CN101777513A - 改善栅氧化层生长的方法以及浅沟槽隔离工艺的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改善栅氧化层生长的方法以及浅沟槽隔离工艺的制作方法。本发明能够在浅沟槽隔离工艺的沉积氮化硅层之后、生长栅氧化层工艺之前的任意时刻，将晶圆背面粗糙的氮化硅层去除、以使得晶圆背面尽可能平滑，因而在对晶圆进行批处理的生长栅氧化层工艺过程中，通入上层晶圆背面与下层晶圆正面之间的气体，不会由于上层晶圆背面粗糙的氮化硅层而流动不畅，从而使得下层晶圆正面生长的栅氧化层的厚度不会由于气体流动不畅而变得不均匀，进而改善栅氧化层的质量。

Description

改善栅氧化层生长的方法以及浅沟槽隔离工艺的制作方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种改善栅氧化层生长的方法、以及一种浅沟槽隔离工艺的制作方法。
背景技术
目前，干法热氧化最常见的应用是生长用于栅氧化层的薄氧化膜，随着芯片集成度的增加，器件变小，器件尺寸和电参数必须等比例缩小。栅氧化层被认为是硅片制造中最重要的氧化应用。
现有的互补金属氧化物半导体(CMOS)技术中，在制作栅氧化层之前，首先在衬底上定义CMOS的有源区，然后进行浅沟槽隔离工艺的制作。
如图1所示，现有浅沟槽隔离工艺的制作方法包括如下步骤：
步骤11、在晶圆的正面和背面热氧化生长隔离氧化层，以保护有源区在去掉氮化硅层的过程中免受化学玷污；
步骤12、在晶圆的正面和背面沉积氮化硅层；其中，本步骤中沉积得到的氮化硅层是一层坚固的掩膜材料；
步骤13、浅沟槽的刻蚀；
步骤14、沟槽衬垫氧化硅的生长；
步骤15、沟槽氧化物填充；其中，在步骤12中沉积得到的氮化硅层，可以在执行本步骤的过程中保护有源区；
步骤16、沟槽氧化物抛光；其中，在步骤12沉积得到的氮化硅层，可以在执行本步骤的过程中充当抛光的阻挡材料；
步骤17、去除晶圆正面的氮化硅层。
至此，本流程结束。
经过现有浅沟槽隔离工艺的晶圆如图2所示，衬底1上的有源区101定义在沟槽100的两侧；有源区101上热氧化生长有隔离氧化层102，该隔离氧化层102位于沟槽100处的部分在刻蚀沟槽100时被刻蚀掉，且该隔离氧化层102与沟槽内生长的衬垫氧化硅的厚度和成分都相同；晶圆背面则热氧化生长有隔离氧化层102’、以及沉积的氮化硅层103，因为在氮化硅层的去除步骤中，晶圆正面的氮化硅层已经被去除，所以图2中未示出晶圆正面的氮化硅层；且沟槽100内还具有抛光后的沟槽氧化物104。
此后，基于如图2所示的晶圆，即可制作出图3中所示的栅氧化层110。
然而，由于现有浅沟槽隔离工艺过程中，热氧化生长隔离氧化层、以及沉积氮化硅层的过程都是双面工艺，因而会使得后续生长出的栅氧化层110的厚度不均匀。
具体来说，现有技术在制作栅氧化层110时，通常对晶圆进行批处理，批处理的若干晶圆被放置在层层叠放的晶圆片舟内，上层的晶圆背面恰好正对着下层晶圆的正面，但由于上层的晶圆背面沉积的氮化硅层103表面粗糙，使通入上层晶圆背面与下层晶圆正面之间的气体流动不畅通，因而易使得下层晶圆正面生长的栅氧化层110厚度不均，如图4所示，进而使得栅氧化层110的质量较差。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种改善栅氧化层生长的方法、以及一种浅沟槽隔离工艺的制作方法，能够改善栅氧化层的质量。
为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：
本发明公开了一种改善栅氧化层生长的方法，关键在于，该方法在浅沟槽隔离工艺中沉积氮化硅层之后、生长栅氧化层工艺之前执行，且该方法包括：
去除所述浅沟槽隔离工艺在晶圆背面形成的氮化硅层。
该方法利用浓氢氟酸或者浓磷酸去除所述浅沟槽隔离工艺在晶圆背面形成的氮化硅层。
该方法利用135摄氏度至160摄氏度的浓磷酸或者常温下的浓氢氟酸执行所述去除。
该方法利用浓氢氟酸或者浓磷酸持续5分钟至40分钟执行所述去除。
