專利名稱：采用兩次氮化硅回刻來改善淺溝隔離頂角圓化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域，尤其涉及一種采用兩次氮化硅回刻來改善 淺溝隔離頂角圓化的方法。
背景技術(shù)：
淺溝隔離(STI)廣泛應(yīng)用于先進(jìn)的邏輯電路工藝中。淺溝隔離的優(yōu)劣會直接影響 到器件的特性，尤其是對于窄溝器件(narrow width device)更為顯著。由于STI角部的氧 化層厚度通常會比較薄，加之多晶硅電極會覆蓋在這個區(qū)域，導(dǎo)致晶體管的閾值電壓降低， 這通常稱之為“反窄溝效應(yīng)”。為了避免上述情況的發(fā)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(guī)的角部圓化方法為干法刻蝕形成淺溝隔離后，采用濕法刻 蝕襯墊氮化硅層下面的緩沖氧化層，形成切口 ；之后采用高溫?zé)嵫趸苽湟r墊氧化層，形成 角部圓化。這種常規(guī)的方法需要很好的控制高溫?zé)嵫趸に?，但是仍然會出現(xiàn)角部不夠圓 化的情況。另一方面，STI隔離工藝通常會采用氮化硅作為STI CMP(淺溝隔離化學(xué)機械拋 光)的停止層，氮化硅底角部分的輪廓會影響到后續(xù)氧化硅填充的形貌，如果形貌較差，那 么在后續(xù)的膜層刻蝕工藝中，很容易引起刻蝕殘留的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種采用兩次氮化硅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，同時也改善了氧化硅填充后的形貌，從而 解決了后續(xù)工藝刻蝕殘留的問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種采用兩次氮化硅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，緩沖氧化層切口刻蝕；第三步，氮化硅第一次回刻；第四步，在淺溝隔離露出的硅表面生長襯墊氧化層；第五步，氮化硅第二次回刻。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果相對于常規(guī)的角部圓化方法，該方法 可以改善STI角部圓化輪廓，同時也改善了氧化硅填充后的形貌，從而解決了后續(xù)工藝刻 蝕殘留的問題。


圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖，其中圖IA是本發(fā)明第一步完成后STI的截面結(jié) 構(gòu)示意圖；圖IB是本發(fā)明第二步完成后STI的截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖IC是本發(fā)明第三步完成 后STI的截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖ID是本發(fā)明第四步完成后STI的截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖IE是本 發(fā)明第五步完成后STI的截面結(jié)構(gòu)示意圖；其中，1為硅襯底，2為緩沖氧化層，3為襯墊氮化硅層，4為緩沖氧化層切口，5為襯墊氧化層，6為氧化硅底部切口。圖2是采用本發(fā)明方法及傳統(tǒng)方法產(chǎn)生的STI形貌比較示意圖，其中圖2A表示采 用傳統(tǒng)方法(沒有用氮化硅回刻)，圖2B表示采用本發(fā)明氮化硅第一次回刻后的STI形貌。圖3是采用本發(fā)明方法及傳統(tǒng)方法產(chǎn)生的STI形貌比較示意圖，其中圖3A表示采 用傳統(tǒng)方法(沒有用氮化硅回刻)，圖3B表示采用本發(fā)明氮化硅第幾次回刻后的STI形貌。圖4是采用本發(fā)明方法及傳統(tǒng)方法產(chǎn)生的STI形貌比較示意圖，其中圖4A表示采 用傳統(tǒng)方法(沒有用氮化硅回刻)，圖4B表示采用本發(fā)明方法(采用氮化硅回刻)對刻蝕 殘留的影響。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。本發(fā)明提供了一種采用兩次氮化硅回刻來改善淺溝隔離頂角部圓化的刻蝕殘留 的方法。