大尺寸金属结构的沟槽填充方法

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，尤其涉及一种大尺寸金属结构的沟槽填充方法。

背景技术

在半导体器件中通常具有各种金属结构，例如顶部金属层TM。在形成图形化的顶部金属层后需要通过填充工艺对器件的沟槽进行填充，在现有技术中常采用的填充方法是采用PEOX加SIN工艺或者HDP工艺来填充，PEOX加SIN工艺会在金属结构之间形成敞口状态，金属结构底部容易发生破裂,全部采用HDP填充工艺会带来电荷问题；一种改进方法是采用HDP加PETEOS工艺来填充，对比全部采用HDP填充，该方法减少了HDP制程带来的电荷问题，但这种方法的缺点是无法实现无孔填充，同时使填充后的形貌过高导致后续覆盖SIN产生间隙。这类问题对于顶部金属层为厚铝(超过14k)的情况下尤其突出，因此如何实现一种针对大尺寸金属结构的沟槽无孔填充方法是行业内面临的技术问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念,该简化形式的概念均为本领域现有技术简化，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为解决上述技术问题，本发明提供一种大尺寸金属结构的沟槽填充方法，包括如下步骤：

S1，执行半导体器件制造的前序步骤，形成图形化的顶部金属层；S2，采用PETEOS工艺沉积第一氧化膜；S3，采用HDP工艺沉积第二氧化膜；S4，采用PETEOS工艺沉积第三氧化膜。

优选地，所述顶部金属层的材料为铝。

优选地，所述顶部金属层的厚度大于14K埃。

优选地，所述顶部金属层的厚度为28K埃。

优选地，所述第一氧化膜厚度为4000至7000埃。

优选地，所述第一氧化膜厚度为7000埃。

优选地，所述第二氧化膜厚度为10000埃。

优选地，所述第三氧化膜厚度为4000埃。

与现有技术相比，本发明不但可以实现无孔填充，更重要是可以使填充后的器件形貌更平整有利于后续工艺SIN的沉积。

附图说明

本发明附图旨在示出根据本发明的特定示例性实施例中所使用的方法、结构和/或材料的一般特性，对说明书中的描述进行补充。然而，本发明附图是未按比例绘制的示意图，因而可能未能够准确反映任何所给出的实施例的精确结构或性能特点，本发明附图不应当被解释为限定或限制由根据本发明的示例性实施例所涵盖的数值或属性的范围。下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为实施例1中步骤S2后的器件局部示意图；

图2为实施例1中步骤S3后的器件局部示意图；

图3为实施例1中步骤S4后的器件局部示意图；

图4为实施例1中采用不同第一氧化膜厚度的器件局部电镜图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容充分地了解本发明的其他优点与技术效果。本发明还可以通过不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点加以应用，在没有背离发明总的设计思路下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明下述示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的具体实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性具体实施例的技术方案充分传达给本领域技术人员。

实施例1

本实施例提供一种大尺寸金属结构的沟槽填充方法，包括以下步骤：

S1，执行半导体器件制造的前序步骤，形成图形化的顶部金属层1。示例性的，顶部金属层1的材料为铝，其厚度超过14K埃，例如厚度为28K埃。

S2，如图1所示，采用PETEOS(等离子体增强正硅酸乙脂层)工艺沉积第一氧化膜2；优选地，第一氧化膜2厚度为4000至7000埃，更优地，第一氧化膜2厚度为7000埃；

S3，如图2所示，采用HDP(高密度等离子体化学气相沉积)工艺沉积第二氧化膜3；优选地，第二氧化膜3厚度为10000埃；

S4，如图3所示，采用PETEOS(等离子体增强正硅酸乙脂层)工艺沉积第三氧化膜4；优选地，第三氧化膜4厚度为4000埃。

上述方法中，通过步骤S2沉积第一氧化膜可以将结构底部垫高，同时可减轻后续步骤中等离子体对金属结构的损坏。然后通过步骤S3采用HDP工艺沉积第二氧化膜填平沟槽，因为金属结构的肩部A在HDP工艺步骤前已有一定厚度的TEOS,在HDP沉积过程中等离子体的溅射可以削掉金属结构的肩部A上的一部分TEOS使结构开口更大，填充得更快，完成沉积后的形貌也更平整；最后通过步骤S4沉积第三氧化层作为冒层(Cap)。

在本发明中如何搭配合适的第一氧化膜、第二氧化膜和第三氧化膜的厚度并有足够的工艺窗口，是本发明的难点之一。如图4(器件局部电镜图SEM)所示，上半图是第一氧化膜厚度为4000埃的情形，下半图是第一氧化膜厚度为7000埃的情形，其中下半图的形貌更佳。

除非另有定义，否则这里所使用的全部术语(包括技术术语和科学术语)都具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的意思相同的意思。还将理解的是，除非这里明确定义，否则诸如在通用字典中定义的术语这类术语应当被解释为具有与它们在相关领域语境中的意思相一致的意思，而不以理想的或过于正式的含义加以解释。

以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。