在去除所述浅沟槽隔离工艺在晶圆背面形成的氮化硅层之后，该方法进一步去除所述浅沟槽隔离工艺在晶圆背面形成的隔离氧化层。
该方法利用稀氢氟酸去除所述浅沟槽隔离工艺在晶圆背面形成的隔离氧化层。
本发明还公开了一种浅沟槽隔离工艺的制作方法，该方法在生长栅氧化层工艺之前执行，并包括：
热氧化生长隔离氧化层；
沉积氮化硅层；
浅沟槽的刻蚀；
沟槽衬垫氧化硅的生长；
沟槽氧化物填充；
沟槽氧化物抛光；
去除晶圆正面的氮化硅层；
关键在于，该方法在所述沉积氮化硅层之后的任意时刻，还包括：去除晶圆背面的氮化硅层。
该方法利用浓氢氟酸或者浓磷酸去除所述浅沟槽隔离工艺在晶圆背面形成的氮化硅层。
该方法利用135摄氏度至160摄氏度浓磷酸或者常温下的浓氢氟酸执行所述去除。
该方法利用浓氢氟酸或者浓磷酸持续5分钟至40分钟执行所述去除。
在去除所述浅沟槽隔离工艺在晶圆背面形成的氮化硅层之后，该方法进一步去除所述浅沟槽隔离工艺在晶圆背面形成的隔离氧化层。
该方法利用稀氢氟酸去除所述浅沟槽隔离工艺在晶圆背面形成的隔离氧化层。
由上述的技术方案可见，本发明在浅沟槽隔离工艺的沉积氮化硅层之后、生长栅氧化层工艺之前的任意时刻，均可将晶圆背面粗糙的氮化硅层去除、以使得晶圆背面尽可能平滑，因而在对晶圆进行批处理的生长栅氧化层工艺过程中，通入上层晶圆背面与下层晶圆正面之间的气体，不会由于上层晶圆背面粗糙的氮化硅层而流动不畅，从而使得下层晶圆正面生长的栅氧化层的厚度不会由于气体流动不畅而变得不均匀，进而改善栅氧化层的质量。
进一步地，本发明在将晶圆背面粗糙的氮化硅层去除之后，还可以去除晶圆背面的隔离氧化层，以使晶圆背面变得更为平整，从而在对晶圆进行批处理的生长栅氧化层工艺过程中，使得通入上层晶圆背面与下层晶圆正面之间的气体流动更为通畅，进而进一步改善栅氧化层的质量。
附图说明
图1为现有浅沟槽隔离工艺的制作方法流程示意图。
图2为经过浅沟槽隔离工艺的晶圆结构示意图。
图3为生长有栅氧化层的晶圆结构示意图。
图4为现有技术中气流不通畅时生长的栅氧化层的示意图。
图5为本发明中一种浅沟槽隔离工艺的制作方法流程示意图。
图6为本发明中气流通畅时生长的栅氧化层的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
本发明利用示意图进行了详细描述，在详述本发明实施例时，为了便于说明，表示结构的示意图会不依一般比例作局部放大，不应以此作为对本发明的限定，此外，在实际的制作中，应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
由于如图1所示的现有浅沟槽隔离工艺的制作方法中，步骤11生长隔离氧化层和步骤12沉积氮化硅层的过程均是双面工艺，因此，本发明可以在现有浅沟槽隔离工艺的沉积氮化硅层之后、生长栅氧化层工艺之前的任意时刻，将晶圆背面粗糙的氮化硅层去除、以使得晶圆背面尽可能平滑。
为了更进一步地提高晶圆背面的平滑度，本发明还可以在将晶圆背面粗糙的氮化硅层去除之后、生长栅氧化层工艺的任意时刻，将晶圆背面的隔离氧化层去除。
实际应用中，可以在现有任一清洗晶圆的工具中注入浓氢氟酸或者浓磷酸，并将背面具有氮化硅层的晶圆的下部浸泡在浓氢氟酸或者浓磷酸中，以去除晶圆背面的氮化硅层。
较佳地，去除沉积氮化硅层较佳地采用温度为135摄氏度至160摄氏度的浓度为98％的浓磷酸或者常温下浓度为49％的浓氢氟酸，腐蚀的时间为5分钟至40分钟，常温就是通常意义上的20至25摄氏度的室温，一般在23摄氏度。如果在去除沉积氮化硅层之后继续去除隔离氧化层，则可采用传统的低溶度氢氟酸，因为隔离氧化层很薄，用稀的氢氟酸就可以去除，一般低溶度指水与49％的氢氟酸的比例为100∶1至500∶1。
图5为本发明中一种浅沟槽隔离工艺的制作方法流程示意图。如图5所示，以在去除晶圆正面的氮化硅层之后去除晶圆背面的氮化硅层为例，该方法包括：
步骤51、在晶圆的正面和背面热氧化生长隔离氧化层，以保护有源区在去掉氮化硅层的过程中免受化学玷污；
步骤52、在晶圆的正面和背面沉积氮化硅层；其中，本步骤中沉积得到的氮化硅层是一层坚固的掩膜材料；
步骤53、浅沟槽的刻蚀；
步骤54、沟槽衬垫氧化硅的生长；
