺变得更加复杂，尤其是因为在未掺杂的覆盖层和下层掺杂的膜中刻蚀速率是不同的。增加BPSG膜的厚度还可能在制造期间引入其他问题。
[0031]因此，现有技术不能产生具有期望的回流、吸杂和刻蚀工艺复杂度并且不显著地改变膜厚度的膜。
[0032]通过提供用于沉积工艺的终止步骤，本发明的实施例克服了这些限制，该终止步骤被设计成减小回流工艺而不影响膜的刻蚀工艺和吸杂性质。因此，在各种实施例中，在BPSG沉积期间，修改终止步骤使得在停止硅源之前减少或者停止掺杂剂流量。从现有技术中修改终止步骤的时间以实现该修改。在备选的实施例中，还可以异位执行终止步骤，尽管这可能不是成本有效的。而且，在另一备选中，可以在同一腔室中使用等离子体工艺在BPSG顶上沉积薄等离子体氧化物。例如，等离子体的质量也可以用来改变回流的行为。
[0033]在现有技术工艺中，沉积工艺随后有短暂的终止工艺。设计该终止步骤使得在停止硅源之前首先停止掺杂剂流量。因此，在暴露的表面处的BPSG膜的少量的几个单层具有减少的掺杂剂浓度，这有助于避免吸收水汽。
[0034]在各种实施例中，将终止步骤修改变成二次沉积工艺，其中在终止步骤期间沉积绝缘材料的薄层。绝缘材料的薄层足以修改回流工艺但是不足以修改吸杂工艺和改变沉积的膜的刻蚀速率。
[0035]将使用图2描述根据本发明的实施例的形成BPSG膜的方法。将使用图3-图7描述使用该方法形成的结构器件。
[0036]图2A图示了工艺腔室的示意图。图2B图示了根据本发明的实施例的示意性工艺流程。
[0037]图2A是根据本发明的实施例而使用的化学气相沉积(CVD)系统的简化图。在一个或多个实施例中，CVD系统可以是亚大气压CVD(SA-CVD)系统并且被用来处理晶圆131。
[0038]在各种实施例中，在SA-CVD系统的工艺腔室121内执行图2A中图示的所有操作。在一个或多个实施例中，可以在从夹盘(chuck)129移除晶圆131之前执行图2A的所有操作。
[0039]SA-CVD系统包括用于接收将被沉积到晶圆131上的工艺气体的在工艺腔室121内的真空腔室。SA-CVD系统进一步包括流量控制122以控制到工艺腔室121中的气体的流量以及包括混合器123以在送到工艺腔室121中之前混合气体。在一些实施例中，可以省略混合器123并且可以将气体直接引入到工艺腔室121中。
[0040]可以加热工艺腔室121以确保只在工艺腔室121内而不在混合器123内触发反应。因此，在一些实施例中，可以通过包括加热元件的夹盘129加热晶圆131。备选地，可以提供分离的加热元件。
[0041]工艺腔室121可以包括多个入口以从混合器123接收气体。工艺腔室121可以包括多个传感器以获取关于晶圆131的位置、晶圆131的对准(如果必要)、晶圆131的温度和控制沉积工艺需要的其他信息的信息。
[0042]在一些实施例中，还可以将工艺腔室121耦合到等离子体生成腔室。例如，在一些实施例中，可以在引入到工艺腔室121中之前将一个或多个源离子化。在这种情况下，可以从等离子体生成腔室引入离子化的前体。
[0043]工艺腔室121可以包括用于按照需要提供清洁工艺腔室121所需的吹扫气体和其他气体的进气口 121-1N和出气口 121-0。如此，SA-CVD系统可以包括如在常规的系统中的任何特征。
[0044]SA-CVD系统可以包括多个气体源。可以在各种实施例中使用诸如氦气124的载气。诸如臭氧125的氧化源可以被用作氧化物质。在其他实施例中，可以使用包括氧气、N2O和NO的其他氧化源。在一个示例性实施例中，TEOS 126的源被用做硅源。备选地，可以在一些实施例中使用基于硅烷的化学物质。作为示例，掺杂剂源可以包括TEB 127和TEPO 128。
