CN101452873B - 浅沟槽隔离工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种浅沟槽隔离工艺方法，包括以下步骤：1、在硅片上生长一层氧化层衬垫，对氧化层衬垫涂胶，进行第一次光刻，2、刻蚀形成浅沟槽，剥离光刻胶，并在浅沟槽中长一层氧化层衬垫；3、在浅沟槽中填充硅基光刻胶；4、对硅基光刻胶进行光刻，5、氧气等离子处理；6、刻蚀掉氧化层衬垫，清洗；7、利用自动反馈系统精确生长一层氧化层衬垫。本发明采用硅基光刻胶作为浅沟槽的填充介质，大大提高了浅沟槽的隔离能力，并且省却了已有工艺中的化学机械抛光工艺，简化了工艺流程，同时使得面内均一性提高。

Description

浅沟槽隔离工艺方法
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造技术领域，特别是涉及一种浅沟槽隔离工艺方法。
背景技术
现在半导体制造工艺中，浅沟槽隔离技术被普遍采用。在浅沟槽隔离技术中，隔离能力是很重要的技术参数。其中，浅沟槽隔离填充对浅沟槽的隔离能力有很大的影响，并因此对晶体管性能产生的影响极大。
在已有的浅沟槽隔离工艺方法中，浅沟槽工艺为以下几个步骤：第一步，生长一层氧化层衬垫(Pad Oxide)和氮化硅刻蚀阻挡层；第二步，光刻并显影；第三步，浅沟槽的刻蚀；第四步，浅沟槽表面的氧化形成氧化层衬垫；第五步，化学汽相淀积在浅沟槽内填充二氧化硅；第六步，化学机械抛光工艺去除多余的二氧化硅；第七步，去除氧化层衬垫(Pad Oxide)和氮化硅刻蚀阻挡层。其中化学机械抛光工艺不可避免的引入侵蚀、刮痕缺陷和凹陷效应，导致面内的均一性不高。同时由于高密度离子的填充能力受到高宽比的约束，高密度离子的高宽比(AR)的极限一般为3.5∶1左右。在已有技术的情况下，浅沟槽的深度不能太深，否则高密度离子填不进去，因此浅沟槽的隔离能力也受到一定限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种浅沟槽隔离工艺方法，可以简化浅沟槽隔离工艺流程，增强浅沟槽的隔离能力。
为解决上述技术问题，本发明浅沟槽隔离工艺方法的技术方案是，包括以下步骤：第一步，在硅片上生长第一层氧化层衬垫(Pad Oxide)，在所述第一层氧化层衬垫上涂布光刻胶，并进行光刻定义出形成浅沟槽的位置，通过显影去除所述浅沟槽的位置上的光刻胶，在所述浅沟槽的位置上形成光刻胶窗口、其它区域用光刻胶保护；第二步，以所述光刻胶为掩膜，在所述光刻胶窗口处刻蚀形成所述浅沟槽，去除所述光刻胶，并在所述浅沟槽的内壁以及所述第一层氧化层衬垫表面上生长第二层氧化层衬垫(Liner Oxide)；第三步，在形成有所述浅沟槽、第一层氧化层衬垫、第二层氧化层衬垫的硅片上涂布硅基光刻胶，所述硅基光刻胶完全填充所述浅沟槽；第四步，对所述硅基光刻胶进行光刻并显影，以去除所述浅沟槽区域外的所述硅基光刻胶；第五步，氧气等离子体处理；第六步，刻蚀掉所述沟槽外的硅片表面上的所述第一层氧化层衬垫和所述第二层氧化层衬垫，并清洗；第七步，利用自动反馈系统在所述硅片和所述硅基光刻胶上生长第三层氧化层衬垫(Screen Oxide)。
作为本发明的进一步改进是，第三步中填充的硅基光刻胶为：由酮类有机溶剂、醚类有机溶剂、烷烃类有机溶剂、抗反射吸收材料、可与标准四甲基氢氧化铵显影液反应的有机酸基团树脂以及含氧、氟、硅元素的有机基团树脂、以及含氧、氟、硅元素的交联树脂构成，分子量在1000到50000之间，折射率在1.0到3.0之间，消光系数在0.1到3.0之间。
每次涂布剂量为0.5ml到5ml，涂布次数为1到3次，烘烤温度为60℃到250℃，烘烤次数为1到3次，烘烤时间为10秒到120秒。
每次的液体使用量为1ml到100ml，次数为1到3次，显影液的温度为10℃到30℃，显影浸泡时间为10秒到120秒，随后使用去离子水冲洗硅片表面移除显影液的时间为10秒到120秒。
本发明通过采用硅基光刻胶作为填充介质，利用它很高的填充能力，大大提高了浅沟槽的隔离能力。
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为本发明方法流程图；
图2至图7为本发明实施例流程示意图。
图中附图标记为10为硅片截面，20为光刻胶，30为第一层氧化层衬垫，31为第二层氧化层衬垫，32为第三层氧化层衬垫，40为硅基光刻胶。
具体实施方式
如图1所示，本发明实施例包括以下的步骤：
首先，如图2所示，在硅片上生长第一层氧化层衬垫30(Pad Oxide)，然后对第一层氧化层30衬垫涂胶，并对光刻胶进行光刻。
其次，如图3所示，刻蚀形成浅沟槽，剥离上一步中残留的光刻胶，然后在浅沟槽内壁以及所述第一层氧化层衬垫30上中长第二层氧化层衬垫31(Liner Oxide)。
再次，如图4所示，在浅沟槽中填充硅基光刻胶(Si-based PhotoResist)。该硅基光刻胶由酮类有机溶剂、醚类有机溶剂、烷烃类有机溶剂、抗反射吸收材料、可与标准四甲基氢氧化铵显影液反应的有机酸基团树脂以及含氧、氟、硅元素的有机基团树脂、以及含氧、氟、硅元素的交联树脂构成。其分子量在1000到50000之间，折射率在1.0到3.0之间，消光系数在0.1到3.0之间。
在填充硅基光刻胶的步骤中工艺参数为：每次硅基光刻胶涂布剂量为0.5ml到5ml，涂布次数为1到3次，烘烤温度为60℃到250℃，烘烤次数为1到3次，烘烤时间为10秒到120秒。
再次，如图5所示，对硅基光刻胶进行光刻，并用显影液显影。用显影液显影的工艺参数为：每次的液体使用量为1ml到100ml，次数为1到3次，显影液的温度为10℃到30℃，显影浸泡时间为10秒到120秒，随后使用去离子水冲洗硅片表面移除显影液的时间为10秒到120秒。
接着，进行氧气等离子处理。在这之后，如图6所示，刻蚀掉第一氧化层衬垫30及其表面的所述第二氧化层衬垫31，并进行清洗。最后，如图7所示，利用自动反馈系统精确生长第三层氧化层衬垫32(Screen Oxide)。从而完成基于硅基光刻胶的浅沟槽隔离工艺。
本发明采用硅基光刻胶作为浅沟槽的填充介质，它的填充能力很强，高宽比可以达到10∶1至15∶1左右。大大提高了浅沟槽的隔离能力。并且本发明省却了已有工艺中的化学机械抛光工艺，简化了工艺流程，同时使得面内均一性提高。

