專利名稱：半導(dǎo)體器件中隔離層或?qū)娱g介質(zhì)層的平整方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制造方法，特別涉及半導(dǎo)體器件中隔離層或?qū)娱g介質(zhì)層的平整方法，在有源區(qū)進(jìn)行反向腐蝕工藝之后，在化學(xué)機(jī)械研磨(以下簡(jiǎn)稱CMP)工藝之前，進(jìn)行涂覆光刻膠、對(duì)氧化物隔離層或?qū)娱g介質(zhì)層進(jìn)行各向異性腐蝕，然后除去光刻膠等工藝步驟，不進(jìn)行CMP工藝，由此平整半導(dǎo)體器件的淺凹槽隔離層或?qū)娱g介質(zhì)層(Inter LayerDielectric 以下簡(jiǎn)稱ILD)(例如，二氧化硅淺凹槽隔離層或?qū)娱g介質(zhì)層)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前通用是半導(dǎo)體器件制造方法中，用化學(xué)機(jī)械平整(CMP)方法來平整淀積膜(參見中國(guó)專利申請(qǐng)公開No.CN-1294168A)。但是CMP平整方法需要專用設(shè)備，而且，容易過研磨，造成淺凹槽。
圖1所示的當(dāng)前通用的淺凹槽隔離層(Shallow Trench Isolation Layer，以下簡(jiǎn)稱STI)(例如，二氧化硅淺凹槽隔離層)平整方法包括步驟1.1，在襯底上所形成的氮化硅層上用高密度等離子體，以下簡(jiǎn)稱HDP)形成例如二氧化硅(SiO2)的隔離層；步驟1.2，反向腐蝕有源區(qū)(Active Area，以下簡(jiǎn)稱AA)；步驟1.3，化學(xué)機(jī)械研磨(以下簡(jiǎn)稱CMP)二氧化硅(SiO2)淺凹槽隔離層，以平整淺凹槽隔離層。
圖5所示的當(dāng)前通用的層間介質(zhì)層(Inter Layer Dielectric 以下簡(jiǎn)稱ILD)平整方法包括步驟2.1，在層間介質(zhì)層(ILD)上涂覆光刻膠(PR)；步驟2.2，深腐蝕層間介質(zhì)層(ILD)；步驟2.3，進(jìn)行CMP工藝，以平整層間介質(zhì)層(ILD)。這種層間介質(zhì)層平整方法，在化學(xué)機(jī)械研磨例如二氧化硅層(SiO2)的層間介質(zhì)層的工藝過程中控制困難，容易出現(xiàn)過研磨，在源區(qū)形成向下的淺凹槽隔離層。而且，進(jìn)行CMP工藝的時(shí)間長(zhǎng)，CMP工藝要求價(jià)格昂貴的專用設(shè)備，造成產(chǎn)品合格率低，制造成本高。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服當(dāng)前通用的隔離層或?qū)娱g介質(zhì)層的平整方法中存在的缺陷，提出本發(fā)明。
本發(fā)明的一個(gè)目的是，提供一種新的淺凹槽隔離層(STI)平整方法，包括在步驟1.2，有源區(qū)進(jìn)行反向腐蝕工藝之后；在步驟1.3，化學(xué)機(jī)械研磨(以下簡(jiǎn)稱CMP)工藝之前；涂覆光刻膠(步驟S1)；深腐蝕光刻膠層(步驟S2)，露出源區(qū)中SiO2隔離層的尖部；然后各向異性腐蝕隔離層(步驟S3)等工藝步驟；最后進(jìn)行步驟S4，除去光刻膠；由此平整淺凹槽隔離層(例如，二氧化硅，即，SiO2，層間介質(zhì)層)。
本發(fā)明的另一目的是，提供一種新的層間介質(zhì)層(ILD)平整方法，包括在步驟2.2，反向腐蝕有源區(qū)之后；涂覆光刻膠(步驟S1)；深腐蝕光刻膠層(步驟S2)，露出源區(qū)中SiO2層間介質(zhì)層的尖部；各向異性腐蝕例如SiO2層間介質(zhì)層(步驟S3)；然后進(jìn)行步驟S4，除去光刻膠。該方法中不用CMP，能防止過研磨，提高了產(chǎn)品合格率，降低了生產(chǎn)成本。