步骤55、沟槽氧化物填充；其中，在步骤52中沉积得到的氮化硅层，可以在执行本步骤的过程中保护有源区；
步骤56、沟槽氧化物抛光；其中，在步骤52沉积得到的氮化硅层，可以在执行本步骤的过程中充当抛光的阻挡材料；
步骤57、去除晶圆正面的氮化硅层；
步骤58、去除晶圆背面的氮化硅层。
至此，本流程结束。
上述流程中，步骤51～步骤57可以与现有浅沟槽隔离工艺的制作方法中的步骤11～步骤17相同，在此不再详述；且上述流程仅仅是一种实现方式，其步骤58可以在步骤52之后的任意时刻执行，在此不再一一列举。
当然，在上述流程中的步骤58之后，可以进一步去除晶圆背面的隔离氧化层。
如图6所示，在将沉积氮化硅层103和隔离氧化层102’都依次去除之后，晶圆背面变得平整，这样，在批处理进行晶圆生长栅氧化层110时，与现有技术相比，下层的晶圆正面正对着上层晶圆的背面，此时下层晶圆生长栅氧化层110时，正对着上层平整的晶圆衬底1，所以通入上层晶圆背面与下层晶圆正面之间的气流比较通畅，使下层晶圆正面生长的栅氧化层厚度均匀，保证好的栅氧化层质量。
本领域的技术人员应当理解，本发明去除沉积氮化硅层和隔离氧化层的方法不限于上述实施例中所示的具体情形，本领域技术人员显然可以在不脱离本发明的精神或范围内进行适当的修改和变化。

Claims (12)

1.一种改善栅氧化层生长的方法，其特征在于，该方法在浅沟槽隔离工艺中沉积氮化硅层之后、生长栅氧化层工艺之前执行，且该方法包括：
去除所述浅沟槽隔离工艺在晶圆背面形成的氮化硅层。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法利用浓氢氟酸或者浓磷酸去除所述浅沟槽隔离工艺在晶圆背面形成的氮化硅层。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法利用135摄氏度至160摄氏度的浓磷酸或者常温下的浓氢氟酸执行所述去除。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法利用浓氢氟酸或者浓磷酸持续5分钟至40分钟执行所述去除。
5.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，在去除所述浅沟槽隔离工艺在晶圆背面形成的氮化硅层之后，该方法进一步去除所述浅沟槽隔离工艺在晶圆背面形成的隔离氧化层。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，该方法利用稀氢氟酸去除所述浅沟槽隔离工艺在晶圆背面形成的隔离氧化层。
7.一种浅沟槽隔离工艺的制作方法，该方法在生长栅氧化层工艺之前执行，并包括：
热氧化生长隔离氧化层；
沉积氮化硅层；
浅沟槽的刻蚀；
沟槽衬垫氧化硅的生长；
沟槽氧化物填充；
沟槽氧化物抛光；
去除晶圆正面的氮化硅层；
其特征在于，该方法在所述沉积氮化硅层之后的任意时刻，还包括：去除晶圆背面的氮化硅层。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，该方法利用浓氢氟酸或者浓磷酸去除所述浅沟槽隔离工艺在晶圆背面形成的氮化硅层。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，该方法利用135摄氏度至160摄氏度浓磷酸或者常温下的浓氢氟酸执行所述去除。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，该方法利用浓氢氟酸或者浓磷酸持续5分钟至40分钟执行所述去除。
11.如权利要求7至10任一项所述的方法，其特征在于，在去除所述浅沟槽隔离工艺在晶圆背面形成的氮化硅层之后，该方法进一步去除所述浅沟槽隔离工艺在晶圆背面形成的隔离氧化层。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，该方法利用稀氢氟酸去除所述浅沟槽隔离工艺在晶圆背面形成的隔离氧化层。
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