Claims (4)

1.一种浅沟槽隔离工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，在硅片上生长第一层氧化层衬垫，在所述第一层氧化层衬垫上涂布光刻胶，并进行光刻定义出形成浅沟槽的位置，通过显影去除所述浅沟槽的位置上的光刻胶，在所述浅沟槽的位置上形成光刻胶窗口、其它区域用光刻胶保护；
第二步，以所述光刻胶为掩膜，在所述光刻胶窗口处刻蚀形成所述浅沟槽，去除所述光刻胶，并在所述浅沟槽的内壁以及所述第一层氧化层衬垫表面上生长第二层氧化层衬垫；
第三步，在形成有所述浅沟槽、第一层氧化层衬垫、第二层氧化层衬垫的硅片上涂布硅基光刻胶，所述硅基光刻胶完全填充所述浅沟槽；
第四步，对所述硅基光刻胶进行光刻并显影，以去除所述浅沟槽区域外的所述硅基光刻胶；
第五步，氧气等离子体处理；
第六步，刻蚀掉所述沟槽外的硅片表面上的所述第一层氧化层衬垫和所述第二层氧化层衬垫，并清洗；
第七步，利用自动反馈系统在所述硅片和所述硅基光刻胶上生长第三层氧化层衬垫。
2.根据权利要求1所述的浅沟槽隔离工艺方法，其特征在于，第三步中填充的硅基光刻胶为：由酮类有机溶剂、醚类有机溶剂、烷烃类有机溶剂、抗反射吸收材料、可与标准四甲基氢氧化铵显影液反应的有机酸基团树脂以及含氧、氟、硅元素的有机基团树脂、以及含氧、氟、硅元素的交联树脂构成，分子量在1000到50000之间，折射率在1.0到3.0之间，消光系数在0.1到3.0之间。
3.根据权利要求1所述的浅沟槽隔离工艺方法，其特征在于，第三步中填充硅基光刻胶的工艺参数为：每次硅基光刻胶涂布剂量为0.5ml到5ml，涂布次数为1到3次，烘烤温度为60℃到250℃，烘烤次数为1到3次，烘烤时间为10秒到120秒。
4.根据权利要求1所述的浅沟槽隔离工艺方法，其特征在于，第四步中用显影液显影的工艺参数：每次的液体使用量为1ml到100ml，次数为1到3次，显影液的温度为10℃到30℃，显影浸泡时间为10秒到120秒，随后使用去离子水冲洗硅片表面移除显影液的时间为10秒到120秒。
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