專利名稱：淺溝槽隔離的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種淺溝槽隔離的制備方法，尤其涉及一種在用于O. 15um 及以下工藝中的淺溝槽隔離的制備方法。
背景技術(shù)：
淺溝槽隔離技術(shù)(Shallow Trench Isolation)是一種在超大規(guī)模 集成電路中廣泛使用的器件隔離技術(shù)。由于STI工藝制備的隔離結(jié)構(gòu)本身 具所占面積相對(duì)較小的優(yōu)勢(shì)，成為先進(jìn)制程所采用的主流器件隔離結(jié)構(gòu)。 STI結(jié)構(gòu)制備的原理是局部的把硅襯底表面刻蝕開(kāi)，然后用CVD (化學(xué)氣 相淀積法)法把Si02填入所挖開(kāi)的溝槽中。目前通用的制備流程為(1) 在襯底上生長(zhǎng)襯墊氧化層，接著淀積硬掩膜層；(2)光刻膠涂布和曝光顯 影；(3)硬掩膜層刻蝕及去除光刻膠；(4)干法刻蝕，在襯底上形成溝槽； (5)濕法腐蝕溝槽頂端邊角的襯墊氧化層；(6)在溝槽內(nèi)側(cè)熱生長(zhǎng)墊層 氧化層；(7) HDP氧化層填充溝槽；(8)化學(xué)機(jī)械研磨和硬掩膜層去除。 這樣，在硅片的非有源區(qū)就形成了氧化層(oxide)的隔離區(qū)。這種淺溝 槽(STI)制程通常稱為硬掩膜淺溝槽隔離工藝。
目前，在O. 15微米及其以下的半導(dǎo)體生產(chǎn)制程中，通常都采用了這 種工藝。但是這種工藝有一個(gè)缺點(diǎn)，即通常都使得淺溝槽頂端邊角的形貌 變得非常尖銳，可見(jiàn)圖1中1所示，不利于器件柵極氧化層減薄效應(yīng)(Gate oxide thinning effect)和窄溝道效應(yīng)的控制并導(dǎo)致器件的漏電流(Inverse narrow—width channel effect)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種淺溝槽隔離的制備方法，采用該 方法制備的淺溝槽隔離可以有效避免淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)頂端邊角的過(guò)于尖 銳。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的淺溝槽隔離的制備方法，用于O. 15um 及以下尺寸半導(dǎo)體器件制備中，其特征在于，該方法包括如下步驟
(1) 襯底上淀積襯墊氧化層和硬掩膜層；
(2) 光刻膠涂布和光刻定義淺溝槽區(qū)域；
(3) 刻蝕曝光露出的硬掩膜層，襯墊氧化層和部分硅襯底，形成淺溝 槽，且在刻蝕過(guò)程中，襯底上的光刻膠被全部去除；
(4) 濕法腐蝕淺溝槽頂端邊角的襯墊氧化層；
(5) 在淺溝槽內(nèi)側(cè)熱生長(zhǎng)墊層氧化層；
(6) 用HDPCVD工藝淀積氧化硅填充淺溝槽；
(7) CMP研磨及硬掩膜層去除。 本發(fā)明的淺溝槽隔離的制備方法，將硬掩膜層，襯底氧化層和淺溝槽
刻蝕在一步完成，同時(shí)將襯底上光刻膠也去除。因刻蝕光刻膠會(huì)產(chǎn)生的聚 合物附著在刻蝕中溝槽的側(cè)壁，故在光刻膠沒(méi)有被刻蝕完前因聚合物的保 護(hù)作用，刻蝕的結(jié)果是往深度方向前進(jìn)；而在光刻膠被刻蝕完后，對(duì)溝槽 側(cè)壁的刻蝕作用加強(qiáng)，致使側(cè)壁的刻蝕掉較多，形成一種溝槽頂角比較圓 滑的刻蝕形貌，從而改善因溝槽頂角尖銳而造成的器件漏電流現(xiàn)象。


下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明 圖1為現(xiàn)有技術(shù)制備的淺溝槽結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明制備方法的流程圖3為實(shí)施本發(fā)明步驟(2)后的截面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為實(shí)施本發(fā)明步驟(3)后的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的淺溝槽隔離的制備方法，用于O. 15um及以下尺寸工藝中。結(jié)
