專利名稱：淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體集成電路及其制造領域，特別涉及一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法。
背景技術：
近年來，隨著半導體集成電路制造技術的發(fā)展，芯片中所含元件的數(shù)量不斷增加，元件的尺寸也因集成度的提升而不斷地縮小。然而，無論元件尺寸如何縮小化，在芯片中各個元件之間仍必須有適當?shù)媒^緣或隔離，才能得到良好的元件性質(zhì)。這方面的技術一般稱為元件隔離技術(Device Isolation Technology),其主要目的是在各元件之間形成隔離物，并且在確保良好隔離效果的情況下，盡量縮小隔離物的區(qū)域，以空出更多的芯片面積來容納更多的元件。在各種元件隔離技術中，局部硅氧化方法(L0C00S)和淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)(ShallowTrench, STI)制造過程是最常被采用的兩種技術，尤其后者具有隔離區(qū)域小和完成后仍保持基本平坦性等優(yōu)點，更是近年來頗受重視的半導體制造技術。淺溝道隔離區(qū)是0.25um以下半導體技術采用的通用隔離方法，這種隔離的優(yōu)點是隔離效果好，而且占用面積小。傳統(tǒng)的形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法包括:參考圖la，在硅襯底100上覆蓋一層氧化娃墊層101和氮化娃層102 ;參考圖1b,光刻后干法刻蝕,在氮化娃層102、氧化娃墊層101以及硅襯底100中形成淺溝槽圖形103 (大面積圖形區(qū))與104 (高密度圖形區(qū));參考圖lc，沉積氧化層與二氧化硅層105，填充淺溝槽圖形103與104并作退火處理；參考圖ld，通過化學機械研磨工藝去除氧化層與二氧化硅層105，停留在氮化硅層103上，研磨使用高選擇比研磨液；參考圖le，濕法刻蝕去除自然氧化層及氮化硅層103，形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的制作方法采用比較昂貴的高選擇比研磨液來研磨二氧化硅層做平坦化處理，成本比較高，并且研磨到氮化硅表面后必須加上適量的過度研磨來保證氮化硅表面無氧化硅殘留，從而導致大面積圖形區(qū)103的氧化硅表面產(chǎn)生凹陷(Dishing)，高密度圖形區(qū)104的氧化硅產(chǎn)生侵蝕(Erosion)現(xiàn)象，削弱了平坦化效果，最終降低淺溝槽隔離器件的隔離作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，解決傳統(tǒng)工藝中化學機械研磨產(chǎn)生的凹陷與侵蝕對平坦化的影響，保證淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的隔離作用，同時能大幅降低化學機械研磨工藝的研磨液使用成本。本發(fā)明的技術方案是一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，包括以下步驟:提供一半導體襯底，并在所述半導體襯底上依次覆蓋氧化層和氮化層；進行曝光 與刻蝕工藝，形成淺溝槽圖形；沉積隔離層，所述隔離層填滿所述淺溝槽圖形；
對所述隔離層實施平坦化處理，平坦化處理后留下部分隔離層；干法刻蝕去除剩余隔離層濕法刻蝕去除所述氮化層。進一步的，所述氧化層為氧化硅和氮氧化硅中的一種或其組合，所述氮化層為氮化硅和氮氧化硅中的一種或其組合。進一步的，所述隔離層的材質(zhì)為氧化硅。進一步的，對所述隔離層實施平坦化處理采用化學機械研磨法。進一步的，所述化學機械研磨使用堿性二氧化硅作為研磨液。進一步的，對所述隔離層實施平坦化之后，所述氮化層上剩余的隔離層厚度為50埃 1000埃。進一步的，所述干法刻蝕的刻蝕氣體包括CF4和CHF3。進一步的，所述CF4的流量速率范圍包括15sccm 25sccm ;所述CHF3的流量速率范圍包括35sccm 45sccm。 進一步的，采用磷酸溶液去除所述氮化層。進一步的，所述磷酸溶液中磷酸的質(zhì)量百分比為80% 90%，所述磷酸溶液的蝕刻率為 45 55A/min?，F(xiàn)有技術相比，本 發(fā)明具有以下優(yōu)點:1、平坦化處理只需要去除部分隔離層未接觸到氮化層，相比于現(xiàn)有技術，不需要使用昂貴的高選擇比研磨液，普通研磨液即可達到平坦化效果，大幅降低了平坦化過程中研磨液的使用成本；2、采用干法刻蝕去除氮化層上剩余的隔離層，解決了傳統(tǒng)工藝中化學機械研磨到氮化層界面產(chǎn)生的凹陷和侵蝕，提高了平坦化效果，保證淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)具有較好的隔離效果。


