CN100501967C - 改善sti-cmp终点检测的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善STI-CMP终点检测的方法，包括STI-CMP相关工艺步骤和终点检测步骤，所述STI-CMP相关工艺依次包括氧化硅沉积、氮化硅沉积、STI沟槽刻蚀、氧化硅填入、化学机械抛光、氮化硅去除和氧化硅去除的步骤，在化学机械抛光步骤中采用终点检测的方法进行工艺控制，所述STI-CMP前道相关的工艺中，在所述氮化硅沉积和STI沟槽刻蚀的步骤之间，加入对氮化硅表面进行改变氮化硅表面特性的处理的步骤，该处理的步骤为刻蚀或者溅射。本发明通过改变氮化硅表面特性的方式，使得后续化学机械抛光工艺步骤中能够明确的区分氮化硅和氧化硅的界面，方便终点检测步骤的进行，提高了整个工艺过程的稳定性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体的工艺方法，尤其是一种改善STI-CMP终点检测的方法。
背景技术
浅沟槽隔离(Shallow Trench Isolation，STI)具有隔离效果好，占用面积小等优点，所以虽然其工艺较传统的硅的局部氧化(LOCOS)隔离方法复杂，但是在0.25um以下工艺中的器件间的隔离仍旧普遍采用STI方法。
但是，STI工艺也存在一些技术问题，如STI的二氧化硅与外部硅之间的应力失配，STI的形貌控制等等。例如STI内的氧化硅高度在硅片内的面内均一性，及其特征尺寸、图形密度等的因素，会直接关系到STI的边缘漏电和后续的多晶硅栅(gate poly)和侧墙(spacer)的刻蚀。随着半导体工艺的关键尺寸的不断减小，这些问题越来越引起人们的重视。
制作STI的工艺流程依次包括：硅衬底1上的氧化硅2(pad oxide)和氮化硅3(SiN)淀积、STI硅槽刻蚀、氧化硅4(HDP oxide)的填入，此时的STI结构如图1所示。之后继续进行氧化硅的化学机械抛光
(Chemical Mechanical Polishing，CMP)，经过化学机械抛光后的STI结构如图2所示。最后再进行氮化硅3(SiN)和氧化硅2(pad oxide)的去除。
目前STI的化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，CMP)工艺的控制方法主要有光学终点检测或根据初始膜厚来计算一定的研磨量，并结合机台的研磨速率，换算成研磨时间来控制。前者的优点是简单，易实现，但是有时侯由于受到关键尺寸，图形密度，前道工艺生成的衬底(substrate)上的段差等因素的影响，此外氧化硅4(HDP oxide)和氮化硅3的光学特性相差不显著，使这种终点控制在某些情况下变得很不稳定；对于后者，其优点是对设备要求相对低，但是对于STI这种多层次膜质结构，其前膜数据采集较为复杂，此外还受到速率变化的影响，需要提高测机的频率来提高工艺控制能力，所以其应用有一定的局限性。
在浅沟槽隔离(Shallow Trench Isolat ion，STI)的制作工艺过程中，化学机械抛光(Chemical Mechanical Planarization，CMP)被普遍用来去除和平整化过填(over-fi lled)的氧化硅(HDP oxide)。为满足对氮化硅研磨量(loss amount)控制的要求，该CMP工艺通常需要采用终点检测(end-point-detection，EPD)来控制研磨时间。对于涉及多层透明或半透明的介电质CMP工艺来说，检测从不同的介质界面反射光的干涉强度变化的方法最为常用。但是由于氧化硅(HDP oxide)和氮化硅的光学特性相对接近，如氧化硅的折光率(refractive index，RI)为1.35-1.5，而氮化硅的折光率(RI)仅为2.0左右，在某些情况下这种光学的终点检测方法就变得很不稳定。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种改善STI-CMP终点检测的方法，能够使后续的化学机械抛光工艺步骤中明确的区分氮化硅和氧化硅，方便终点检测步骤的进行，从而提高整个工艺过程的稳定性和可靠性。
为解决上述技术问题，本发明改善STI-CMP终点检测的方法的技术方案是，包括STI-CMP相关工艺步骤和终点检测步骤，所述STI-CMP相关工艺依次包括氧化硅沉积、氮化硅沉积、STI沟槽刻蚀、氧化硅填入、化学机械抛光、氮化硅去除和氧化硅去除的步骤，在化学机械抛光步骤中采用终点检测的方法进行工艺控制，所述STI-CMP前道相关的工艺中，在所述氮化硅沉积和STI沟槽刻蚀的步骤之间，加入对氮化硅表面进行改变氮化硅表面特性的处理的步骤，该处理的步骤为刻蚀或者溅射。
本发明通过改变氮化硅表面特性的方式，使得后续化学机械抛光工艺步骤中能够明确的区分氮化硅和氧化硅的界面，方便终点检测步骤的进行，提高了整个工艺过程的稳定性和可靠性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明：
图1为经过化学机械抛光工艺前的STI结构示意图；
图2为经过化学机械抛光工艺后的STI结构示意图；
图3为本发明改善STI-CMP终点检测的方法的流程图。
具体实施方式
本发明改善STI-CMP终点检测的方法，如图3所示，包括STI-CMP相关工艺步骤和终点检测步骤，所述STI-CMP相关工艺依次包括氧化硅沉积、氮化硅沉积、氮化硅表面进行改变氮化硅表面特性的处理、STI沟槽刻蚀、氧化硅填入、化学机械抛光、氮化硅去除和氧化硅去除的步骤，在化学机械抛光步骤中采用终点检测的方法进行工艺控制。
所述对氮化硅表面进行改变氮化硅表面特性的处理的步骤可以是等离子体刻蚀。
所述对氮化硅表面进行改变氮化硅表面特性的处理的步骤可以是溅射。
所述对氮化硅表面进行改变氮化硅表面特性的处理的步骤可以是干法刻蚀。
所述对氮化硅表面进行改变氮化硅表面特性的处理的步骤可以是湿法刻蚀。
在经过氮化硅表面进行改变氮化硅表面特性的处理之后，氮化硅表面的物理特性或者化学特性就会发生改变，比如粗糙度、折光率、吸光率、化学组成等，这样就改变了氮化硅的光学特性，在后续化学机械抛光工艺的终点检测工艺控制时，就不会因为氮化硅和氧化硅的光学特性接近而将氮化硅层和氧化硅层混淆，使得整个工艺过程更加稳定可靠。
Claims (4)
1.一种改善STI-CMP终点检测的方法，包括STI-CMP相关工艺步骤和终点检测步骤，所述STI-CMP相关工艺依次包括氧化硅沉积、氮化硅沉积、STI沟槽刻蚀、氧化硅填入、化学机械抛光、氮化硅去除和氧化硅去除的步骤，在化学机械抛光步骤中采用终点检测的方法进行工艺控制，其特征在于，所述STI-CMP相关工艺中，在所述氮化硅沉积和STI沟槽刻蚀的步骤之间，加入对氮化硅表面进行改变氮化硅表面特性的处理的步骤，该处理的步骤为刻蚀或者溅射。
2.根据权利要求1所述的改善STI-CMP终点检测的方法，其特征在于，所述对氮化硅表面进行改变氮化硅表面特性的处理的步骤为等离子体刻蚀。
3.根据权利要求1所述的改善STI-CMP终点检测的方法，其特征在于，所述对氮化硅表面进行改变氮化硅表面特性的处理的步骤为干法刻蚀。
4.根据权利要求1所述的改善STI-CMP终点检测的方法，其特征在于，所述对氮化硅表面进行改变氮化硅表面特性的处理的步骤为湿法刻蚀。
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