[0045]来自源的供给线向流量控制122提供反应气体和载气。流量控制被配置成调节各个源中的每个源的流量。在各种实施例中，流量控制122可以包括传感器、关断阀、质量流量控制器。在各种实施例中，流量控制122可以包括用于通过供给线测量和调节气体或液体的流量任意类型的控制器。
[0046]在一些实施例中，混合器123可以包括用于使诸如TEOS 126,TEB 127和TEPO 128的反应液体汽化的液体注射系统。可以将汽化的源与载气(氦气124)组合。在一些实施例中，可以将来自臭氧125的流量直接引入到工艺腔室121中而不混合以避免在到达工艺腔室121之前的任何反应。备选地，可以正好在进入工艺腔室121之前将臭氧125与反应混合物组入口 ο
[0047]在一个图示中，包括作为硅源的TEOS 126、作为硼源的TEB 127和作为磷源的TEPO128的混合物可以在混合器123中被混合。由于TEOS 126和TEPO 128是液体源，因此在与TEB127混合之前可以首先将它们汽化。可以使用锅炉或其他加热方法执行汽化。作为另一备选，液体可以作为精细的喷雾或雾被直接注射到氦气载气中并且被加热。
[0048]参考图2B，在方框101，开始沉积。在任何的必要清洁操作之后，将晶圆131装载到工艺腔室121中并且将工艺腔室加压和加热。例如，工艺腔室可以被加压到10Torr到500Torr，例如在一个示例中到200Torr。晶圆131可以被加热到大约400°C，例如在400°(:到500 °C之间。如果需要，可以执行腔室吹扫。
[0049]相应地，参考图2A，在工艺腔室121被加压到合适的压强以及晶圆131被带到沉积温度之后，来自混合器123的反应气体和氧化气体(臭氧125) —起被引入到工艺腔室121中。
[0050]参考方框102，一次沉积步骤导致BPSG膜的层在晶圆131的暴露的表面之上沉积。可以执行一次沉积步骤以便沉积具有良好一致性的高掺杂的BPSG膜。在各种实施例中，一次沉积步骤可以包括使用lOOOOsccm到20000sccm之间的氦气流率、5000sccm到lOOOOsccm之间的臭氧流率、100011^1]1到200011^1]1之间的TEOS流率、200mgm到800mgm之间的TEB流率、10011^111到20011^111之间的 TEPO 流率。
[0051]取决于被沉积的厚度以及选择的工艺条件，可以执行一次沉积1s到500s。另外，一次沉积导致沉积具有大约20nm到400nm的厚度的BPSG膜，例如在一个实施例中的40nm到10nm0
[0052]接下来参考方框103，一旦完成一次沉积，就执行二次沉积。在一个或多个实施例中，二次沉积可以是终止步骤。在该步骤期间，掺杂剂源被关断或被明显地减少。
[0053]可以执行二次沉积步骤以便沉积具有良好一致性的未掺杂的膜。在各种实施例中，二次沉积步骤可以包括使用lOOOOsccm至Ij20000sccm之间的氦气流率、5000sccm到lOOOOsccm之间的臭氧流率、1050mgm到2050mgm之间的TEOS流率以及没有TEB和TEPO的流量。
[0054]在各种实施例中，在二次沉积步骤期间的TEOS流率比在一次沉积步骤期间的TEOS流率高。在一个或多个实施例中，在二次沉积步骤期间的TEOS流率比在一次沉积步骤期间的TEOS流率至少高5%。在一个或多个实施例中，在二次沉积步骤期间的TEOS流率比在一次沉积步骤期间的TEOS流率至少高5%到20%。
