專(zhuān)利名稱：一種控制淺溝道絕緣層制程中襯底氧化層的均勻性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及CM0S(Complementary Metal Oxide Semiconductor,互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)半導(dǎo)體器件工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種控制淺溝道絕緣層制程中襯底氧化層的均勻性的方法。
背景技術(shù)：
在CMOS半導(dǎo)體器件工藝中，隨著器件尺寸的不斷變小，對(duì)工藝的要求也越來(lái)越高。濕法刻蝕的穩(wěn)定性也變得越來(lái)越重要。
目前CMOS工藝中，淺溝道絕緣層(shallow trench isolation, STI)工藝仍然被廣泛的應(yīng)用。如圖I. 1-1. 5所示為典型的STI工藝的結(jié)構(gòu)圖。首先，圖I. I示出了襯底氧化硅和襯底氮化硅的生長(zhǎng)，然后經(jīng)過(guò)光刻和干法刻蝕形成如圖I. 2所示的STI圖形，經(jīng)化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor Deposition, CVD)形成如圖I. 3所示的絕緣的溝道,接著是進(jìn)行如圖I. 4所不的化學(xué)機(jī)械平坦化(Chemical Mechanical Planarization,CMP),以及如圖
I.5所示的濕法刻蝕去除作為掩膜的氮化硅，然后是離子注入形成N阱和P阱。在濕法刻蝕去除氮化硅工藝中，磷酸是常用的一種化學(xué)藥液，它與氮化硅反應(yīng)如圖2所示的公式，從公式可以看出，磷酸去除氮化硅反應(yīng)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生附屬產(chǎn)物氧化硅，如圖3所示，隨著溶液中氧化硅含量的增加磷酸對(duì)氧化硅的刻蝕率降低，從而導(dǎo)致了不同批次之間襯底氧化層的厚度不均勻，對(duì)后續(xù)離子注入工藝提出了挑戰(zhàn)。為解決上述問(wèn)題，目前通常的做法是把襯底氧化層去掉，然后再重新生長(zhǎng)氧化層，通常這層新省長(zhǎng)的氧化層被稱為犧牲氧化層，然后進(jìn)行離子注入工藝。這種做法解決了離子注入前氧化膜的厚度不均勻的問(wèn)題，但是由于要重新生長(zhǎng)氧化層，所以必須經(jīng)過(guò)擴(kuò)散工藝，周期長(zhǎng)，成本高。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，現(xiàn)提供了一種控制淺溝道絕緣層制程中襯底氧化層的均勻性的方法的技術(shù)方案，具體如下
一種控制淺溝道絕緣層制程中襯底氧化層的均勻性的方法，所述淺溝道絕緣層的制程中包括形成襯底氧化娃層、襯底氮化娃層和娃襯底，所述襯底氮化娃層位于所述襯底氧化硅層上面，所述襯底氧化硅層位于所述硅襯底上面；其中，步驟包括
步驟a，在生長(zhǎng)所述襯底氧化硅層的時(shí)候多生長(zhǎng)一層薄膜層；
步驟b，對(duì)所述襯底氮化硅層進(jìn)行去除；
步驟C，在所述襯底氮化硅層去除后量測(cè)所述襯底氧化硅層的厚度，稱為前值；同時(shí)定一個(gè)目標(biāo)值，所述目標(biāo)值為理想狀況下所述襯底氧化硅層的厚度取值；
步驟d，對(duì)每個(gè)批次的所述襯底氧化硅層定一個(gè)修正值，所述修正值的取值范圍為所述前值和所述目標(biāo)值的差值范圍；然后按照所述修正值對(duì)所述襯底氧化硅層進(jìn)行修正蝕刻。優(yōu)選的，該控制淺溝道絕緣層制程中襯底氧化層的均勻性的方法，其中，所述步驟b中，對(duì)所述襯底氮化硅層采用磷酸浸泡的方式去除。