圖1a Ie為現(xiàn)有技術中淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)制作過程的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明一實施例中淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作過程流程圖。圖3a 3f為本發(fā)明一實施例中淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)制作過程的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明的內(nèi)容做進一步說明。當然本發(fā)明并不局限于該具體實施例，本領域的技術人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。其次，本發(fā)明利用示意圖進行了詳細的表述，在詳述本發(fā)明實例時，為了便于說明，示意圖不依照一般比例局部放大，不應對此作為本發(fā)明的限定。本發(fā)明的核心思想是:對隔離層實施平坦化處理時不接觸到氮化層，不需要采用昂貴的高選擇比研磨液就能達到平坦化效果；剩余的部分隔離層用干法刻蝕去除，解決了傳統(tǒng)工藝中研磨到氮化層界面造成的凹陷與侵蝕。圖2為本發(fā)明一實施例中淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作過程流程圖，如圖2所示，本發(fā)明提出一種實現(xiàn)淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，包括以下步驟:步驟SOl:提供一半導體襯底，并在所述半導體襯底上依次覆蓋氧化層和氮化層；步驟S02:進行曝光與刻蝕工藝，形成淺溝槽圖形；
步驟S03:沉積隔離層，所述隔離層填滿所述淺溝槽圖形；步驟S04:對所述隔離層實施平坦化處理，平坦化處理后留下部分隔離層；步驟S05:干法刻蝕去除剩余隔離層；步驟S06:濕法刻蝕去除所述氮化層。圖3a 3f為本發(fā)明一實施例中淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作過程的結(jié)構(gòu)示意圖，請參考圖2所示，并結(jié)合圖3a 圖3f，詳細說明本發(fā)明提出的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法:在步驟SOl中，提供半導體襯底200，并在半導體襯底200上依次覆蓋氧化層201和氮化層202，形成圖3a所示的結(jié)構(gòu)。在本實施例中所述半導體襯底200可以是硅襯底、鍺硅襯底或絕緣體上硅(S0I)，或本領域技術人員公知的其他半導體襯底；所述氧化層201為氧化硅和氮氧化硅中的一種或其組合；所述氮化層202為氮化硅和氮氧化硅中的一種或其組合；所述氧化層201采用熱氧化法形成、或常壓化學氣相沉積法或低壓化學氣相沉積法沉積而成，所述氮化層采用低壓化學氣相沉積法形成。在步驟S02中，進行曝光與刻蝕工藝，在所述氮化層202、氧化層201與半導體襯底200中形成淺溝槽圖形203和204，如圖3b所示。所述淺溝槽圖形203、204的深度可以根據(jù)器件的結(jié)構(gòu)、工藝要求以及設備工藝條件等確定。在步驟S03中，在所述淺溝槽圖形203、204中沉積隔離層205，形成如圖3c的結(jié)構(gòu)；所述隔離層205填滿所述淺溝槽圖形203、204。在沉積隔離層205的步驟之前還包括，將氮化層202回拉，擴大氮化層淺溝槽圖形203、204的寬度。在本實施例中所述隔離層205的材質(zhì)為氧化硅。在其他實施例中可以根據(jù)應用或設備配置進行變通，比如ON (二氧化硅-氮化硅)或者ONO (二氧化硅-氮化硅-二氧化硅)結(jié)構(gòu)等。在步驟S04中，對所述隔離層205實施平坦化處理，去除大部分的隔離層205并且不接觸到氮化層202，在氮化層202上剩余部分隔離層205，形成如圖3d所示的結(jié)構(gòu)；所述氮化層上剩余的隔離層的厚度可以通過設定一定的研磨時間、設定對應的終點探測或設定對應的終點探測和相應的時間區(qū)間等工藝方法來控制；所述平坦化步驟采用化學機械研磨法，所述氮化硅上剩余隔離層厚度為50A到〗000A,例如IOOA, 200A, 300A, 400Av 500A, 600 A, 700 A, 800 A, 900 人，其中較佳的
厚度為500人;所述化學機械研磨可以使用現(xiàn)有技術中普通的研磨液，以降低生產(chǎn)成本，研磨液可以例如為由呈膠體狀的氧化硅、或呈分散狀的氧化鋁和堿性的氫氧化鉀或氫氧化銨等溶液混合而成的，無需選擇高選擇比的研磨液，從而大幅降低成本。在步驟S05中，進行干法刻蝕去除所述剩余隔離層205，形成如圖3e所示的結(jié)構(gòu)。在本實施例中，用干法刻蝕去除所述隔離層205，刻蝕氣體可以包括CF4 (四氟化碳)和CHF3(三氟化甲燒)，其中:CF4的流量速率范圍可以包括15sccm 25sccm,如:16sccm、19sccm、21sccm 或 24sccm ；CHF3 的流量速率范圍可以包括 35sccm 45sccm,如 36sccm、40sccm、42sCCm或44sCCm。需要說明的是，在其他實施例中還可以選擇其他刻蝕氣體來去除隔離層205，如選用CF4、CHF3和02，或本領域技術人員公知的其他刻蝕氣體。采用干法刻蝕去除剩余的隔離層205，容易抓取刻蝕終點，使得氮化層202上無隔離層205殘留，也不會產(chǎn)生凹陷與侵蝕現(xiàn)象，從而保留了化學機械研磨達到的全局平坦化結(jié)構(gòu)。在步驟S06中，進行濕法刻蝕去除所述氮化層202，形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)206和207，如圖3f所示。在本實施例中，用磷酸溶液去除氮化層202，所述磷酸溶液中磷酸的質(zhì)量百分比為80% 90%，如82%、84%、86%或88% ;所述磷酸溶液的蝕刻率為45_、.55A/min如