合圖2說(shuō)明本發(fā)明的工藝流程
(1) 襯底上淀積襯墊氧化層和硬掩膜層。先在硅襯底上淀積一襯墊氧 化層，后在其上淀積硬掩膜層，常見(jiàn)的硬掩膜層材料為氮化硅，用于在刻 蝕過(guò)程中保護(hù)有源區(qū)的硅襯底。
(2) 光刻膠涂布和光刻定義淺溝槽區(qū)域(見(jiàn)圖3)。用在O. 15um工藝 中的光刻工藝中，為滿足較小的特征尺寸帶來(lái)的光刻解析度和景深(D0F) 的要求特別苛刻， 一般要求光刻膠要比較薄，本發(fā)明的制備方法中的光刻 膠厚度與正常O. 15um工藝中使用的光刻膠厚度相類似，同時(shí)在下面的刻蝕 過(guò)程中，光刻膠的刻蝕時(shí)間最好控制在整個(gè)刻蝕時(shí)間的40% 80%之間。
(3) 刻蝕曝光后露出的硬掩膜層，襯墊氧化層和部分硅襯底，形成淺 溝槽，且在刻蝕過(guò)程中，襯底上的光刻膠被全部去除(見(jiàn)圖4)?？涛g工藝 為常用的干法刻蝕。在刻蝕中，因刻蝕光刻膠會(huì)產(chǎn)生的聚合物附著在刻蝕 中溝槽的側(cè)壁，故在光刻膠沒(méi)有被刻蝕完前因聚合物的保護(hù)作用，刻蝕的 結(jié)果是往深度方向前進(jìn)；而在光刻膠被刻蝕完后，對(duì)溝槽側(cè)壁的刻蝕作用 加強(qiáng)，致使側(cè)壁的刻蝕掉較多，形成一種溝槽頂角比較圓滑的刻蝕形貌。(4) 濕法腐蝕淺溝槽頂端邊角的襯墊氧化層。該步驟能使溝槽頂部邊
角變得更圓滑。最后是化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)使硅片表面平坦化(如圖14 所示)和硅片表面的硬掩膜層(氮化硅)去除(如圖15所示)。
(5) 在淺溝槽內(nèi)側(cè)熱生長(zhǎng)墊層氧化層。墊層氧化層的厚度為100埃到 250埃，用于修復(fù)溝槽表面的損傷。
(6) 用HDPCVD工藝淀積氧化硅填充淺溝槽。
(7) 最后是化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)研磨使襯底表面平坦，以及去除硬 掩膜層。
權(quán)利要求
1、一種淺溝槽隔離的制備方法，用于0.15um及以下尺寸半導(dǎo)體器件制備中，其特征在于，該方法包括如下步驟(1)襯底上淀積襯墊氧化層和硬掩膜層；(2)光刻膠涂布和光刻定義淺溝槽區(qū)域；(3)刻蝕曝光露出的硬掩膜層，襯墊氧化層和部分硅襯底，形成淺溝槽，且在刻蝕過(guò)程中，襯底上的光刻膠被全部去除；(4)濕法腐蝕淺溝槽頂端邊角的襯墊氧化層；(5)在淺溝槽內(nèi)側(cè)熱生長(zhǎng)墊層氧化層；(6)用HDPCVD工淀積氧化硅填充淺溝槽；(7)CMP研磨及硬掩膜層去除。
2、 按照權(quán)利要求l所述的制備方法，其特征在于所述光刻膠的厚度 滿足光刻工藝中對(duì)解析度和景深的要求，且在所述步驟(3)的刻蝕過(guò)程中， 光刻膠的刻蝕時(shí)間為完成整個(gè)刻蝕過(guò)程的刻蝕時(shí)間的40% 80%。
3、 按照權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述光刻膠的厚度 為3000 5000埃之間。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種淺溝槽隔離的制備方法，用于0.15um及以下尺寸半導(dǎo)體器件制備中，其將硬掩膜層，襯墊氧化層和部分硅襯底的刻蝕集成在一步完成，形成淺溝槽，且在刻蝕過(guò)程中，襯底上的光刻膠被全部去除。本發(fā)明的制備方法利用刻蝕光刻膠時(shí)產(chǎn)生的聚合物在刻蝕前期保護(hù)溝槽側(cè)壁，使刻蝕往深度方向進(jìn)行，而在將光刻膠刻蝕完后，刻蝕作用在溝槽側(cè)壁加強(qiáng)，最終形成一個(gè)圓滑的溝槽頂端邊角形貌。
文檔編號(hào)H01L21/762GK101436566SQ20071009422
公開(kāi)日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2007年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月13日
發(fā)明者濤 熊, 瑜 陳, 陳華倫 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司