採用兩次氮化矽回刻來改善淺溝隔離頂角圓化的方法
2023-04-23 09:10:16
專利名稱：採用兩次氮化矽回刻來改善淺溝隔離頂角圓化的方法
技術領域：
本發明屬於半導體集成電路製造領域，尤其涉及一種採用兩次氮化矽回刻來改善 淺溝隔離頂角圓化的方法。
背景技術：
淺溝隔離(STI)廣泛應用於先進的邏輯電路工藝中。淺溝隔離的優劣會直接影響 到器件的特性，尤其是對於窄溝器件(narrow width device)更為顯著。由於STI角部的氧 化層厚度通常會比較薄，加之多晶矽電極會覆蓋在這個區域，導致電晶體的閾值電壓降低， 這通常稱之為「反窄溝效應」。為了避免上述情況的發生，常見的處理方式是將淺溝隔離角 部圓化(即修飾成圓角)。常規的角部圓化方法為幹法刻蝕形成淺溝隔離後，採用溼法刻 蝕襯墊氮化矽層下面的緩衝氧化層，形成切口 ；之後採用高溫熱氧化製備襯墊氧化層，形成 角部圓化。這種常規的方法需要很好的控制高溫熱氧化工藝，但是仍然會出現角部不夠圓 化的情況。另一方面，STI隔離工藝通常會採用氮化矽作為STI CMP(淺溝隔離化學機械拋 光)的停止層，氮化矽底角部分的輪廓會影響到後續氧化矽填充的形貌，如果形貌較差，那 麼在後續的膜層刻蝕工藝中，很容易引起刻蝕殘留的問題。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種採用兩次氮化矽回刻來改善淺溝隔離頂角 圓化的方法，該方法可以改善STI角部圓化輪廓，同時也改善了氧化矽填充後的形貌，從而 解決了後續工藝刻蝕殘留的問題。為解決上述技術問題，本發明提供一種採用兩次氮化矽回刻來改善淺溝隔離頂角 圓化的方法，包括如下步驟第一步，淺溝隔離刻蝕；第二步，緩衝氧化層切口刻蝕；第三步，氮化矽第一次回刻；第四步，在淺溝隔離露出的矽表面生長襯墊氧化層；第五步，氮化矽第二次回刻。和現有技術相比，本發明具有以下有益效果相對於常規的角部圓化方法，該方法 可以改善STI角部圓化輪廓，同時也改善了氧化矽填充後的形貌，從而解決了後續工藝刻 蝕殘留的問題。
圖1是本發明的工藝流程示意圖，其中圖IA是本發明第一步完成後STI的截面結 構示意圖；圖IB是本發明第二步完成後STI的截面結構示意圖；圖IC是本發明第三步完成 後STI的截面結構示意圖；圖ID是本發明第四步完成後STI的截面結構示意圖；圖IE是本 發明第五步完成後STI的截面結構示意圖；其中，1為矽襯底，2為緩衝氧化層，3為襯墊氮化矽層，4為緩衝氧化層切口，5為襯墊氧化層，6為氧化矽底部切口。圖2是採用本發明方法及傳統方法產生的STI形貌比較示意圖，其中圖2A表示採 用傳統方法(沒有用氮化矽回刻)，圖2B表示採用本發明氮化矽第一次回刻後的STI形貌。圖3是採用本發明方法及傳統方法產生的STI形貌比較示意圖，其中圖3A表示採 用傳統方法(沒有用氮化矽回刻)，圖3B表示採用本發明氮化矽第幾次回刻後的STI形貌。圖4是採用本發明方法及傳統方法產生的STI形貌比較示意圖，其中圖4A表示採 用傳統方法(沒有用氮化矽回刻)，圖4B表示採用本發明方法(採用氮化矽回刻)對刻蝕 殘留的影響。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的說明。本發明提供了一種採用兩次氮化矽回刻來改善淺溝隔離頂角部圓化的刻蝕殘留 的方法。相對於常規的角部圓化方法，該方法可以改善STI角部圓化輪廓，同時也改善了氧 化矽填充後的形貌，從而解決了後續工藝刻蝕殘留的問題。本發明主要的工藝流程包括如下步驟第一步，STI刻蝕。這步採用常規的STI刻蝕工藝。如圖IA所示，在矽襯底1上 生長緩衝氧化層2，在緩衝氧化層2上再沉積襯墊氮化矽層3，然後刻蝕形成STI ；第二步，緩衝氧化層切口刻蝕。