[0055]在各种实施例中，在二次沉积步骤期间的TEB和TEPO的流率比在一次沉积步骤期间对应的TEB和TEPO的流率至少低50 %。在一个示例性实施例中，在二次沉积步骤期间的TEB和TEPO的流率是O %到I %，即可忽略。
[0056]然而，TEOS与TEB和TEPO的比值是更重要的参数。相应地，在一次沉积步骤期间的TEOS与TEB的比值和TEOS与TEPO的比值比在二次沉积步骤期间的TEOS与TEB的比值和TEOS与TEPO的比值高。因此，在一个实施例中，在二次沉积步骤中可以增加TEOS的流率而不关断硼源和磷源。在一个示例性实施例中，在二次沉积步骤期间关断TEPO和TEB。
[0057]取决于被沉积的厚度以及选择的工艺条件，可以执行二次沉积3s到20s。在一个或多个实施例中，可以执行二次沉积4s到8s，并且在一个示例中是大约6s。在各种实施例中，为了防止BPSG的回流，在二次沉积期间沉积的膜(即终止层)的厚度可以不取决于BPSG的厚度。
[0058]在各种实施例中，在二次沉积期间，在一次沉积步骤期间沉积的掺杂的BPSG膜之上沉积具有大约3nm到6nm的厚度的未掺杂的绝缘膜。在一个或多个实施例中，在一次沉积步骤期间沉积的掺杂的BPSG膜之上沉积具有大约5nm到6nm的厚度的未掺杂的绝缘膜。在一个或多个实施例中，未掺杂的绝缘膜多于几个单层。
[0059]在二次沉积工艺之后，关断TEOS的流量使得不再发生沉积。此外，如果认为需要，可以执行吹扫工艺。在为后续回流退火准备中可以将晶圆131从工艺腔室121中移除。在一些实施例中，还可以在同一工艺腔室121中执行回流退火。
[0060]接下来参考方框104，执行回流退火。在各种实施例中，可以在600°C到1000°C之间的温度下执行回流退火。如果上文描述的沉积步骤的热积存足以回流和吸杂移动离子，在一些实施例中可以省略回流退火。
[0061 ]图3A和图3B图示了使用本发明的实施例的沉积和回流之后的BPSG膜220的横截面图。图3B图示了图3A的一部分的放大图。
[0062]参考图3A，如在图2中描述的，BPSG膜220被沉积在衬底10之上并且回流。图3B图示了放大图并且示出了具有第一厚度t221的掺杂的膜221以及随后的具有第二厚度t222的未掺杂的膜222。在各种实施例中，第一厚度至少是第二厚度t222的10倍。在一个或多个实施例中，第一厚度t221是大约50nm到大约60nm而第二厚度t222是大约5nm到6nm。
[0063]因为二次沉积步骤的使用，所以例如与示出回流工艺之后的常规膜的图1B相比，在回流退火期间，BPSG膜220没有显著地回流。
[0064]在一个实施例中，有纹理的表面包括上表面，该上表面包括以小于60°的角度相交的脊。在回流工艺之后，BPSG膜的厚度在上表面之上以不超过在任意其他点处的BPSG膜的厚度的10%变化。在一个实施例中，在回流工艺之后，在侧壁上的BPSG膜的厚度的变化在I %到20%之间。
[0065]相应地，在窄的尖顶处的第一深度dl是在BPSG膜220的其他区域处的第二深度d2的5%以内，即便衬底10的表面可能包括以小于60°的角度α倾斜的平面，例如，在一个实施例中是30°到45°。在各种实施例中，第一深度dl与第二深度d2在厚度上的变化小于20%。在一个或多个实施例中，第一深度dl与第二深度d2在厚度上的变化在I %和20%之间。在一个或多个实施例中，第一深度dl与第二深度d2在厚度上的变化在0.1%和10%之间。在一个或多个实施例中，第一深度dl与第二深度d2在厚度上的变化在5%和10%之间。因此，由于受限制的回流，从而形成了具有最小变化的回流绝缘层。
