專利名稱：一種改善淺溝槽絕緣結(jié)構(gòu)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種改善淺溝槽絕緣結(jié)構(gòu)的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的隔離制程(isolation process) —般會采用淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)(shallowtrench isolation,簡稱STI)的方式。STI蝕刻完成后，根據(jù)需求會在STI的側(cè)壁作一層或多層線性層(linear)，某些情況下會用到一層SiN的薄層，如圖l所示的襯底結(jié)構(gòu)中，包含半導(dǎo)體襯底ll，半導(dǎo)體襯底11內(nèi)包含STI12，半導(dǎo)體襯底ll上方沉積一SiN層13，SiN層13在STI 12內(nèi)的相比之下十分薄，在STI12以外的SiN層13的上表面區(qū)域中沉積有一層較厚的SIN層14，此時(shí)，沉積的薄SiN層13會整面性地覆蓋到STI12的頂角處，如圖中的箭頭所指示的，由于用作蝕刻阻擋層的厚的SiN層(HM SiN)14需要在半導(dǎo)體器件形成
之前被去除，而用作清洗用的酸性腐蝕劑，例如熱磷酸對氧化物選擇比很高，所以它會沿著SiN的線狀位置的結(jié)構(gòu)形成縫隙，而后續(xù)的酸液以蝕刻氧化物為主，這樣就會將原有的微小縫隙洗成較深的凹槽(divot)，如圖2和圖3所示，在圖2中表示由于去除SIN層14時(shí)會不可避免地消除頂角處的SiN，因而，在STI12中填充的氧化物材料15后，在頂角處與STI12內(nèi)填充的氧化物材料之間形成縫隙，如圖中箭頭所指，而后，隨著利用酸對氧化物材料的蝕刻，該縫隙會被蝕刻成為較深的凹槽，如圖3所示。這種深陷的凹槽不僅會對半導(dǎo)體器件性能造成不應(yīng)有的影響，而且由于在后續(xù)制造步驟中，凹槽中可能會沉積多晶硅，因而多晶硅蝕刻(poly etch)時(shí)，很可能會形成多晶硅的沉積(poly residue)，如圖4所示，導(dǎo)致半導(dǎo)體上的集成電路中發(fā)生電路橋接的現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
因而，現(xiàn)在急需一種方法，可以避免在SiN中形成縫隙和凹槽的問題，從而避免多晶體的沉積。
鑒于上述，提供一種改善淺溝槽絕緣結(jié)構(gòu)的方法，包括以下步驟
步驟1、提供一種半導(dǎo)體襯底，襯底上具有淺溝槽結(jié)構(gòu)，包括淺溝槽結(jié)構(gòu)表面的襯底表面覆蓋有一層阻擋層，該阻擋層的材料為氮化物，淺溝槽結(jié)構(gòu)的表面的阻擋層的厚度小于襯底表面其他位置的阻擋層厚度； 步驟2、在半導(dǎo)體襯底上沉積光阻，該光阻覆蓋在半導(dǎo)體襯底的阻擋層上方，在淺溝槽結(jié)構(gòu)上方的光阻高度低于其他位置的光阻高度； 步驟3、通過等離子體蝕刻光阻，直到淺溝槽結(jié)構(gòu)的上邊緣處的阻擋層的氮化物暴露； 步驟4、對沒有光阻覆蓋處的阻擋層進(jìn)行干蝕刻，去除一部分阻擋層。
所述步驟3中，通過調(diào)整源電壓和射頻功率控制等離子體的濃度和能量。
所述步驟4中，在淺溝槽結(jié)構(gòu)側(cè)邊的阻擋層被去除，暴露出襯底。
還包括步驟4之后酸性蝕刻劑清洗去除淺溝槽結(jié)構(gòu)內(nèi)的光阻的過程。
步驟3中用于蝕刻的等離子體與步驟4中蝕刻用氣體的成分不同。 步驟3中，如果設(shè)定光阻的RF源電壓為308V，則SIN層對應(yīng)的RF功率范圍控制在
700 900W。 利用本發(fā)明的方法可以改進(jìn)半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)，避免了后續(xù)過程中因?yàn)镾iN被蝕刻而產(chǎn)生的多晶硅沉積現(xiàn)象，避免半導(dǎo)體器件的電路橋接的現(xiàn)象。 下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。