CN101710575A - 一种防止深沟绝缘工艺中产生空洞的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种防止深沟绝缘工艺中产生空洞的方法，在半导体基底上形成有源区保护层；刻蚀所述有源区保护层和半导体基底以形成深沟槽；刻蚀所述有源区保护层以及半导体基底，以形成与所述深沟槽相连通的浅沟槽；对所述深沟槽的边缘以及所述浅沟槽的边缘采取高温氧化工艺；进行湿法刻蚀，去除因所述高温氧化工艺所形成的氧化硅，在所述深沟槽以及所述浅沟槽内淀积绝缘介质；进行化学机械研磨，使所述浅沟槽表面平坦化。本发明提供的方法使得沟槽边角圆滑，避免了沟槽中产生大量的空洞，从而保证了沟槽的绝缘性能。

Description

一种防止深沟绝缘工艺中产生空洞的方法
技术领域
本发明涉及集成电路制造工艺技术领域，特别涉及一种防止深沟绝缘工艺中产生空洞的方法。
背景技术
在半导体集成电路工艺中，传统的隔离技术是自对准场氧化隔离技术，即以硬掩膜掩蔽有源区，将场区的衬底硅暴露，然后用热氧化的方法，产生隔离区氧化硅。这种方法简单，实用性强，生产工艺成熟，缺点是会在有源区边界形成‘鸟嘴’区，实践中，‘鸟嘴’的尺寸很难减少到0.1μm以下。因此，当微电子工艺的特征尺寸减小到0.25μm，场氧化工艺逐渐被浅槽隔离技术(STI)工艺所代替。随着技术的进步，高频器件、闪存器件、内存器件对隔离提出了更高的要求，绝缘硅技术和深沟隔离技术于是应运而生。
下面，请参考图1至图6，图1至图6是现有技术的深沟槽绝缘技术制造工艺，包括：图1：在衬底11上淀积氮化硅层12，形成有源区保护层；图2：使用光刻和干刻蚀技术在所述衬底11上形成深沟槽；图3：使用光刻和干刻蚀技术在所述衬底上形成浅沟槽；图4：在氮化硅层表面以及所述深沟槽和浅沟槽中淀积多晶硅绝缘材料13；图5：去除掉氮化硅层12表面以及浅沟槽中的多晶硅绝缘材料；图6：在所述浅沟槽中淀积绝缘介质(氧化硅)14，进行化学机械研磨使浅沟槽表面平坦化。现有技术由于大量使用的多晶硅绝缘材料会与衬底硅材料发生应力匹配问题，因而必须再使用刻蚀工艺去除浅沟中的多晶硅绝缘材料，随后结合氧化硅淀积，化学机械抛光，完成浅沟槽结构制造，此外，由于沟刻蚀极易形成尖角，尖角在后续的淀积工艺中会首先接合从而导致沟槽中产生大量的空洞，进而降低绝缘性能。
发明内容
本发明解决的问题是避免半导体沟槽中因沟槽侧壁尖角的存在而导致沟槽中产生大量的空洞。
本发明提供了一种防止深沟绝缘工艺中产生空洞的方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：在半导体基底上形成有源区保护层；步骤2：刻蚀所述有源区保护层和半导体基底以形成深沟槽；步骤3：刻蚀所述有源区保护层以及半导体基底，以形成与所述深沟槽相连通的浅沟槽；步骤4：在所述深沟槽以及所述浅沟槽内淀积绝缘介质；步骤5：进行化学机械研磨，使所述浅沟槽表面平坦化；所述方法在步骤3和步骤4之间，还包括以下步骤：步骤31：对所述深沟槽的边缘以及所述浅沟槽的边缘采取高温氧化工艺；步骤32：进行湿法刻蚀，去除因所述高温氧化工艺所形成的氧化硅。
可选的，所述绝缘介质为非掺杂多晶硅、氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或碳化硅。
可选的，所述高温氧化工艺的温度范围为900摄氏度至1300摄氏度。
可选的，所述深沟槽的深度范围为1微米至10000微米。
可选的，所述浅沟槽的深度范围为1纳米至1微米。
可选的，在完成淀积绝缘介质后，进行退火处理。
与现有技术相比，本发明一种防止深沟绝缘工艺中产生空洞的方法具有以下优点：本发明对沟槽侧壁进行高温氧化，再去除高温氧化所形成的氧化硅，从而消除了沟槽侧壁形成的尖角，避免了沟槽中产生大量的空洞，从而保证了沟槽的绝缘性能。
附图说明
图1至图6为现有技术半导体深沟槽绝缘工艺示意图；
图7为本发明一种防止深沟绝缘工艺中产生空洞的方法的工艺流程图；
图8为本发明一种防止深沟绝缘工艺中产生空洞的方法的沟槽示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
首先，请参考图7，图7为本发明一种防止深沟绝缘工艺中产生空洞的方法的工艺流程图，如图所示，本发明包括以下步骤：
步骤31：在半导体基底上形成有源区保护层，实际操作中，是先在衬底硅上淀积氧化层，比如淀积氧化硅层，之后在氧化层上淀积氮化硅层，本发明中所述的衬底为已经在硅片上淀积了氧化层的衬底；
步骤32：刻蚀有源区保护层和半导体基底以形成深沟槽，一般使用氮化硅作为硬掩膜，以各向异性(anisotropy)蚀刻法(干刻蚀)在半导体基底上定义陡峭的沟槽，所述深沟槽的深度范围为1微米至10000微米，优选的，所述深沟槽的深度为500微米；
步骤33：刻蚀所述有源区保护层以及半导体基底，以形成与所述深沟槽相连通的浅沟槽，所述浅沟槽的深度范围为1纳米至1微米，优选的，所述浅沟槽的深度为500纳米；
步骤34：对所述深沟槽的边缘以及所述浅沟槽的边缘采取高温氧化工艺，所述高温氧化工艺的温度范围为900摄氏度至1300摄氏度，优选的，所述高温氧化工艺的温度为1100摄氏度，高温氧化后，会将衬底内沟槽侧壁的硅以及氮化硅的表面氧化成氧化硅；
步骤34：进行湿法刻蚀，去除因所述高温氧化工艺所形成的氧化硅，由于湿法刻蚀具有各向异性的特点，因此不论浅沟槽或者深沟槽原先存在的尖角，都会因此被刻蚀掉，形成比较圆滑的边角，从而也就避免了沟槽内空洞的形成，保证了沟槽隔离的性能；
步骤35：在所述深沟槽淀积绝缘介质，一般是利用化学气相沉淀(CVD)在氮化硅层表面和所述深沟槽以及所述浅沟槽内中填入绝缘介质，所述绝缘介质为非掺杂多晶硅、氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或碳化硅，在实际操作中，为了使得淀积的绝缘介质致密化，通常会在淀积完成后进行退火处理；
步骤36：进行化学机械研磨，使所述浅沟槽表面平坦化。
最后，请参考图8，图8为本发明一种防止深沟绝缘工艺中产生空洞的方法的沟槽示意图，从图上可以看到氮化硅层22位于衬底21上，其中沟槽刻蚀已经完成，经过高温氧化再去除氧化硅后，沟槽中的夹角变得圆滑，从而避免了沟槽内空洞的形成，保证了沟槽隔离的性能。
虽然本发明己以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (6)