[0066]图4图示了根据本发明的实施例的使用图2的实施例形成的包括具有掺杂的膜221和未掺杂的膜222的保形BPSG膜220的图案化的结构的示意性横截面。
[0067]参考图4，在衬底41之上形成图案化的结构30。作为一个图示，图案化的结构30可以是晶体管的栅极线。相邻的图案化的结构30之间的距离是节距p30。在图案化的结构30之上形成保形的结构的能力对在窄间距处形成多个图案化的结构30是关键的。
[0068]图5A和图5B图示了根据本发明的实施例的使用图2的实施例形成的包括保形的BPSG膜间隔器的图案化的结构的示意性横截面。图5A图示了保形的BPSG膜而图5B图示了间隔器。
[0069]参考图5A，在衬底51之上形成栅极线52。使用在图2中描述的本发明的实施例在栅极线52之上形成保形的BPSG膜。参见，示例，图4图示了一个这种实施例。可以使用各向异性刻蚀工艺刻蚀BPSG膜。因为之前保形地形成了 BPSG膜，所以各向异性刻蚀工艺足以形成间隔器。然而，如果在沟槽f2的底部处的厚度显著地大于栅极线52之上的厚度，则各向异性刻蚀将打开栅极线52并且可能刻蚀栅极线52材料的至少一部分。有利地，通过如在图5B中图示的保形的BPSG膜220的使用避免了这种问题。
[0070]图6图示了根据本发明的实施例的包括保形的BPSG膜220的半导体器件的横截面图。
[0071]参考图6，在衬底61中布置多个沟槽栅极63。晶体管包括耦合到多个接触焊盘65的多个源极区域64和在衬底61中形成的公共漏极区域。沟道区域62将源极区域64与漏极区域(衬底61)分离。形成具有更少的回流但是具有良好的吸杂以及刻蚀工艺复杂性的最小改变的保形的BPSG膜的能力能够容易地生产这种结构。
[0072]图7A图示了根据本发明的实施例的垂直晶体管阵列的示意性横截面以及图7B图示了垂直晶体管的一个示例性实施例。
[0073]在一个或多个实施例中，晶体管可以包括大量的沟槽132，在沟槽132中形成栅极线160。在各种实施例中，可以存在大于图示的栅极线160的数量的栅极线。例如，一些实施例可以包括1000-10000个栅极线。备选地，在一个实施例中，可以在衬底71之上形成多个栅极线160。通过接触(未示出)将多个栅极线160耦合到上层金属线。
[0074]通过绝缘材料172将栅极线160与源极164分离，在各种实施例中可以使用一次沉积工艺和二次沉积工艺将绝缘材料172形成为如上文所描述的保形的硼磷硅玻璃(BPSG)膜。在二次沉积工艺期间，调整沉积的终止以最小化BPSG层的回流。
[0075]在源极164的下方形成包括源极区域110的掺杂的区域。在不同的实施例中，掺杂的区域可以是P型或者η型的掺杂区域并且还可以包括掺杂的P阱或者η阱和阱内部的更高掺杂的η+或者ρ+区域，取决于阱和半导体掺杂剂。参考图7Α，在衬底71内嵌入多个源极区域110。在η沟道场效应晶体管的情况中，多个源极区域110由η型区域形成。在P沟道场效应晶体管的情况中，多个源极区域110由ρ型区域形成。
[0076]在半导体衬底71的背面处形成漏极150。在半导体衬底71的背面上形成用于漏极接触的厚的背面金属层182。
[0077]通过在衬底71中的金属层135将源极164耦合到对应的栅极区域。在一个或多个实施例中，金属层135可以包括钛/氮化钛金属阻挡衬垫堆叠以及随后的钨填充层。可以选择金属层135以提供到源极区域110的良好接触并且最小化肖特基接触电阻。在一个或多个实施例中，源极164可以包括铝。然而，在一些实施例中，源极164可以包括铜。
[0078]在源极164之上形成层级间绝缘电介质层168。在各种实施例中，层级间绝缘电介质层168可以包括氧化娃、氮化娃和其他合适的层级间电介质材料。