對于所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，從對本發(fā)明的詳細(xì)說明中，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的具有SiN材料的半導(dǎo)體襯底的示意圖。 圖2是現(xiàn)有技術(shù)中的具有STI旁邊的縫隙缺陷的半導(dǎo)體襯底的示意圖。 圖3是現(xiàn)有技術(shù)中的具有STI旁邊的凹槽缺陷的半導(dǎo)體襯底的示意圖。 圖4是現(xiàn)有技術(shù)中的STI旁邊的凹槽缺陷中沉積有多晶體殘余的半導(dǎo)體襯底的示意圖。 圖5是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的具有SiN材料的半導(dǎo)體襯底覆蓋光阻后的示意圖。
圖6是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的蝕刻部分光阻直到露出部分SiN后的半導(dǎo)體襯底的示意圖。 圖7是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的蝕刻去除部分光阻和較厚SiN后的半導(dǎo)體襯底的示意圖。 圖8和圖9是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的后續(xù)過程的半導(dǎo)體襯底的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明所述的一種改善淺溝槽絕緣結(jié)構(gòu)的方法作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。 本發(fā)明的一較佳實(shí)施例提出了一種改善淺溝槽絕緣結(jié)構(gòu)的方法具體包括以下步驟 步驟1、提供一種半導(dǎo)體襯底ll，襯底11上具有STI12，包括STI 12的表面的襯底11的表面覆蓋有一層阻擋層13，該阻擋層13的材料為氮化物，例如氮化硅，淺溝槽結(jié)構(gòu)的表面的阻擋層13的厚度小于襯底表面其他位置的阻擋層14的厚度。 步驟2、如圖5所示，在半導(dǎo)體襯底11上沉積光阻16，該光阻16覆蓋在半導(dǎo)體襯底的阻擋層14上方，當(dāng)然也填充在STI12之中的淺溝槽結(jié)構(gòu)上方的光阻高度低于其他位置的光阻高度，光阻的厚度可以例如為7-8KA左右，以覆蓋STI12。該步驟為增加的步驟，目的在于避免在后續(xù)的SIN14的去除過程中，頂角處的SIN會隨著較厚的SIN阻擋層14的移除被磷酸侵蝕，形成縫隙，進(jìn)而形成較深的凹槽。 步驟3、如圖6所示，通過等離子體(plasma)蝕刻光阻16，蝕刻之前與蝕刻過程中通過調(diào)整源電壓和射頻功率，例如設(shè)定光阻的RF源電壓為308V，則SIN層對應(yīng)的RF功率范圍控制在700 900W，等離子體的濃度在氣體流量一定的情況下與RF電壓正相關(guān)，有效地控制腔室中等離子體的濃度和能量，逐漸蝕刻光阻16，等離子體蝕刻光阻的速率例如為
462000+/-10000每分鐘，直到淺溝槽結(jié)構(gòu)的上邊緣處的阻擋層的氮化物暴露，一般根據(jù)時(shí)間控制等離子體蝕刻光阻，這里可以根據(jù)光阻厚度和蝕刻率酸出理論值，這是因?yàn)闇\溝槽結(jié)構(gòu)的上邊緣處的光阻的厚度是最小的，小于STI12處的光阻厚度，也小于除STI12上方外的SiN阻擋層14上的光阻厚度。 步驟4、如圖7所示，利用干蝕刻的方式，對沒有光阻覆蓋處的阻擋層13和14進(jìn)行干蝕刻，去除一部分阻擋層，此時(shí)蝕刻氣體的流量，蝕刻時(shí)間，RF功率均有大幅提升，蝕刻氣體成分也不同，在此過程中STI中的光阻同樣會迅速減退，而后可用酸槽清洗祛除。
步驟5、在STI中沉積氧化物17，如圖8所示，此時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，氧化物與阻擋層13之間基本沒有間隙，而后利用酸性蝕刻劑清洗氧化物17，可以看到凹陷處沒有形成凹入下方的凹槽。 本發(fā)明可以在高密度等離子體(High Density Plasma, HDP)沉積之前，削除STI頂角處的氮化物線狀結(jié)構(gòu)，避免了后續(xù)的SiN中造成的縫隙，使得在后續(xù)制程中，酸洗氧化物形成較深凹槽的情形得以控制，如圖9所示。 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍；如果不脫離本發(fā)明的精神和范圍，對本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換的，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