本申請(qǐng)書中包括的多個(gè)附圖顯示出本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例，本申請(qǐng)中包括的附圖是說明書的一個(gè)構(gòu)成部分，附圖與說明書和權(quán)利要求書一起用于說明本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，用于更好地理解本發(fā)明。附圖中相同或相似的構(gòu)成部分用相同的參考數(shù)字指示。
附圖中圖1是當(dāng)前通用的淺凹槽隔離層(STI)平整方法的正常工藝流程中的半導(dǎo)體器件的剖視圖；圖2是按本發(fā)明第一實(shí)施例的淺凹槽隔離層(STI)各向異性腐蝕平整的附加工藝流程中的半導(dǎo)體器件的剖視圖；圖3是按本發(fā)明第二實(shí)施例的淺凹槽隔離層(STI)各向異性腐蝕平整的附加工藝流程中的半導(dǎo)體器件的剖視圖；圖4是按本發(fā)明第三實(shí)施例的淺凹槽隔離層(STI)各向異性腐蝕平整的附加工藝流程中的半導(dǎo)體器件的剖視圖；圖5是當(dāng)前通用的層間介質(zhì)層(ILD)深腐蝕平整化處理的正常工藝流程中的半導(dǎo)體器件的剖視圖；圖6是按本發(fā)明第四實(shí)施例的層間介質(zhì)層(ILD)各向異性腐蝕平整的附加工藝流程中的半導(dǎo)體器件的剖視圖；圖7是按本發(fā)明第五實(shí)施例的層間介質(zhì)層(ILD)各向異性腐蝕平整的附加工藝流程中的半導(dǎo)體器件的剖視圖；和圖8是按本發(fā)明第六實(shí)施例的層間介質(zhì)層(ILD)各向異性腐蝕平整的附加工藝流程中的半導(dǎo)體器件的剖視圖。
附圖中各個(gè)參考數(shù)字指示的具體內(nèi)容1-硅襯底；2-用等離子體淀積的氧化硅底層；3-氮化硅層；4-用高密度等離子體形成的二氧化硅層；5-光刻膠層。
具體實(shí)施例方式
以下將參見附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。
圖2是按本發(fā)明第一實(shí)施例的淺凹槽隔離層(STI)各向異性腐蝕平整的附加工藝流程中的半導(dǎo)體器件的剖視圖。
按本發(fā)明第一實(shí)施例的淺凹槽隔離質(zhì)層(STI)各向異性腐蝕平整的附加工藝流程包括步驟1.1，從已構(gòu)圖的硅襯底(1)向上按順序用等離子體淀積氧化硅(SiO2)底層(2)、氮化硅層(3)、用高密度等離子體形成二氧化硅(SiO2)隔離層(4)、并涂覆光刻膠(5)；步驟1.2，反向腐蝕有源區(qū)(Active Area，以下簡(jiǎn)稱AA)；步驟S1，涂覆光刻膠(PR)；步驟S2，腐蝕光刻膠，露出源區(qū)中SiO2隔離層的尖部；步驟S3，各向異性腐蝕SiO2隔離層，控制深腐蝕時(shí)間使SiO2隔離層的頂表面平整，而且SiO2隔離層的頂表面與源區(qū)中的光刻膠的底表面處于同一高度；步驟S4，除去光刻膠。
用按本發(fā)明第一實(shí)施例的淺凹槽SiO2隔離層平整方法能防止淺凹槽SiO2隔離層過腐蝕，能穩(wěn)定地控制STI氧化層的厚度，可以不用CMP工藝平整SiO2隔離層，結(jié)果，不會(huì)出現(xiàn)淺降低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品合格率。
圖3是按本發(fā)明第二實(shí)施例的淺凹槽隔離層(STI)各向異性腐蝕平整的附加工藝流程中的半導(dǎo)體器件的剖視圖。
按本發(fā)明第二實(shí)施例的淺凹槽隔離層(STI)各向異性腐蝕平整的附加工藝流程與按本發(fā)明第二實(shí)施例的淺凹槽隔離層(STI)各向異性腐蝕平整的附加工藝流程相同。只是步驟S2(腐蝕光刻膠)和步驟S3(各向異性腐蝕SiO2隔離層)在日本TEL公司制造的SCCM型腐蝕機(jī)上，美國(guó)LAM公司制造的Exelan型腐蝕機(jī)或氧化物各向異性腐蝕機(jī)的兩個(gè)機(jī)臺(tái)上分開進(jìn)行。