[0079]在层级间绝缘电介质层168之上形成金属层级层176。在各种实施例中，金属层级层176可以包括铜金属线。在金属层级层176之上形成钝化层178。在各种实施例中，钝化层178可以包括氧化硅层并且被设计成保护下方的金属化和器件。
[0080]该图示的实施例是沟槽栅极垂直晶体管的一种类型。在又一备选的实施例中，可以使用具有任意类型的结构的任意类型的功率晶体管。在一些实施例中，晶体管还可以在栅极线160之下包括附加的电极。然而，附加的电极可以被电耦合到栅极线自身或者被耦合到源极164使得负载晶体管是三端器件。
[0081]参考图7B，通过栅极电介质层95将多个栅极线160电容性地耦合到体区域120。形成沟道区域的体区域120是净掺杂与多个源极区域110相反的更低掺杂的区域。进一步地，栅极电介质层95可以包括诸如氧化硅或者氮化硅的氧化物层或者氮化物层。在一个实施例中，栅极电介质层95包括热氧化娃层。备选地，栅极电介质层95可以包括高k电介质层。
[0082]在各种实施例中，栅极电介质层95可以包括基于衬底15的衬底材料选择的合适的材料。例如，当衬底15的半导体衬底材料包括氮化镓(GaN)时，栅极电介质层95可以包括氧化铝、氧化钪、氧化镁、氧化钛、氧化給、氧化IL、氧化镧、氧化错、氧化镓、氮氧化镓、氮化娃、氧化硅等。
[0083]在一个或多个实施例中，体区域120可以被耦合到源极金属。多个栅极线160可以被绝缘材料172覆盖。漂移区域130被布置在体区域120的下方。在各种实施例中，漂移区域130具有与源极区域110相同的净掺杂类型。然而，漂移区域130是比源极区域110低的掺杂区域，以便引起横跨的电势降。横跨漂移区域130的电压降阻止了栅极电介质层95的击穿或损坏。
[0084]如前文所描述的，有利地，通过改变SA-CVD工艺的终止工艺改变了BPSG膜的回流。这种改变是成本有效的，因为它不引起或者需要其他工艺的任何显著改变。
[0085]尽管本发明的实施例已经被应用到BPSG膜的沉积，然而在其他实施例中可以被应用到诸如磷硅玻璃(PSG)、硼硅玻璃(BSG)、砷硅玻璃(AsSG)或者类似的膜的其他类型的玻璃。例如，可以使用一次沉积工艺以及随后的二次沉积工艺沉积PSG膜，在二次沉积工艺中如在上文的各种实施例中描述的，磷源被关断或减少。
[0086]尽管已经参考着说明性的实施例描述了该发明，然而并不旨在以限制性意义来解释该描述。说明性的实施例以及本发明的其他实施例的各种修改和组合对参考了本描述的本领域技术人员来说将是显而易见的。因此所附的权利要求旨在涵盖任何的任何这样的修改或者实施例。
【主权项】
1.一种用于沉积绝缘层的方法，所述方法包括: 通过使用处于第一流率的硅源和处于第二流率的掺杂剂源沉积硅酸盐玻璃层而在特征的侧壁之上执行一次沉积，其中所述掺杂剂源的流量与所述硅源的流量的比值是第一比值； 通过增加相对于所述掺杂剂源的流量的所述硅源的流量在特征的所述侧壁之上执行二次沉积，其中所述掺杂剂源的流量与所述硅源的流量的比值是低于所述第一比值的第二比值； 在执行所述二次沉积之后停止所述硅源的流量；以及 在停止所述流量之后执行回流工艺，其中在所述回流工艺之后，特征的所述侧壁之上的所述硅酸盐玻璃层的厚度的变化在I %到20%之间。2.根据权利要求1所述的方法，其中针对第一持续时间执行所述一次沉积并且针对第二持续时间执行所述二次沉积，其中所述第二持续时间少于所述第一持续时间，其中所述第一持续时间在8s到300s之间并且其中所述第二持续时间大于3s。3.根据权利要求1所述的方法，其中在所述一次沉积之后，所述硅酸盐玻璃层至少是10nm，并且其中在所述二次沉积期间沉积附加的玻璃层，其中所述附加的玻璃层包括Inm到I Onm之间的厚度。