優(yōu)選的，該控制淺溝道絕緣層制程中襯底氧化層的均勻性的方法，其中，所述步驟b中，對(duì)所述襯底氮化硅層采用過(guò)量刻蝕的方式去除。優(yōu)選的，該控制淺溝道絕緣層制程中襯底氧化層的均勻性的方法，其中，所述步驟d中，在對(duì)所述襯底氧化硅層進(jìn)行修正蝕刻后，量測(cè)所述襯底氧化硅層的厚度并得到一個(gè)后值，所述后值用于驗(yàn)證所述修正蝕刻的效果。上述技術(shù)方案的有益效果是通過(guò)本控制方法很好的改善了襯底氧化層厚度不均勻的問(wèn)題，節(jié)省了半導(dǎo)體工藝的制作成本，縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn) 制造時(shí)間；本發(fā)明不僅適用于控制沉底氧化膜厚度的均勻性，配合以不同機(jī)臺(tái)亦可對(duì)所有薄膜批次與批次之間的厚度均勻性都有幫助。


圖I. 1-1. 5是現(xiàn)有技術(shù)中STI工藝的結(jié)構(gòu) 圖2示出了磷酸刻蝕氮化硅的反應(yīng)公式；
圖3是磷酸對(duì)氮化硅和氧化硅的刻蝕選擇比示意圖表；
圖4是本發(fā)明的實(shí)施例中對(duì)襯底氧化膜進(jìn)行修正的總體示意 圖5是本發(fā)明的實(shí)施例中對(duì)襯底氧化膜進(jìn)行修正的實(shí)施例圖表。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不作為本發(fā)明的限定。一種控制淺溝道絕緣層制程中襯底氧化層的均勻性的方法，該方法作用于淺溝道絕緣層(STI)制程中，STI的基本結(jié)構(gòu)分為三層，由上到下依次為襯底氮化硅層、襯底氧化硅層和硅襯底；如圖4所示，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，控制淺溝道絕緣層制程中襯底氧化層的均勻性的方法的具體步驟包括
步驟a，在生長(zhǎng)襯底氧化硅層的時(shí)候多生長(zhǎng)一層具有一定厚度的薄膜；在本實(shí)施例中將這層薄膜的厚度暫定為15埃(I埃=0. I納米)；
步驟b，利用磷酸浸泡的方式，采用過(guò)量刻蝕將襯底氮化硅層去除；
在去除襯底氮化硅層時(shí)，由于去除需要徹底性，所以通常采用過(guò)量刻蝕的方法，但是這種方法容易導(dǎo)致襯底氧化硅層直接暴露在磷酸藥液中，由于如圖2所示的磷酸的特性，隨著反應(yīng)硅片的增多，附屬產(chǎn)物氧化硅的含量升高，磷酸對(duì)襯底氧化硅層的刻蝕率就會(huì)降低，如圖3所示，這通常會(huì)導(dǎo)致不同批次產(chǎn)品之間襯底氧化硅層厚度不均勻，從而影響后續(xù)的離子注入工藝，但是由于本發(fā)明的實(shí)施例中在襯底氧化硅層上生長(zhǎng)一層薄膜層，所以在襯底氮化硅層磷酸去除后，襯底氧化硅層的厚度比實(shí)際要求偏厚，這樣給后續(xù)的調(diào)整留下了一定余地。步驟C，在襯底氮化硅層被去除后量測(cè)襯底氧化硅層的厚度并將該厚度值稱為前值；該前值表示去除襯底氮化硅層后該襯底氧化硅層的實(shí)際厚度；
同時(shí)確定一個(gè)理想的目標(biāo)值，該目標(biāo)值是使用者希望襯底氧化硅層所能達(dá)到的最理想的厚度值，以實(shí)現(xiàn)不同批次的襯底氧化硅層之間的均勻性。步驟d，計(jì)算上述前值和目標(biāo)值之間的差值范圍，并在該差值范圍之內(nèi)進(jìn)行取值，所取的值為修正值，該修正值供使用者對(duì)襯底氧化硅層進(jìn)行修正刻蝕，以使不同批次的襯底氧化硅層之間的厚度盡量均勻。在完成修正刻蝕后，再對(duì)襯底氧化硅層進(jìn)行量測(cè)，所取值為后值，該后值作為對(duì)襯底氧化硅層修正刻蝕的驗(yàn)證值，用于驗(yàn)證經(jīng)修正刻蝕后不同批次的襯底氧化硅層之間的厚度是否已達(dá)要求，并根據(jù)驗(yàn)證結(jié)果決定是否繼續(xù)進(jìn)行修正刻蝕。如圖4所示為本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例對(duì)修正值的取值情況，該取值情況并非對(duì)本發(fā)明中修正值的取值范圍做某種限制
