專利名稱：溝槽與孔洞的構(gòu)造及其填充方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路工藝技術(shù)，特別涉及半導(dǎo)體集成電路，如動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(dynamic random access memory；DRAM)，所形成的無縫隙的(seamless)溝槽與孔洞，及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著集成電路集成度的增加，半導(dǎo)體工藝設(shè)計(jì)亦朝向縮小半導(dǎo)體元件尺寸以提高密度的方向發(fā)展，以目前廣泛使用的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器為例，64M DRAM工藝已從0.35μm轉(zhuǎn)換至0.3μm以下，而128M DRAM或256M DRAM則更朝向0.2μm以下發(fā)展。
電容器基本上是由隔著一絕緣物質(zhì)的兩導(dǎo)電層表面(即電極板)構(gòu)成，而電容器儲(chǔ)存電荷的能力系三種物理特征決定，即(1)絕緣物質(zhì)的厚度；(2)電極板的表面積；及(3)絕緣物質(zhì)的電性質(zhì)。
其中為了使存儲(chǔ)器電路能包含大量的存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)單元的基底面積必須不斷減少以提高密度，同時(shí)，存儲(chǔ)單元電容的電極板部分則仍必須有足夠的表面積以儲(chǔ)存充分的電荷。
一般而言，高密度存儲(chǔ)器具有兩種不同的電容器形成技術(shù)，其中一種為三維(three-dimension)的疊層電容(STCstacked capacitor cell)，另一種為溝槽式電容。例如皇冠狀(crown)疊層電容結(jié)構(gòu)，其利用硅晶片中存取裝置的上方空間來形成電容電極板，而溝槽式電容則利用基底有源區(qū)(activeregion)中的溝槽來形成電容儲(chǔ)存區(qū)。本發(fā)明的技術(shù)之一則是溝槽式電容技術(shù)的延伸。
然而，隨著DRAM工藝的持續(xù)縮小化，溝槽的孔徑大小亦隨之縮小，當(dāng)溝槽的長徑比(aspect ratio)大于4∶1時(shí)，就被認(rèn)定為高長徑比的溝槽；而當(dāng)溝槽的長徑比大于10∶1時(shí)，溝槽的填充將變得愈來愈困難。以傳統(tǒng)的沉積方式來填充溝槽時(shí)，在溝槽的頂端會(huì)有較厚的沉積物，因而阻擋沉積物往溝槽的底部擴(kuò)散；沉積物因此更加速在溝槽的頂端累積；如此惡性循環(huán)，往往在沉積物的內(nèi)部留下縫隙(seam)或空洞(void)，因此增加了溝槽式電容的阻抗；而在后續(xù)的回蝕刻或蝕刻工藝中，蝕刻液更可能會(huì)入侵到縫隙或空洞之中，而加大其范圍，最嚴(yán)重會(huì)使該裝置失效，而降低工藝的優(yōu)良率。
而本發(fā)明的特征之一，是提供一無縫隙的溝槽(trench)填充方式及填充物，以解決上述因填充物中的縫隙，而增加溝槽式電容的阻抗，甚至最嚴(yán)重會(huì)使裝置失效的問題。
即使忽略縫隙所帶來的問題，以傳統(tǒng)的填充方法所制造出的填充物，都是多晶形式的填充物，由于在晶界(grain boundary)區(qū)域，原子不規(guī)則的排列，造成載流子移動(dòng)時(shí)的阻礙，而使多晶材料的阻抗較同材質(zhì)的單晶材料大。
而本發(fā)明的特征之二，是提供一單晶結(jié)構(gòu)的填充物，近一步降低溝槽式電容的阻抗。
另一方面，同樣的問題也發(fā)生在孔洞的填充上。