4.根据权利要求1所述的方法，其中在所述二次沉积期间增加所述流量包括减少所述掺杂剂源的流量。5.根据权利要求1所述的方法，其中在所述二次沉积期间增加所述流量包括停止所述掺杂剂源。6.一种用于沉积绝缘层的方法，所述方法包括: 通过使用处于第一流率的硅源和处于第二流率的掺杂剂源沉积硅酸盐玻璃层而执行一次沉积，其中所述掺杂剂源的流量与所述硅源的流量的比值是第一比值； 通过增加相对于所述掺杂剂源的流量的所述硅源的流量而执行二次沉积，其中所述掺杂剂源的流量与所述硅源的流量的比值是低于所述第一比值的第二比值，其中针对第一持续时间执行所述一次沉积并且针对第二持续时间执行所述二次沉积，其中所述第二持续时间少于所述第一持续时间，其中所述第一持续时间在8s到300s之间并且其中所述第二持续时间大于3s;以及 在执行所述二次沉积之后停止所述硅源的流量。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述硅酸盐玻璃包括硼磷硅玻璃(BPSG)。8.根据权利要求6所述的方法，其中针对在40s到10s之间的持续时间执行所述一次沉积并且其中针对在4s到I Os之间的持续时间执行所述二次沉积。9.根据权利要求6所述的方法，其中执行所述一次沉积50s并且执行所述二次沉积至少3s010.根据权利要求6所述的方法，其中在所述一次沉积之后，所述硅酸盐玻璃层至少是10nm，并且其中在所述二次沉积期间沉积附加的玻璃层，其中所述附加的玻璃层包括Inm到I Onm之间的厚度。11.根据权利要求6所述的方法，其中在所述二次沉积期间增加所述流量包括减少所述掺杂剂源的流量。12.根据权利要求6所述的方法，其中在所述二次沉积期间增加所述流量包括停止所述掺杂剂源。13.根据权利要求6所述的方法，其中在所述二次沉积期间增加所述流量包括增加所述娃源的流量。14.根据权利要求6所述的方法，其中所述掺杂剂源包括硼酸三乙酯(TEB)或硼酸三甲酯(TMB) 015.根据权利要求6所述的方法，其中所述掺杂剂源包括磷酸三乙酯(TEPO)、亚磷酸三乙酯(TEPi)、磷酸三甲酯(TMOP)、亚磷酸三甲酯(TMPi)中的一种或多种。16.根据权利要求6所述的方法，其中所述硅源包括正硅酸乙酯(TE0S)。17.根据权利要求6所述的方法，其中所述硅源包括硅烷。18.根据权利要求6所述的方法，其中沉积所述硅酸盐玻璃层进一步包括使氧化气体和载气流动。19.根据权利要求6所述的方法，进一步包括执行回流退火。20.根据权利要求6所述的方法，其中在包括以30°到60°之间的角度相交的脊的有纹理的表面上沉积所述绝缘层，其中在回流工艺之后，在所述有纹理的表面之上的所述绝缘层的厚度变化小于10 %。21.根据权利要求1所述的方法，其中在所述回流工艺之后在所述特征的所述侧壁之上的所述硅酸盐玻璃层的厚度的变化I %到10%之间。22.根据权利要求1所述的方法，其中在所述侧壁的底部部分处的所述硅酸盐玻璃层的厚度高于在所述侧壁的顶部部分处的所述硅酸盐玻璃层的厚度。23.根据权利要求1所述的方法，其中所述特征包括V形槽。24.根据权利要求1所述的方法，其中所述特征包括布置在半导体衬底之上的栅极线。25.根据权利要求1所述的方法，其中所述特征包括布置在半导体衬底之上的沟槽。26.