专利名称：晶片表面平面化的方法
技术领域：
本发明总地说来涉及一种用来使晶片表面平面化的方法，更具体地说，涉及一种在晶片表面形成硼磷硅酸盐玻璃(以下称为BPSG)膜从而可以防止晶体缺陷的方法。
随着半导体器件更高度地集成化，要形成多层的导体膜以保证更宽的有源区，这就导致台阶的增多。因此，就需要通用的晶片表面的平面化以进行后续的工作。典型地，以BPSG膜来实现这种类型的平面化工艺。
为了更好地理解本发明的背景技术，下面将对形成BPSG膜的传统方法予以描述。
首先，BPSG膜是在保持高浓度的硼和磷的同时采用等离子增强化学气相沉积(以下将称为PECVD)法或者常压化学气相沉积(以下将称为APCVD)法沉积在晶片上的。
然后，将沉积有BPSG膜的晶片放入加热到约800℃的扩散炉内。在扩散炉的温度升高到约850至900℃之后，在N2气气氛下进行流动热处理以使BPSG膜平面化。
在完成表面平面化之后，将扩散炉冷却到约650至800℃，将晶片从炉中取出。
然而，在以上述传统方式进行使BPSG膜平面化的这种流动热处理时，硼和磷这些为了改进流动性而过掺杂的杂质具有扩散到BPSG膜的表面之外的很强的趋势，从而，在流动热处理期间，在BPSG膜的表面上的杂质的浓度增加到大于饱和浓度。如果处于这一状态的晶片从高温炉中取出而放入室温，由于温度的陡降和大气中的水分的作用过饱和的杂质沉积成晶体形式。这些沉积在表面的晶体缺陷会产生严重的问题恶化导体之间的绝缘特性。
因此，本发明的一个目的是解决上述现有技术中存在的问题，并提供一种使BPSG膜平面化的方法，有助于制作半导体器件。
本发明的另一个目的是提供一种使BPSG膜平面化的方法，该方法在用于高杂质浓度的BPSG膜的平面化的流动热处理期间可避免在BPSG膜的表面形成晶体沉积。
本申请的发明人经过深入细致的研究，采取下述晶片表面平面化的方法实现了上述的目的，该方法包括以下步骤在晶片的表面上形成具有高浓度硼和磷的硼磷硅酸玻璃；在保持一低温和一低压的反应炉中对形成有硼磷硅酸玻璃的晶片进行热处理，以降低硼磷硅酸玻璃膜表面的硼和磷的浓度；通过在一较高温度下的热处理，使硼磷硅酸玻璃膜平面化；通过将预定的气体供入反应炉，在硼磷硅酸玻璃膜上生成一薄的氧化物保护膜；以及在一较低温度下对硼磷硅酸玻璃膜进行热处理。
根据本发明，当对用于晶片平面化的BPSG膜进行流动化处理时，通过采用低压化学气相沉积(以下将称为LPCVD)设备的三步热处理，可以避免晶体缺陷。
具体地说，首先以PECVD法或APCVD法在晶片表面沉积BPSG膜，同时保持硼和磷足够高的浓度，以提高平面化性能。典型地，硼的重量百分比浓度为4.5至5.5％，磷的重量百分比浓度为4.2至5.0％。
因为过掺杂以提高平面化特性的杂质，例如硼和磷，具有扩散到BPSG膜的表面之外的很强的趋势，所以在BPSG膜的表面，杂质的浓度很容易增加到高于饱和浓度。正如前文所述，当将晶片从高温扩散炉取出到室温时，由温度的陡降和空气中的水分的作用，过饱和杂质将沉积到BPSG膜表面的晶体上。为了防止晶体的沉积，根据本发明的第一热处理步骤，覆有BPSG膜的晶片首先放入一个保持在650-750℃的LPCVD设备中，并在同样的温度及10至100mTorr(毫乇)的压力下热处理40-100分钟。
这时，BPSG膜表面的硼和磷向外扩散出去，从而在BPSG膜表面上的杂质的浓度减少。结果，在进行用于平面化的流动处理时防止在BPSG膜的表面上杂质的浓度增加到大于饱和浓度。从BPSG膜的表面扩散出的硼和磷直接泵出炉外。
根据本发明的第二热处理步骤，炉温加热到850-900℃，然后，所获得的晶片在N2气氛下热处理约15至45分钟，使BPSG膜经历用于平面化的流动热处理。
最后，根据本发明的第三热处理步骤，表面平面化一完成，就供入N2O气和SiH2C12气，以生成厚度为100至200的氧化物保护膜。然后，在取出晶片之前，将炉温冷却到650-750℃。
如上所述，根据本发明，可以在下述三个方面避免BPSG膜的晶体缺陷。
首先，通过减小BPSG膜表面内硼和磷的浓度，可以减小BPSG膜表面上的晶体沉积，这是通过在保持低压的同时，在LPCVD设备中以约650-750℃的低温在一较长时间内对晶片进行热处理而实现的。