圖4是按本發(fā)明第三實(shí)施例的淺凹槽隔離層(STI)各向異性腐蝕平整的附加工藝流程中的半導(dǎo)體器件的剖視圖。
按本發(fā)明第三實(shí)施例的淺凹槽隔離層(STI)各向異性腐蝕平整的附加工藝流程與按本發(fā)明第二實(shí)施例的淺凹槽隔離層(STI)各向異性腐蝕平整的附加工藝流程相同。只是步驟S2(腐蝕光刻膠)和步驟S3(各向異性腐蝕SiO2隔離層)在日本TEL公司制造的SCCM型腐蝕機(jī)上，美國(guó)LAM公司制造的Exelan型腐蝕機(jī)或氧化物各向異性腐蝕機(jī)的兩個(gè)機(jī)臺(tái)上同時(shí)進(jìn)行，也就是說，只是步驟S2(腐蝕光刻膠)和步驟S3變成一個(gè)步驟。步驟S2(腐蝕光刻膠)和步驟S3(各向異性腐蝕SiO2隔離層)的光刻膠PR/SiO2隔離層的選擇腐蝕比是1/1。
圖6是按本發(fā)明第四實(shí)施例的層間介質(zhì)層(ILD)各向異性腐蝕平整的附加工藝流程中的半導(dǎo)體器件的剖視圖。
按本發(fā)明第四實(shí)施例的層間介質(zhì)層(ILD)各向異性腐蝕平整的附加工藝流程包括步驟4.1，層間介質(zhì)層(ILD)開口區(qū)上涂覆光刻膠(PR)；
步驟4.2，深腐蝕層間介質(zhì)層(ILD)；步驟S1，涂覆光刻膠；步驟S2，深腐蝕光刻膠；步驟S3，各向異性腐蝕層間介質(zhì)層(ILD)；步驟S4，除去光刻膠。
通過以上所述的層間介質(zhì)層(ILD)各向異性腐蝕平整，不用CMP工藝，層間介質(zhì)層(ILD)各向異性腐蝕平整因而防止了過研磨，提高了產(chǎn)品合格率，降低了生產(chǎn)成本。
圖7是按本發(fā)明第五實(shí)施例的層間介質(zhì)層(ILD)各向異性腐蝕平整的附加工藝流程。
按本發(fā)明第五實(shí)施例的層間介質(zhì)層(ILD)各向異性腐蝕平整的附加工藝流程與按本發(fā)明第四實(shí)施例的層間介質(zhì)層(ILD)各向異性腐蝕平整的附加工藝流程相同。只是步驟S2(腐蝕光刻膠)和步驟S3(各向異性腐蝕層間介質(zhì)層(ILD))在日本TEL公司制造的SCCM型腐蝕機(jī)上，美國(guó)LAM公司制造的Exelan型腐蝕機(jī)或氧化物各向異性腐蝕機(jī)的兩個(gè)機(jī)臺(tái)上分開進(jìn)行。
圖8是按本發(fā)明第六實(shí)施例的層間介質(zhì)層(ILD)各向異性腐蝕平整的附加工藝流程中的半導(dǎo)體器件的剖視圖。
按本發(fā)明第六施例的層間介質(zhì)層(ILD)各向異性腐蝕平整的附加工藝流程與按本發(fā)明第四實(shí)施例的層間介質(zhì)層(ILD)各向異性腐蝕平整的附加工藝流程相同。只是步驟S2(腐蝕光刻膠)和步驟S3(各向異性腐蝕層間介質(zhì)層(ILD))在日本TEL公司制造的SCCM型腐蝕機(jī)上，美國(guó)LAM公司制造的Exelan型腐蝕機(jī)或氧化物各向異性腐蝕機(jī)的兩個(gè)機(jī)臺(tái)上同時(shí)進(jìn)行。也就是說，只是步驟S2(腐蝕光刻膠)和步驟S3變成一個(gè)步驟。步驟S2(腐蝕光刻膠)和步驟S3(各向異性腐蝕層間介質(zhì)層)的光刻膠PR/SiO2隔離層的選擇腐蝕比是1/1。
通過對(duì)上述的按本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例的描述了解到本發(fā)明的許多優(yōu)點(diǎn)，用步驟S1到S4代替用步驟1.3或步驟4.3中用CMP工藝平整半導(dǎo)體器件中隔離層或?qū)娱g介質(zhì)層的方法，由于不用CMP工藝，可以減少STI或ILD處理中CMP氧化物磨屑，而且，步驟S1到S4容易控制，不會(huì)出現(xiàn)過腐蝕，因而能穩(wěn)定地控制STI或ILD的厚度。提高了產(chǎn)品合格率，降低了生產(chǎn)成本。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)的范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1，一種新的淺凹槽隔離層(STI)的平整方法，包括步驟1.2，有源區(qū)進(jìn)行反向腐蝕工藝；步驟S1，涂覆光刻膠；步驟S2，深腐蝕光刻膠層，露出源區(qū)中隔離層的尖部；步驟S3，各向異性腐蝕隔離層；步驟S4，除去光刻膠；由此平整淺凹槽隔離層。