一种形成包括绝缘层的器件的方法，所述方法包括: 提供包括第一特征的第一晶圆； 使用包括沉积步骤以及随后的终止步骤的沉积工艺的第一工艺菜单而在所述第一特征之上沉积绝缘层，其中所述沉积步骤包括使用硅源、氧源和掺杂剂源，其中在所述终止步骤期间将所述掺杂剂源关断； 将所述第一晶圆退火以回流所述绝缘层，其中，在所述退火期间，在所述第一特征处以第一回流率回流所述绝缘层的材料； 将用于所述沉积工艺的所述第一工艺菜单改变成第二工艺菜单； 提供包括第二特征的第二晶圆； 使用包括所述沉积步骤以及随后的所述终止步骤的所述沉积工艺的所述第二工艺菜单而在所述第二特征之上沉积绝缘层，其中在所述第二工艺菜单中的用于所述终止步骤的时间大于在所述第一工艺菜单中的用于所述终止步骤的时间；以及 将所述第二晶圆退火以回流所述绝缘层，其中，在所述退火期间，所述绝缘层的材料以第二回流率回流，并且所述第二回流率小于所述第一回流率。27.根据权利要求26所述的方法，其中在所述第一工艺菜单中用于所述终止步骤的时间在ls-3s之间，其中在所述第二工艺菜单中用于所述终止步骤的时间在4s-8s之间。28.—种半导体器件，包括: 包括侧壁的结构；以及 回流的绝缘层，布置在所述结构的所述侧壁之上，其中所述回流的绝缘层的厚度沿着所述侧壁以I %到10%变化。29.根据权利要求28所述的半导体器件，其中在所述侧壁的底部部分处的所述回流的绝缘层的厚度高于在所述侧壁的顶部部分处的所述回流的绝缘层的厚度。30.根据权利要求28所述的半导体器件，其中所述结构包括在半导体衬底上的V形槽。31.根据权利要求28所述的半导体器件，其中所述结构包括布置在半导体衬底之上的图案化的栅极线。32.根据权利要求28所述的半导体器件，其中所述结构包括布置在半导体衬底之上的沟槽。33.—种用于形成硼磷硅玻璃(BPSG)膜的方法，所述方法包括: 使用用于第一工艺时间的第一工艺参数组，使用正硅酸乙酯(TEOS)和第一掺杂剂源沉积BPSG层，其中所述第一掺杂剂源的流量与所述TEOS的流量的比值是第一比值； 使用用于第二工艺时间的第二参数组，通过减少第一掺杂剂源的流量至少50%并且增加TEOS的流量至少10%而增加相对于所述第一掺杂剂源的流量的所述TEOS的流量，其中所述第一掺杂剂源的流量与所述TEOS的流量的比值是低于所述第一比值的第二比值，其中针对第一持续时间执行所述沉积并且针对第二持续时间执行所述增加，其中所述第二持续时间小于所述第一持续时间，其中所述第一持续时间在8s到300s之间，并且其中所述第二持续时间大于3s;以及 在增加所述流量之后停止所述BPSG膜的沉积。34.根据权利要求33所述的方法，其中所述第一工艺时间在40s到10s之间，并且所述第二工艺时间在4s到1s之间。35.根据权利要求33所述的方法，进一步包括在所述BPSG层的所述沉积期间使用第二掺杂剂源，其中在所述流量的所述增加期间停止所述第二掺杂剂源。36.根据权利要求35所述的方法，其中所述第一掺杂剂源包括硼酸三乙酯(TEB)或硼酸三甲酯(TMB)，并且其中所述第二掺杂剂源包括磷酸三乙酯(TEPO)、亚磷酸三乙酯(TEPi)、磷酸三甲酯(TMOP)、亚磷酸三甲酯(TMPi)中的一种或多种。37.根据权利要求33所述的方法，进一步包括执行回流退火。38.根据权利要求33所述的方法，其中在包括上表面的有纹理的表面上沉积所述BPSG膜，所述上表面包括以小于60°的角度相交的脊，其中在回流工艺之后，在所述上表面之上的所述BPSG膜的厚度变化小于10%。
【文档编号】H01L21/02GK105826185SQ201610046527
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年1月22日
【发明人】J·斯泰恩布伦纳, H·霍弗, H·休特, R·K·乔施, M·卡恩, M·珀尔齐尔, H·舍恩赫尔
【申请人】英飞凌科技奥地利有限公司