如圖IB所示，這步採用稀釋的氫氟酸(濃度(HF 酸水)1 100-1 300)，用來刻蝕出緩衝氧化層2底部的缺口，形成緩衝氧化層切口4。第三步，氮化矽第一次回刻。如圖IC所示，這步工藝採用溼法刻蝕襯墊氮化矽層 3 (溼法刻蝕採用熱磷酸，溫度為100-120攝氏度，刻蝕時間為3-7分鐘)，其作用包括加大 氮化矽窗口而提高填溝能力；也會使氮化矽的底角形成切口，改善氧化矽填充後的形貌，從 而解決了後續工藝刻蝕殘留的問題；同時，這步工藝也會改善STI頂角的形貌，從而使STI 頂角角部圓化。第四步，襯墊氧化層生長。如圖ID所示，這步工藝採用高溫熱氧化工藝，在露出的 矽襯底1表面生長真正的襯墊氧化層5。該步驟採用的工藝溫度為800-1100°C，該襯墊氧 化層5的厚度為100-250埃。第五步，氮化矽第二次回刻。如圖IE所示，這步工藝採用溼法刻蝕襯墊氮化矽層 3 (溼法刻蝕採用熱磷酸，溫度為100-120攝氏度，刻蝕時間為3-7分鐘)，這步的主要作用 是進一步加大氮化矽底角的切口，形成明顯的氮化矽底部切口 6，從而改善氧化矽填充後的 形貌，從而解決了後續工藝刻蝕殘留的問題。上述工藝結構參數可以根據相應的控制和產能進行優化調整。圖2給出了氮化矽第一次回刻後的形貌，從圖2B可以看到，氮化矽底部形成了切 口，同時STI矽襯底的頂角也被圓化；圖3給出了氮化矽第二次回刻後的形貌，從圖;3B可以 看到，氮化矽底部的切口被進一步放大，這有利於STI氧化矽填充後的形貌；圖4給出了刻 蝕之後的形貌比較，從圖4B可以看到，採用氮化矽回刻之後，解決了刻蝕殘留的問題，而圖 4A顯示的採用傳統方法(沒有用氮化矽回刻)存在刻蝕殘留。
權利要求
1.一種採用兩次氮化矽回刻來改善淺溝隔離頂角圓化的方法，其特徵在於，包括如下 步驟第一步，淺溝隔離刻蝕；第二步，緩衝氧化層切口刻蝕；第三步，氮化矽第一次回刻；第四步，在淺溝隔離露出的矽表面生長襯墊氧化層；第五步，氮化矽第二次回刻。
2.如權利要求1所述的採用兩次氮化矽回刻來改善淺溝隔離頂角圓化的方法，其特徵 在於，第一步具體為在矽襯底上生長緩衝氧化層，在緩衝氧化層上沉積襯墊氮化矽層，然 後刻蝕形成淺溝隔離。
3.如權利要求1所述的採用兩次氮化矽回刻來改善淺溝隔離頂角圓化的方法，其特徵 在於，第二步採用溼法刻蝕工藝，採用濃度為1 100-1 300的氫氟酸。
4.如權利要求1所述的採用兩次氮化矽回刻來改善淺溝隔離頂角圓化的方法，其特徵 在於，第三步採用溼法刻蝕工藝，採用熱磷酸，溫度為100-120攝氏度，刻蝕時間為3-7分 鍾。
5.如權利要求1所述的採用兩次氮化矽回刻來改善淺溝隔離頂角圓化的方法，其特徵 在於，第四步採用高溫熱氧化工藝生長襯墊氧化層，工藝溫度為800-1100°C，該襯墊氧化層 的厚度為100-250埃。
6.如權利要求1所述的採用兩次氮化矽回刻來改善淺溝隔離頂角圓化的方法，其特徵 在於，第五步採用溼法刻蝕工藝，採用熱磷酸刻蝕氮化矽形成氮化矽底部切口，該步驟的工 藝溫度為100-120攝氏度，刻蝕時間為3-7分鐘。
全文摘要
本發明公開了一種採用兩次氮化矽回刻來改善淺溝隔離頂角圓化的方法，包括如下步驟第一步，淺溝隔離刻蝕；第二步，緩衝氧化層切口刻蝕；第三步，氮化矽第一次回刻；第四步，在淺溝隔離露出的矽表面生長襯墊氧化層；第五步，氮化矽第二次回刻。該方法可以改善STI角部圓化輪廓，同時也改善了氧化矽填充後的形貌，從而解決了後續工藝刻蝕殘留的問題。
文檔編號H01L21/762GK102064128SQ20091020183
公開日2011年5月18日 申請日期2009年11月18日 優先權日2009年11月18日
發明者楊斌, 林鋼 申請人:上海華虹Nec電子有限公司