隨著集成電路日趨精密與復(fù)雜化，為了能夠在有限的芯片表面上制作足夠的金屬內(nèi)連線，目前大多采用多層內(nèi)連線的立體結(jié)構(gòu)方式，以完成各個(gè)元件的連接，并以介電層來作為隔離各金屬內(nèi)連線的介電材料。在多重內(nèi)連導(dǎo)線的工藝中，除了需制作各層導(dǎo)線圖案之外，更需藉助接觸孔(contact)或孔洞(via)，以作為元件接觸區(qū)與導(dǎo)線之間，或是多層導(dǎo)線之間聯(lián)系的通道。
近年來，為配合元件尺寸縮小化的發(fā)展以及提高元件操作速度的需求，具有低電阻常數(shù)和高電子遷移阻抗的銅金屬，已逐漸被應(yīng)用來作為金屬內(nèi)連線的材質(zhì)，取代以往的鋁金屬工藝技術(shù)。其中配合銅金屬的嵌入式內(nèi)連線技術(shù)不僅可達(dá)到內(nèi)連線的縮小化并且可減少RC時(shí)間延遲，同時(shí)也解決了金屬銅蝕刻不易的問題，因此已成為現(xiàn)今多重內(nèi)連線主要的發(fā)展趨勢。
在現(xiàn)今半導(dǎo)體后段金屬化工藝中，盡管銅金屬的內(nèi)連線為主要的發(fā)展趨勢，但是在下層接觸孔的填充一般仍是使用鎢插塞，以避免破壞底下的半導(dǎo)體元件。雖然鎢的阻值較高，不適合做金屬連線，但由于鎢在高電流密度下有很好的抗電子遷移能力，而且和硅可形成很好的歐姆接觸，再加上LP-CVD技術(shù)的成功，使鎢插塞非常適合用于接觸孔與孔洞的填充。
然而，隨著半導(dǎo)體工藝的持續(xù)縮小化，孔洞的孔徑大小亦隨之縮小，隨著孔洞的長徑比持續(xù)增加，以CVD法來作鎢插塞的沉積時(shí)，就如同上述在填充溝槽時(shí)，往往在沉積物的內(nèi)部留下縫隙(seam)或孔洞(void)的問題，會(huì)同樣的發(fā)生。
而本發(fā)明的特征之三，是提供一無縫隙、與介電層有良好附著力、以及低阻抗的孔洞填充方式及填充物，以解決上述因填充物中的縫隙而帶來的孔洞的高阻抗的問題。
圖1A～1C顯示現(xiàn)有的溝槽填充步驟。首先，如圖1A所示，空溝槽140開孔于半導(dǎo)體襯底100上，填充物150，例如硅，沉積于溝槽的表面上；然后，如圖1B所示，隨著填充物150不斷增厚，在溝槽140的頂端有較厚的填充物150，因而阻擋填充物150往溝槽140的底部擴(kuò)散；最后，如圖1C所示，在填充物150內(nèi)，留下縫隙142。
美國專利第6,180,480號(hào)(Laertis Economikos等人)公開一種填充溝槽的工藝，如圖2A～2B所示。在圖2A中，空溝槽240開孔于半導(dǎo)體襯底200上，填充物250，例如鍺或是硅鍺合金，其內(nèi)有縫隙242；接著如圖2B所示，加熱半導(dǎo)體襯底200，使填充物250熔化成液體，而使縫隙242被填充物250填滿而消失。然而，在此工藝中，填充物250的熔點(diǎn)必須低于半導(dǎo)體襯底200的熔點(diǎn)，以免半導(dǎo)體襯底200被熔化，在材料的選擇上因此而受限；且固化后的填充物250仍為多晶材料，其阻抗仍大于同一材質(zhì)的單晶材料。
圖3中，顯示現(xiàn)有的鎢化學(xué)氣相沉積法來填充孔洞。在圖3A中，孔洞露出覆蓋半導(dǎo)體襯底300的介電層310。附著層320沉積于介電層310上與孔洞內(nèi)。一般而言，附著層320當(dāng)成鎢CVD的形核層(nucleation)使用的附著層，包括氮化鈦，其厚度約500～1500，其下厚度為100～500的附著用的薄鈦層。然后，鎢層360由CVD法沉積，并被回蝕刻，如圖3B所示，以形成鎢插塞。然而，此工藝系非常復(fù)雜、高成本、高孔洞(via)阻抗及對微粒難以控制。甚至，在孔洞的尺寸持續(xù)減小，造成孔洞的填滿更加困難。