一種改善淺溝槽絕緣結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于包括以下步驟步驟1、提供一種半導(dǎo)體襯底，襯底上具有淺溝槽結(jié)構(gòu)，包括淺溝槽結(jié)構(gòu)表面的襯底表面覆蓋有一層阻擋層，該阻擋層的材料為氮化物，淺溝槽結(jié)構(gòu)的表面的阻擋層的厚度小于襯底表面其他位置的阻擋層厚度；步驟2、在半導(dǎo)體襯底上沉積光阻，該光阻覆蓋在半導(dǎo)體襯底的阻擋層上方，在淺溝槽結(jié)構(gòu)上方的光阻高度低于其他位置的光阻高度；步驟3、通過等離子體蝕刻光阻，直到淺溝槽結(jié)構(gòu)的上邊緣處的阻擋層的氮化物暴露；步驟4、對沒有光阻覆蓋處的阻擋層進(jìn)行干蝕刻，去除一部分阻擋層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善淺溝槽絕緣結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于所述步驟3中，通過調(diào)整源電壓和射頻功率控制等離子體的濃度和能量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善淺溝槽絕緣結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于所述步驟4中，在淺溝槽結(jié)構(gòu)側(cè)邊的阻擋層被去除，暴露出襯底。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善淺溝槽絕緣結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于還包括步驟4之后酸性蝕刻劑清洗去除淺溝槽結(jié)構(gòu)內(nèi)的光阻的過程。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善淺溝槽絕緣結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于步驟3中用于蝕刻的等離子體與步驟4中蝕刻用氣體的成分不同。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善淺溝槽絕緣結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于步驟3中，如果設(shè)定光阻的RF源電壓為308V，則SIN層對應(yīng)的RF功率范圍控制在700 900W。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種改善淺溝槽絕緣結(jié)構(gòu)的方法，包括以下步驟提供一種半導(dǎo)體襯底，襯底上具有淺溝槽結(jié)構(gòu)，包括淺溝槽結(jié)構(gòu)表面的襯底表面覆蓋有一層阻擋層，該阻擋層的材料為氮化物，淺溝槽結(jié)構(gòu)的表面的阻擋層的厚度小于襯底表面其他位置的阻擋層厚度；在半導(dǎo)體襯底上沉積光阻，該光阻覆蓋在半導(dǎo)體襯底的阻擋層上方，在淺溝槽結(jié)構(gòu)上方的光阻高度低于其他位置的光阻高度；通過等離子體蝕刻光阻，直到淺溝槽結(jié)構(gòu)的上邊緣處的阻擋層的氮化物暴露；對沒有光阻覆蓋處的阻擋層進(jìn)行干蝕刻，去除一部分阻擋層。本發(fā)明的方法可以改進(jìn)半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)，避免了后續(xù)過程中因?yàn)镾iN被蝕刻而產(chǎn)生的多晶硅沉積現(xiàn)象，避免半導(dǎo)體器件的電路橋接的現(xiàn)象。
文檔編號H01L21/762GK101752289SQ200810183249
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月12日
發(fā)明者何榮, 曾令旭, 朱作華, 李秋德 申請人:和艦科技(蘇州)有限公司