相對于常規(guī)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 化硅填充后的形貌，從而解決了后續(xù)工藝刻蝕殘留的問題。本發(fā)明主要的工藝流程包括如下步驟第一步，STI刻蝕。這步采用常規(guī)的STI刻蝕工藝。如圖IA所示，在硅襯底1上 生長緩沖氧化層2，在緩沖氧化層2上再沉積襯墊氮化硅層3，然后刻蝕形成STI ；第二步，緩沖氧化層切口刻蝕。如圖IB所示，這步采用稀釋的氫氟酸(濃度(HF 酸水)1 100-1 300)，用來刻蝕出緩沖氧化層2底部的缺口，形成緩沖氧化層切口4。第三步，氮化硅第一次回刻。如圖IC所示，這步工藝采用濕法刻蝕襯墊氮化硅層 3 (濕法刻蝕采用熱磷酸，溫度為100-120攝氏度，刻蝕時間為3-7分鐘)，其作用包括加大 氮化硅窗口而提高填溝能力；也會使氮化硅的底角形成切口，改善氧化硅填充后的形貌，從 而解決了后續(xù)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，這步工藝采用高溫?zé)嵫趸に?，在露出?硅襯底1表面生長真正的襯墊氧化層5。該步驟采用的工藝溫度為800-1100°C，該襯墊氧 化層5的厚度為100-250埃。第五步，氮化硅第二次回刻。如圖IE所示，這步工藝采用濕法刻蝕襯墊氮化硅層 3 (濕法刻蝕采用熱磷酸，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(jìn)一步加大氮化硅底角的切口，形成明顯的氮化硅底部切口 6，從而改善氧化硅填充后的 形貌，從而解決了后續(xù)工藝刻蝕殘留的問題。上述工藝結(jié)構(gòu)參數(shù)可以根據(jù)相應(yīng)的控制和產(chǎn)能進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。圖2給出了氮化硅第一次回刻后的形貌，從圖2B可以看到，氮化硅底部形成了切 口，同時STI硅襯底的頂角也被圓化；圖3給出了氮化硅第二次回刻后的形貌，從圖;3B可以 看到，氮化硅底部的切口被進(jìn)一步放大，這有利于STI氧化硅填充后的形貌；圖4給出了刻 蝕之后的形貌比較，從圖4B可以看到，采用氮化硅回刻之后，解決了刻蝕殘留的問題，而圖 4A顯示的采用傳統(tǒng)方法(沒有用氮化硅回刻)存在刻蝕殘留。
權(quán)利要求
1.一種采用兩次氮化硅回刻來改善淺溝隔離頂角圓化的方法，其特征在于，包括如下 步驟第一步，淺溝隔離刻蝕；第二步，緩沖氧化層切口刻蝕；第三步，氮化硅第一次回刻；第四步，在淺溝隔離露出的硅表面生長襯墊氧化層；第五步，氮化硅第二次回刻。
2.如權(quán)利要求1所述的采用兩次氮化硅回刻來改善淺溝隔離頂角圓化的方法，其特征 在于，第一步具體為在硅襯底上生長緩沖氧化層，在緩沖氧化層上沉積襯墊氮化硅層，然 后刻蝕形成淺溝隔離。
3.如權(quán)利要求1所述的采用兩次氮化硅回刻來改善淺溝隔離頂角圓化的方法，其特征 在于，第二步采用濕法刻蝕工藝，采用濃度為1 100-1 300的氫氟酸。
4.如權(quán)利要求1所述的采用兩次氮化硅回刻來改善淺溝隔離頂角圓化的方法，其特征 在于，第三步采用濕法刻蝕工藝，采用熱磷酸，溫度為100-120攝氏度，刻蝕時間為3-7分 鐘。
5.如權(quán)利要求1所述的采用兩次氮化硅回刻來改善淺溝隔離頂角圓化的方法，其特征 在于，第四步采用高溫?zé)嵫趸に嚿L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(quán)利要求1所述的采用兩次氮化硅回刻來改善淺溝隔離頂角圓化的方法，其特征 在于，第五步采用濕法刻蝕工藝，采用熱磷酸刻蝕氮化硅形成氮化硅底部切口，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(fā)明公開了一種采用兩次氮化硅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，緩沖氧化層切口刻蝕；第三步，氮化硅第一次回刻；第四步，在淺溝隔離露出的硅表面生長襯墊氧化層；第五步，氮化硅第二次回刻。該方法可以改善STI角部圓化輪廓，同時也改善了氧化硅填充后的形貌，從而解決了后續(xù)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(yōu)先權(quán)日2009年11月18日
發(fā)明者楊斌, 林鋼 申請人:上海華虹Nec電子有限公司