圖4中，顯示公告號(hào)366581的中國臺(tái)灣專利申請案(顧子琨等人)，所公開的鎢插塞的方法，與圖3所顯示的方法相比較，是以一較薄，厚度為200～500的一硅化物層430，來取代圖3中較厚，厚度為600～2000的附著層320，其優(yōu)點(diǎn)為接觸硅化工藝可減少接觸阻抗與插塞(plug)阻抗。因使用較薄的附著層，附著層填滿小孔洞開口所造成的問題可獲得解決。然而隨著工藝持續(xù)縮小化，上述使用較薄的附著層所帶來的效應(yīng)，很快地就會(huì)被抵銷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種有效與具批量生產(chǎn)能力的溝槽與孔洞的構(gòu)造及其填充方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種無縫隙的溝槽填充方式及填充物，以解決上述因填充物中的縫隙，而增加溝槽式電容的阻抗，甚至最嚴(yán)重會(huì)使裝置失效的問題。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種單晶結(jié)構(gòu)的填充物，近一步降低溝槽式電容的阻抗。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種無縫隙的孔洞填充方式及填充物，以解決上述因填充物中的縫隙，而帶來的孔洞的高阻抗的問題。
根據(jù)本發(fā)明的上述目的，提供一種新的填充溝槽與孔洞的構(gòu)造與方法。一個(gè)半導(dǎo)體襯底上形成有空溝槽，在空溝槽內(nèi)填入有一單晶體；以及一形成有絕緣層的半導(dǎo)體襯底，在其絕緣層上形成有空孔洞孔，在孔洞孔內(nèi)，填入有一金屬硅化物晶須。在第一實(shí)施例中，一硅晶須填入柱狀的溝槽內(nèi)，作為溝槽式電容的電極板；在第二實(shí)施例中，一硅晶須填入瓶狀的溝槽內(nèi)，作為溝槽式電容的電極板；在第三實(shí)施例中，一金屬硅化物晶須填入孔洞內(nèi)，以導(dǎo)通連接該孔洞上下兩層金屬導(dǎo)線或?qū)ㄏ聦釉蛏蠈咏饘賹?dǎo)線。
而本發(fā)明引入一汽-液-固(vapor-liquid-solid)工藝，用以制造在本發(fā)明中填充溝槽與孔洞的晶須。該汽-液-固工藝顯示于圖5中。在圖5A中，在襯底500上形成材料570，材料570可以為元素、化合物、或混合物，可溶解其后所要生成的晶須材料的材質(zhì)；或是含有一材質(zhì)，可與其后導(dǎo)入的前驅(qū)體氣體行化學(xué)反應(yīng)，以生成所需的晶須材料。在圖5B中，加熱襯底500與材料570，并在材料570中導(dǎo)入含有其后所要生成的晶須材質(zhì)或含有其后所要生成的晶須材質(zhì)之一前驅(qū)體氣體(未顯示于圖中)，使材料570熔化并溶解前驅(qū)體氣體內(nèi)含的、或前驅(qū)體氣體行化學(xué)反應(yīng)所生成的其后所要生成的晶須的材質(zhì)，成為晶種572。而后形成晶須的方式可分為下列兩種(1)在圖5C中，持續(xù)導(dǎo)入前驅(qū)體氣體，使其后所要生成的晶須材質(zhì)溶解于晶種572的溶解度達(dá)到過飽和的程度，而于晶種572與襯底500的界面上析出單晶體的晶須580；在圖5D中，單晶體的晶須580持續(xù)生長，直到反應(yīng)終止。(2)持續(xù)導(dǎo)入前驅(qū)體氣體，使其后所要生成的晶須材質(zhì)溶解于晶種572，并與晶種572發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，以改變晶種572的材質(zhì)與性質(zhì)，例如電阻、熔點(diǎn)、或其它性質(zhì)；一直到晶種572的材質(zhì)達(dá)到工藝所需要的材質(zhì)后直接固化如圖5E所示，成為晶須590，并停止導(dǎo)入前驅(qū)體氣體。其中晶須580或晶須590的直徑控制于晶種572的量以及晶種572與襯底500、晶須580的接觸角(contact angle)。因此可以藉由調(diào)整晶種572的材質(zhì)與量，使本發(fā)明填充溝槽與孔洞的方法不僅僅適用于柱狀的溝槽與孔洞，更能適用于其它各種形狀，例如瓶狀的溝槽與孔洞。