在工藝程式I的實(shí)施例中，由于前值和目標(biāo)值的差值為-15-0，因此修正值I在-15-0之間進(jìn)行取值，并最終確定為O ;因此無(wú)需對(duì)該襯底氧化硅層進(jìn)行修正刻蝕。在工藝程式2的實(shí)施例中，由于前值和目標(biāo)值的差值范圍為0-4，因此修正值2在0-4之間進(jìn)行取值，并最終確定為中間值2 ;因此對(duì)該襯底氧化硅層進(jìn)行修正刻蝕，刻蝕厚度為2埃。在工藝程式3的實(shí)施例中，由于前值和目標(biāo)值的差值范圍為4-8，因此修正值3在4-8之間進(jìn)行取值，并最終確定為中間值6 ;因此對(duì)該襯底氧化硅層進(jìn)行修正刻蝕，刻蝕厚度為6埃。在工藝程式4的實(shí)施例中，由于前值和目標(biāo)值的差值范圍為8-12，因此修正值4在8-12之間進(jìn)行取值，并最終確定為中間值10 ;因此對(duì)該襯底氧化硅層進(jìn)行修正刻蝕，刻蝕厚度為10埃。以上所述僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的實(shí)施方式及保護(hù)范圍，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，應(yīng)當(dāng)能夠意識(shí)到凡運(yùn)用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)及圖示內(nèi)容所作出的等同替換和顯而易見(jiàn)的變化所得到的方案，均應(yīng)當(dāng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種控制淺溝道絕緣層制程中襯底氧化層的均勻性的方法，所述淺溝道絕緣層的制程中包括形成襯底氧化硅層、襯底氮化硅層和硅襯底，所述襯底氮化硅層位于所述襯底氧化硅層上面，所述襯底氧化硅層位于所述硅襯底上面；其特征在于，步驟包括 步驟a，在生長(zhǎng)所述襯底氧化硅層的時(shí)候多生長(zhǎng)一層薄膜層； 步驟b，對(duì)所述襯底氮化硅層進(jìn)行去除； 步驟C，在所述襯底氮化硅層去除后量測(cè)所述襯底氧化硅層的厚度，稱為前值；同時(shí)定一個(gè)目標(biāo)值，所述目標(biāo)值為理想狀況下所述襯底氧化硅層的厚度取值； 步驟d，對(duì)每個(gè)批次的所述襯底氧化硅層定一個(gè)修正值，所述修正值的取值范圍為所述前值和所述目標(biāo)值的差值范圍；然后按照所述修正值對(duì)所述襯底氧化硅層進(jìn)行修正蝕刻。
2.如權(quán)利要求I所述的控制淺溝道絕緣層制程中襯底氧化層的均勻性的方法，其特征在于，所述步驟b中，對(duì)所述襯底氮化硅層采用磷酸浸泡的方式去除。
3.如權(quán)利要求I所述的控制淺溝道絕緣層制程中襯底氧化層的均勻性的方法，其特征在于，所述步驟b中，對(duì)所述襯底氮化硅層采用過(guò)量刻蝕的方式去除。
4.如權(quán)利要求I所述的控制淺溝道絕緣層制程中襯底氧化層的均勻性的方法，其特征在于，所述步驟d中，在對(duì)所述襯底氧化硅層進(jìn)行修正蝕刻后，量測(cè)所述襯底氧化硅層的厚度并得到一個(gè)后值，所述后值用于驗(yàn)證所述修正蝕刻的效果。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種控制淺溝道絕緣層制程中襯底氧化層的均勻性的方法，其屬于CMOS半導(dǎo)體器件工藝技術(shù)領(lǐng)域，步驟包括在生長(zhǎng)襯底氧化硅層的時(shí)候多生長(zhǎng)一層薄膜層；對(duì)襯底氮化硅層進(jìn)行去除；在襯底氮化硅層去除后量測(cè)襯底氧化硅層的厚度，稱為前值；同時(shí)定一個(gè)目標(biāo)值，目標(biāo)值為理想狀況下襯底氧化硅層的厚度取值；對(duì)每個(gè)批次的襯底氧化硅層定一個(gè)修正值，修正值的取值范圍為前值和目標(biāo)值的差值范圍；然后按照修正值對(duì)襯底氧化硅層進(jìn)行修正蝕刻；上述技術(shù)方案的有益效果是改善了襯底氧化層厚度不均勻的問(wèn)題，節(jié)省了半導(dǎo)體工藝的制作成本，縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)制造時(shí)間。
文檔編號(hào)H01L21/762GK102945830SQ20121043247
公開(kāi)日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月2日
發(fā)明者王春偉, 李陽(yáng)柏, 張傳民, 張旭昇 申請(qǐng)人:上海華力微電子有限公司