第二，通过刚好在平面化之后在BPSG膜的表面上生成氧化物保护膜，可以消除在BPSG膜表面上晶体沉积的可能性。为了平面化，低温热处理一完成，就将炉温升高到约850-900℃的温度，在此温度可以实现BPSG膜的流动热处理。为了生成氧化物膜采用了N2O气和SiH2C12气。
最后，在将晶片取出到室温之前，将炉温冷却至一较低温度，从而可以避免由于温度陡降和空气中的湿份造成的晶体沉积。
如上所述，根据本发明，通过避免在BPSG膜上形成晶体沉积，可以提高半导体器件的性能和产量，所述晶体沉积有碍于在后续工艺中器件图形的形成，并造成导体与导体间绝缘性的劣化。
已经以说明性的方式描述了本发明，但应当理解，所采用的术语的宗旨实际上用来描述而不是限定。
通过以上的教导可以作出本发明的多种修正和改型。可以理解，在后附权利要求的范围内，本发明在实践中可能不仅限于上面的文字描述。
权利要求
1.一种用于晶片表面平面化的方法，包括以下步骤在晶片的表面上形成具有高浓度硼和磷的硼磷硅酸玻璃膜；在一个保持一低温和一低压的反应炉中对形成有硼磷硅酸玻璃膜的晶片进行热处理，以降低在硼磷硅酸玻璃表面的硼和磷的浓度；通过在一较高温度下的热处理，使硼磷硅酸玻璃膜平面化；通过向上述反应炉中供入预定的气体，在硼磷硅酸玻璃膜上生成一薄的氧化物保护膜；以及在一较低温度下对硼磷硅酸玻璃膜进行热处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，硼和磷的重量百分比浓度范围分别是4.5至5.5％和4.2至5.0％。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述反应炉为低压化学气相沉积的反应炉。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述平面化步骤之前的所述处理步骤是在大约650-750℃的温度下进行的。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述的热处理步骤是在大约10至100mTorr范围的压力下进行的。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述的热处理步骤进行40至100分钟。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述的平面化步骤是在约850至950℃的温度下进行的。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述的平面化步骤是在N2气气氛下进行的。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述的平面化步骤进行15至45分钟。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述生成氧化物膜的步骤是在包含N2O和SiH2Cl2气的气氛下进行的。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述的最后热处理步骤是在约650-750℃的温度下进行的。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述氧化物膜厚度为100-200。
全文摘要
一种用于晶片表面平面化的方法，包括以下步骤在晶片的表面上形成具有高浓度硼和磷的BPSG膜；在一个保持低温和低压的反应炉中对形成有BPSG膜的晶片进行热处理，以降低在BPSG表面的硼和磷的浓度；通过在较高温度的热处理，使BPSG膜平面化；通过向上述反应炉中供入预定的气体，在BPSG膜上生成薄的氧化物保护膜；以及在较低温度对BPSG膜热处理，因而防止在膜的表面上形成晶体沉积，提高半导体器件的性能和产量。
文档编号H01L21/02GK1159489SQ9612156
公开日1997年9月17日 申请日期1996年12月16日 优先权日1995年12月16日
发明者朴仁玉, 郑永硕, 金义式 申请人:现代电子产业株式会社