為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下圖1A～1C與圖2A～2B為現(xiàn)有的填充溝槽工藝的剖面圖；圖3A～3B與圖4A～4B為現(xiàn)有的填充孔洞工藝的剖面圖；圖5A～5E為說明以汽-液-固工藝，來形成用以填充溝槽與孔洞的晶須過程的剖面圖；圖6A～6F為本發(fā)明的第一實(shí)施例的剖面圖；圖7A～7F為本發(fā)明的第二實(shí)施例的剖面圖；以及圖8A～8E為本發(fā)明的第三實(shí)施例的剖面圖。
其中溝槽與孔洞的其它構(gòu)造，例如溝槽的另一電極板與介電層等，因無關(guān)本發(fā)明的特征而未顯示于圖中。
附圖中的附圖標(biāo)記說明如下100半導(dǎo)體襯底 140空溝槽142縫隙 150填充物200半導(dǎo)體襯底 240空溝槽242縫隙 250填充物300半導(dǎo)體襯底 310介電層320附著層 360CVD鎢400半導(dǎo)體襯底 410介電層430硅化物層 460CVD鎢500襯底 570材料層572晶種 580晶須
590晶須 600半導(dǎo)體襯底640空溝槽 670晶種層672硅材料層 674金屬層680硅晶須 700半導(dǎo)體襯底740空溝槽 770晶種層772硅材料層 774金屬層780硅晶須 800半導(dǎo)體襯底840空孔洞孔 870晶種層872硅材料層 874金屬層880硅化物晶須具體實(shí)施方式
圖6A～6F顯示本發(fā)明的第一實(shí)施例中，以汽-液-固工藝在柱狀的溝槽內(nèi)填入單晶體的硅晶須。
現(xiàn)在請參考圖6A，顯示已形成有空溝槽的半導(dǎo)體襯底的一部分。其中半導(dǎo)體襯底600，優(yōu)選地由單晶硅所組成。溝槽640從半導(dǎo)體襯底600的表面開孔，延伸至半導(dǎo)體襯底600的內(nèi)部。
請參考圖6B，一硅材料層672以例如化學(xué)氣相沉積法(chemical vapordeposition；CVD)，以硅甲烷(SiH4)為反應(yīng)氣體，形成于溝槽640的表面上，硅材料層672可以只含有硅，也可以是摻雜有例如砷等的硅。
請參考圖6C，一金屬層674以例如化學(xué)鍍法(electroless plating)、物理氣相沉積法(physical vapor deposition，PVD)、或金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法(metal organic CVD，MOCVD)形成于硅材料層672的表面上，金屬層674的材質(zhì)可以有以下的選擇金、鎳、磷、或三者的任意組合。
請參考圖6D，以例如快速熱處理法(rapid thermal process，RPD)或傳統(tǒng)爐管加熱法實(shí)行熱處理，使硅材料層672與金屬層674熔化并聚集于空溝槽640的底部，成為晶種670。而晶種670最好足以完全覆蓋溝槽640最寬的截面積部分。熱處理的溫度范圍可以是500℃～1500℃。
請參考圖6E，將含有硅元素的前驅(qū)體氣體，例如流量為300SCCM～500SCCM，比例為約5∶1的四氯化硅與氫的混合氣體或二碘化硅的氣體(未顯示于圖中)，通入晶種670。此時(shí)前驅(qū)體氣體會(huì)行以下反應(yīng)或而生成硅，溶于晶種670中。溶于晶種670中的硅的溶解度達(dá)到過飽和的程度后，便在晶種670與溝槽640的界面上，以固體的形式析出，形成單晶體的硅晶須680。硅晶須680可以只含硅，亦可為固溶有例如砷等摻雜物的硅。