2，按照權(quán)利要求1的淺凹槽隔離層(STI)的平整方法，其特征是，在日本TEL公司制造的SCCM型腐蝕機(jī)和美國(guó)LAM公司制造的Exelan型腐蝕機(jī)或氧化物各向異性腐蝕機(jī)的兩個(gè)機(jī)臺(tái)上分開進(jìn)行步驟S2(腐蝕光刻膠)和步驟S3(各向異性腐蝕隔離層)。
3，按照權(quán)利要求1的淺凹槽隔離層(STI)的平整方法，其特征是，在日本TEL公司制造的SCCM型腐蝕機(jī)和美國(guó)LAM公司制造的Exelan型腐蝕機(jī)或氧化物各向異性腐蝕機(jī)的兩個(gè)機(jī)臺(tái)上同時(shí)進(jìn)行步驟S2(腐蝕光刻膠)和步驟S3(各向異性腐蝕隔離層)。
4，按照權(quán)利要求1的淺凹槽隔離層(STI)的平整方法，其特征是，隔離層用氧化物構(gòu)成。
5，按照權(quán)利要求4的淺凹槽隔離層(STI)的平整方法，其特征是，隔離層用二氧化硅(SiO2)構(gòu)成。
6，一種新的層間介質(zhì)層各向異性腐蝕平整方法包括步驟4.1，層間介質(zhì)層開口區(qū)上涂覆光刻膠；步驟4.2，深腐蝕層間介質(zhì)層；步驟S1，涂覆光刻膠；步驟S2，深腐蝕光刻膠；步驟S3，各向異性腐蝕層間介質(zhì)層；步驟S4，除去光刻膠。
7，按照權(quán)利要求6的層間介質(zhì)層的平整方法，其特征是，在日本TEL公司制造的SCCM型腐蝕機(jī)和美國(guó)LAM公司制造的Exelan型腐蝕機(jī)或氧化物各向異性腐蝕機(jī)的兩個(gè)機(jī)臺(tái)上分開進(jìn)行步驟S2(腐蝕光刻膠)和步驟S3(各向異性腐蝕層間介質(zhì)層)。
8，按照權(quán)利要求6的層間介質(zhì)層的平整方法，其特征是，在日本TEL公司制造的SCCM型腐蝕機(jī)和美國(guó)LAM公司制造的Exelan型腐蝕機(jī)或氧化物各向異性腐蝕機(jī)的兩個(gè)機(jī)臺(tái)上同時(shí)進(jìn)行步驟S2(腐蝕光刻膠)和步驟S3(各向異性腐蝕層間介質(zhì)層)。
9，按照權(quán)利要求6的層間介質(zhì)層的平整方法，其特征是，層間介質(zhì)層用氧化物構(gòu)成。
10，按照權(quán)利要求6的層間介質(zhì)層的平整方法，其特征是，層間介質(zhì)層用二氧化硅(SiO2)構(gòu)成。
全文摘要
一種新的淺凹槽隔離層(STI)或?qū)娱g介質(zhì)層的平整方法，包括步驟1.2(或4.2)，有源區(qū)進(jìn)行反向腐蝕工藝；步驟S1，涂覆光刻膠；步驟S2，深腐蝕光刻膠層，露出源區(qū)中隔離層或?qū)娱g介質(zhì)層的尖部；步驟S3，各向異性腐蝕隔離層或?qū)娱g介質(zhì)層；步驟S4，除去光刻膠；由此平整淺凹槽隔離層或?qū)娱g介質(zhì)層。按本發(fā)明的平整方法不用CMP，克服了當(dāng)前通用的CMP平整方法中過腐蝕缺陷，能穩(wěn)定控制淺凹槽隔離層(STI)或?qū)娱g介質(zhì)層的厚度，提高了產(chǎn)品合格率，降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)H01L21/76GK1681102SQ20041001756
公開日2005年10月12日 申請(qǐng)日期2004年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月7日
發(fā)明者王明卿 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司