46人/min、48 A/min、52 A/min或54 A/min;在上述范圍內(nèi)，所述磷酸溶液的濃度
不會因為濃度過大而使蝕刻率過快而不易控制，同時避免濃度過小則會使蝕刻率較慢而降低制作效率。 綜上所述，本發(fā)明平坦化處理只需要去除部分隔離層未接觸到氮化層，相比于現(xiàn)有技術，不需要使用昂貴的高選擇比研磨液，普通研磨液即可達到平坦化效果，大幅降低了平坦化過程中研磨液的使用成本；采用干法刻蝕去除氮化層上剩余的隔離層，解決了傳統(tǒng)工藝中化學機械研磨到氮化層界面產(chǎn)生的凹陷和侵蝕，提高了平坦化效果，保證淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)具有較好的隔離效果。上述描述僅是對本發(fā)明較佳實施例的描述，并非對本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā)明領域的普通技術人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權利要求書的保護范圍。
權利要求
1.一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，包括以下步驟: 提供一半導體襯底，并在所述半導體襯底上依次覆蓋氧化層和氮化層； 進行曝光與刻蝕工藝，形成淺溝槽圖形； 沉積隔離層，所述隔離層填滿所述淺溝槽圖形； 對所述隔離層實施平坦化處理，平坦化處理后留下部分隔離層； 干法刻蝕去除剩余隔離層； 濕法刻蝕去除所述氮化層。
2.如權利要求1所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述氧化層為氧化硅和氮氧化硅中的一種或其組合，所述氮化層為氮化硅和氮氧化硅中的一種或其組合。
3.如權利要求1所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述隔離層的材質(zhì)為氧化硅。
4.如權利要求1所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，對所述隔離層實施平坦化處理采用化學機械研磨法。
5.如權利要求4所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述化學機械研磨使用堿性二氧化硅作為研磨液。
6.如權利要求1所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，在對所述隔離層實施平坦化處理之后，所述氮化層上剩余的隔離層厚度為50埃 1000埃。
7.如權利要求1所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述干法刻蝕的刻蝕氣體包括CF4和CHF3。
8.如權利要求7所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述CF4的流量速率范圍包括15sccm 25sccm ;所述CHF3的流量速率范圍包括35sccm 45sccm。
9.如權利要求1所述的淺溝槽隔離 結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，采用磷酸溶液去除所述氮化層。
10.如權利要求9所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述磷酸溶液中磷酸的質(zhì)量百分比為80% 90%，所述磷酸溶液的蝕刻率為45-...55人/min。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，包括在半導體襯底上依次覆蓋氧化層和氮化層；進行曝光與刻蝕工藝，形成淺溝槽圖形；沉積隔離層填滿所述淺溝槽圖形；對所述隔離層實施平坦化處理并留下部分隔離層；干法刻蝕去除剩余隔離層；濕法刻蝕去除所述氮化層。在本發(fā)明提供的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法中，平坦化處理未接觸到氮化層，采用普通的研磨液就可以達到平坦化，降低了研磨液的成本，同時用干法刻蝕去除氮化層上剩余的隔離層，解決了化學機械研磨產(chǎn)生的凹陷與侵蝕現(xiàn)象。
文檔編號H01L21/762GK103236416SQ20131012162
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月9日 優(yōu)先權日2013年4月9日
發(fā)明者張明華, 嚴鈞華, 黃耀東, 方精訓, 彭樹根 申請人:上海華力微電子有限公司