請參考圖6F，單晶體的硅晶須680長到需要的量例如填滿空溝槽640之后，反應(yīng)終止，并視需要以例如化學(xué)機(jī)械拋光法(chemical mechanicalpolishing，CMP)或是干蝕刻法去除晶種670與多余的硅晶須680。
圖7A～7F顯示本發(fā)明的第二實(shí)施例中，以汽-液-固工藝在瓶狀的溝槽內(nèi)填入單晶體的硅晶須。
現(xiàn)在請參考圖7A，顯示已形成有空溝槽的半導(dǎo)體襯底的一部分。其中半導(dǎo)體襯底700，優(yōu)選地由單晶硅所組成。溝槽740從半導(dǎo)體襯底700的表面開孔，延伸至半導(dǎo)體襯底700的內(nèi)部。
請參考圖7B，一硅材料層772以例如化學(xué)氣相沉積法，以硅甲烷為反應(yīng)氣體，形成于溝槽740的表面上，硅材料層772可以只含有硅，也可以是摻雜有例如砷等的硅。
請參考圖7C，一金屬層774以例如化學(xué)鍍法、物理氣相沉積法、或金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法形成于硅材料層772的表面上，金屬層774的材質(zhì)可以有以下的選擇金、鎳、磷、或三者的任意組合。
請參考圖7D，以例如快速熱處理法(rapid thermal process，RPD)或傳統(tǒng)爐管加熱法實(shí)行熱處理，使硅材料層772與金屬層774熔化并聚集于空溝槽740的底部，成為晶種770，而晶種770優(yōu)選地足以完全覆蓋溝槽740最寬的截面積部分。熱處理的溫度范圍可以是500℃～1500℃。
請參考圖7E，將含有硅元素的前驅(qū)體氣體，例如流量為300 SCCM～500SCCM，比例為約5∶1的四氯化硅與氫的混合氣體或二碘化硅的氣體(未顯示于圖中)，通入晶種770。此時(shí)前驅(qū)體氣體會(huì)進(jìn)行以下反應(yīng)或生成硅，溶于晶種770中。溶于晶種770中的硅的溶解度達(dá)到過飽和的程度后，便在晶種770與溝槽740的界面上，以固體的形式析出，形成單晶體的硅晶須780。硅晶須780可以只含硅，亦可為固溶有例如砷等摻雜物的硅。
請參考圖7F，單晶體的硅晶須780長到需要的量例如填滿空溝槽740之后，反應(yīng)終止，并視需要以例如化學(xué)機(jī)械拋光法(chemical mechanicalpolishing，CMP)或是干蝕刻法去除晶種770與多余的硅晶須780。
圖8A～8E顯示本發(fā)明的第三實(shí)施例中，以汽-液-固工藝在孔洞內(nèi)填入金屬硅化物晶須。
現(xiàn)在請參考圖8A，顯示已形成有空孔洞孔的半導(dǎo)體襯底的一部分。其中半導(dǎo)體襯底800，優(yōu)選地由單晶硅所組成。介電層810，包括二氧化硅、硼磷硅酸鹽玻璃(boro-phospho silicate glassBPSG)、硼硅酸鹽玻璃(boron-silicate glassBSG)、或磷硅酸鹽玻璃(phospho-silicate glassPSG)?？湛锥纯?40貫穿介電層810，以連接半導(dǎo)體襯底800或下層金屬層(未顯示于圖中)。
請參考圖8B，一硅材料層872以例如化學(xué)氣相沉積法，以硅甲烷為反應(yīng)氣體，形成于空孔洞孔840的表面上。
請參考圖8C，一金屬層874以例如化學(xué)鍍法、物理氣相沉積法、或金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法形成于硅材料層872的表面上，金屬層874的材質(zhì)可以有以下的選擇鈷、鈦、鎢、鎳、金、磷、或上述的任意組合。其中所沉積的硅材料層872與金屬層874的摩爾數(shù)比，例如金屬層874為鎳時(shí)優(yōu)選地為約1∶1，但是金屬可稍多于硅3％～6％左右，且沉積的硅材料層872與金屬層874的總體積優(yōu)選為約占空孔洞孔840體積的95％～98％。
