CN101452871A - Sti隔离结构的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种STI隔离结构的制备方法，在浅沟槽填充完成和硬掩膜去除之后，还包括如下步骤：在垫层氧化层表面淀积一层磷，淀积的同时磷在垫层氧化层表面扩散形成磷硅玻璃；湿法腐蚀掉所述磷硅玻璃。本发明的制备方法利用了磷的掺杂分布决定了各个区域的腐蚀速率，最终将STI结构的边角作圆化处理，适用于集成电路制造中。

Description

STI隔离结构的制备方法
技术领域
本发明涉及一种半导体芯片制造中的一种制备方法，特别涉及一种STI隔离结构的制备方法。
背景技术
STI隔离结构(即浅沟槽隔离结构)是目前在小尺寸中通用的一种隔离结构。在0.13um EFlash工艺中，各种区域密度和掺杂差异，导致某些区域的隔离区域上氧化硅形成的台阶过高，且STI结构边角形貌陡直，后续工艺过程中，在刻蚀时台阶侧壁处易有薄膜残留(例如，刻蚀氮化硅会在边角处形成氮化硅侧墙使氮化硅残留)，影响器件和整个芯片的电路特性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种STI隔离结构的制备方法，其能形成一个相对平缓的STI氧化层边角形貌。
为解决上述技术问题，本发明的STI隔离结构的制备方法，在浅沟槽填充完成和硬掩膜去除之后，还包括如下步骤：
(1)在垫层氧化层表面淀积一层磷，淀积的同时磷在垫层氧化层表面扩散形成磷硅玻璃；
(2)湿法腐蚀掉所述磷硅玻璃。
本发明的STI结构的制备方法，利用了在湿法腐蚀中磷浓度不同腐蚀速率不同，由于磷的掺杂分布决定了各个区域的腐蚀速率，在表面和侧壁顶部由于磷杂质的浓度高，腐蚀速率较快，氧化层损失更多，形成边角圆化故使湿法腐蚀后的STI结构的边角圆滑化，避免了后续工艺中刻蚀可能产生的侧墙问题。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为现有STI结构的示意图；
图2为本发明的制备中淀积磷示意图；
图3为本发明的制备出的STI结构示意图。
具体实施方式
本发明的STI结构制备方法流程为：
(1)在衬底硅上生长垫层氧化层，接着淀积硬掩膜层(一般为氮化硅)，硬掩膜层的作用是在后续刻蚀工艺中保护不需要刻蚀掉的硅部分；
(2)光刻胶涂布和曝光显影，定义出浅沟槽的位置；
(3)硬掩膜层刻蚀及去除光刻胶，将曝出的硬掩膜层部分刻蚀掉，可用干法刻蚀工艺，之后将光刻胶去除；
(4)干法刻蚀硅，在衬底硅上形成浅沟槽，刻蚀工艺可选用等离子刻蚀；
(5)在沟槽内侧热生长氧化层，该氧化层生长的目的为修复在刻蚀过程中损伤的沟槽表面，氧化层的厚度与常用的标准；
(6)HDP氧化层填充浅沟槽，即采用高密度等离子体化学淀积工艺(HDP CVD)淀积氧化硅填充浅沟槽，为隔离氧化硅；
(7)化学机械研磨和硬掩膜层去除，即用CMP法掩膜步骤(6)中淀积得氧化层，至硬掩膜层表面，平整化硅平面，而后去除硬掩膜层；
(8)接着淀积一层磷在垫层氧化层上，一般为用CVD工艺制备，采用POCL3气体为反应气体，因磷很容易在二氧化硅层内扩散，在淀积的同时磷在垫层氧化层表面扩散形成一定厚度的磷硅玻璃，且在垫层氧化层中存在浓度梯度分布，STI结构的边角处和垫层氧化层表面的磷浓度较大。该步骤中所淀积的磷的量、在垫层氧化层中的扩散深度和淀积时的温度可通过现有的技术模拟得到，也可通过有限次试验得出，在形成磷硅玻璃的过程中，需要消耗一定厚度的氧化硅，一般磷硅玻璃的厚度可控制在180～250埃左右，也可根据具体工艺进行调节；
(9)湿法腐蚀磷硅玻璃，因磷硅玻璃和氧化硅这两种材料本身的物理性能不同，磷硅玻璃在腐蚀过程中速度比氧化硅的腐蚀速度要大得多，由于在表面和侧壁顶部由于磷杂质的浓度高，腐蚀速率较快，氧化层损失更多，故最终在STI结构的顶角位置形成一定的圆化边角；该步骤中腐蚀可用氢氟酸溶液进行。
在实施本发明的制备方法时，有源区域的垫层氧化层生长的要足够厚，以保证有源区域上垫层氧化层能够有效阻止杂质扩散进硅表面，以防杂质破坏硅表面的掺杂类型和分布。在后续氮化物淀积刻蚀时，由于氧化层顶角足够大弧度，能足以保证氮化物刻蚀干净。

Claims (4)

1、一种STI隔离结构的制备方法，其特征在于，在浅沟槽填充完成和硬掩膜去除之后，还包括如下步骤：
(1)在垫层氧化层表面淀积一层磷，淀积的同时磷在垫层氧化层表面扩散形成磷硅玻璃；
(2)湿法腐蚀掉所述磷硅玻璃。
2、按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中磷的淀积工艺为化学气相淀积，采用POCL3气体作反应气体。
3、按照权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述磷硅玻璃的厚度为180～250埃。
4、按照权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述湿法腐蚀采用氢氟酸溶液作腐蚀液。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105097457A (zh) * 2014-05-04 2015-11-25 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 半导体器件的形成方法
CN111916347A (zh) * 2020-08-13 2020-11-10 中国电子科技集团公司第四十四研究所 一种用于soi片的磷扩散掺杂方法
CN112151511A (zh) * 2020-08-17 2020-12-29 中国科学院微电子研究所 一种半导体结构及其制备方法

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