1.一种防止深沟绝缘工艺中产生空洞的方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：在半导体基底上形成有源区保护层；
步骤2：刻蚀所述有源区保护层和半导体基底以形成深沟槽；
步骤3：刻蚀所述有源区保护层以及半导体基底，以形成与所述深沟槽相连通的浅沟槽；
步骤4：在所述深沟槽以及所述浅沟槽内淀积绝缘介质；
步骤5：进行化学机械研磨，使所述浅沟槽表面平坦化；
其特征在于所述方法在步骤3和步骤4之间，还包括以下步骤：
对所述深沟槽的边缘以及所述浅沟槽的边缘采取高温氧化工艺；
进行湿法刻蚀，去除因所述高温氧化工艺所形成的氧化硅。
2.根据权利要求1所述的一种防止深沟绝缘工艺中产生空洞的方法，其特征在于所述绝缘介质为非掺杂多晶硅、氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或碳化硅。
3.根据权利要求1所述的一种防止深沟绝缘工艺中产生空洞的方法，其特征在于所述高温氧化工艺的温度范围为900摄氏度至1300摄氏度。
4.根据权利要求1所述的一种防止深沟绝缘工艺中产生空洞的方法，其特征在于所述深沟槽的深度范围为1微米至10000微米。
5.根据权利要求1所述的一种防止深沟绝缘工艺中产生空洞的方法，其特征在于所述浅沟槽的深度范围为1纳米至1微米。
6.根据权利要求1所述的一种防止深沟绝缘工艺中产生空洞的方法，其特征在于在完成淀积绝缘介质后，进行退火处理。
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