請參考圖8D，以例如快速熱處理法或傳統(tǒng)爐管加熱實(shí)行熱處理，使硅材料層872與金屬層874發(fā)生化學(xué)反應(yīng)例如硅化反應(yīng)，并熔化并聚集于空孔洞孔840內(nèi)，成為晶種870。而且晶種870優(yōu)選地足以完全覆蓋空孔洞孔840最寬的截面積部分。熱處理的溫度范圍可以是500℃～1500℃。
將含有硅元素的前驅(qū)體氣體，例如流量為300SCCM～500SCCM，比例為約5∶1的四氯化硅與氫的混合氣體或二碘化硅的氣體(未顯示于圖中)，通入晶種870。此時(shí)前驅(qū)體氣體會(huì)進(jìn)行以下反應(yīng)或生成硅，溶于晶種870中，參與晶種870中的金屬成分的化學(xué)反應(yīng)例如硅化反應(yīng)，改變晶種870中的金屬硅化物的性質(zhì)，例如電阻、熔點(diǎn)以及其它性質(zhì)，并使晶種870成長到所需要的量。而上述過程亦可以逆向處理，亦即先使硅化物中的硅含量稍多于金屬，在通入金屬氣體使晶種870成長到所需要的量。
請參考圖8E，晶種870中的金屬硅化物的成分達(dá)到所需要的成分之后，晶種870便立即固化，形成金屬硅化物晶須880，并停止導(dǎo)入前驅(qū)體氣體，并視需要以例如化學(xué)機(jī)械拋光法或是干蝕刻法多余的金屬硅化物晶須880。金屬硅化物晶須880的材質(zhì)可以擇自鈷的硅化物、鈦的硅化物、鎢的硅化物、鎳的硅化物；或上述金屬任意組合的金屬硅化物。
本發(fā)明以一晶須，填充于溝槽與孔洞中。其制造方式，是以汽-液-固工藝，在溝槽內(nèi)長出可固溶有例如砷等摻雜物的單晶體硅晶須；在孔洞內(nèi)長出金屬硅化物晶須。在汽-液-固工藝中，晶須硅直接以固體的形式在溝槽或孔洞的底部生成，因此可在溝槽與孔洞內(nèi)長出無縫隙的填充物，不但能夠解決因溝槽與孔洞的尺寸不斷縮小，所帶來的填充困難的問題，且以單晶填充物取代傳統(tǒng)的多晶填充物，更能進(jìn)一步降低溝槽式電容的阻抗。
雖然本發(fā)明已以其優(yōu)選實(shí)施例公開如上，但是其并非用以限定本發(fā)明，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可作些許的更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以所附的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種填充溝槽的方法，適用于一形成有空溝槽的半導(dǎo)體襯底，包括下列步驟(a)于該空溝槽表面上，形成一第一材料；(b)于形成有該第一材料的該空溝槽表面上，形成一第二材料；(c)施行熱處理，將形成于該空溝槽表面上的該第一材料與該第二材料熔化、聚集于該空溝槽的底部，成為一晶種；以及(d)將一前驅(qū)體氣體通入聚集于該空溝槽的底部的該晶種的表面上，以形成一第三材料填充該空溝槽。
2.如權(quán)利要求1所述的填充溝槽的方法，其中該空溝槽，還包括一介電層形成于該空溝槽的表面。
3.如權(quán)利要求1所述的填充溝槽的方法，其中步驟(a)中，該第一材料，選自下列所組成的組純硅材料層、以及摻雜砷的硅材料層。
4.如權(quán)利要求1所述的填充溝槽的方法，其中步驟(b)中，該第二材料的材質(zhì)，選自下列所組成的組金、鎳、以及磷。
5.如權(quán)利要求1所述的填充溝槽的方法，其中步驟(c)中的熱處理溫度為500℃～1500℃。
6.如權(quán)利要求1所述的填充溝槽的方法，其中步驟(d)中的該前驅(qū)體氣體，是含有硅元素的氣體。
7.如權(quán)利要求6所述的填充溝槽的方法，其中該前驅(qū)體氣體，選自下列所組成的組氫氣與四氯化硅的混和氣體、以及二碘化硅氣體。
8.如權(quán)利要求1所述的填充溝槽的方法，其中步驟(d)中，該第三材料的材質(zhì)，選自下列所組成的組純硅、固溶有磷的硅、固溶有砷的硅、以及固溶有磷與砷的硅。
9.如權(quán)利要求1所述的填充溝槽的方法，其中步驟(d)中，該第三材料的結(jié)晶型態(tài)是晶須。
10.如權(quán)利要求1所述的填充溝槽的方法，其中步驟(d)中，還包含除去該第三材料多余的部分與該晶種。
11.一種填充孔洞的方法，適用于一形成有空孔洞孔的半導(dǎo)體襯底，包括下列步驟(a)于該空孔洞孔表面上，形成一硅層；(b)于形成有上述硅材料層的該空孔洞孔表面上，形成一第一材料；(c)施行熱處理，使該空孔洞孔表面上的該硅層與該第一材料，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并且熔化、聚集于該空孔洞孔的底部，成為一晶種；以及(d)將一前驅(qū)體氣體，通入聚集于該空孔洞孔的底部的該晶種的表面上，以形成一第二材料，填充該空孔洞孔。
12.如權(quán)利要求11所述的填充孔洞的方法，其中步驟(b)中，該第一材料的材質(zhì)，選自下列所組成的組鈷、鈦、鎢、鎳、金、以及磷。
13.如權(quán)利要求11所述的填充孔洞的方法，其中步驟(c)中的熱處理溫度為500℃～1500℃。
14.如權(quán)利要求11所述的填充孔洞的方法，其中步驟(d)中的該前驅(qū)體氣體，是含有硅原子的氣體。
15.如權(quán)利要求14所述的填充孔洞的方法，其中該氣體，選自下列所組成的組氫氣與四氯化硅的混和氣體、以及二碘化硅氣體。
16.如權(quán)利要求11所述的填充孔洞的方法，其中步驟(d)中，該第二材料的材質(zhì)，選自下列所組成的組鈷的硅化物、鈦的硅化物、鎢的硅化物、鎳的硅化物、以及上述金屬任意組合的金屬硅化物。
17.如權(quán)利要求11所述的填充孔洞的方法，其中步驟(d)中，該第二材料的結(jié)晶型態(tài)為晶須。
18.如權(quán)利要求11所述的填充孔洞的方法，其中步驟(d)中，還包含除去該第二材料多余的部分。
19.一種無縫隙的溝槽的構(gòu)造，包含一半導(dǎo)體襯底，其表面上具有一空溝槽；及一單晶體，填充于該空溝槽內(nèi)。
20.如權(quán)利要求19所述的溝槽的構(gòu)造，其中還包含一介電層，位于該空溝槽內(nèi)，且介于該單晶體與半導(dǎo)體襯底之間。
21.如權(quán)利要求19所述的溝槽的構(gòu)造，其中上述單晶體是一晶須材料。
22.如權(quán)利要求21所述的溝槽的構(gòu)造，其中該晶須材料的材質(zhì)，選自下列所組成的組純硅、固溶有磷的硅、固溶有砷的硅、以及固溶有磷與砷的硅。
23.一種無縫隙的孔洞的構(gòu)造，包含一形成有介電層的半導(dǎo)體襯底，在其介電層上，具有一空孔洞孔；以及一晶須材料，填充于該空孔洞孔內(nèi)。
24.如權(quán)利要求23所述的孔洞的構(gòu)造，其中該晶須材料的材質(zhì)，選自下列所組成的組鈷的硅化物、鈦的硅化物、鎢的硅化物、鎳的硅化物、以及上述金屬任意組合的金屬硅化物。
全文摘要
本發(fā)明提供一種溝槽與孔洞的構(gòu)造及其填充方法，包括以下步驟。首先，提供一半導(dǎo)體襯底，表面形成有一空溝槽或空孔洞孔，于空溝槽表面上，形成一第一材料；于形成有第一材料的空溝槽表面上，形成一第二材料；施行熱處理，將形成于空溝槽表面上的第一材料與第二材料熔化、聚集于空溝槽的底部，成為一晶種；以及將一前驅(qū)體氣體通入聚集于空溝槽的底部的晶種的表面上，以形成一第三材料填充空溝槽。
文檔編號(hào)H01L21/30GK1490847SQ0214583
公開日2004年4月21日 申請日期2002年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月15日
發(fā)明者李興中, 羅建興 申請人:茂德科技股份有限公司