CN102456609B - 一种利用侧向边墙技术提高sti凹陷区特性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种利用侧向边墙技术提高STI凹陷区特性的方法。本发明公开了一种利用侧向边墙技术提高STI凹陷区特性的方法，在标准STI工艺中，通过适当的工艺步骤，在沟槽氧化物的侧壁形成一个氮化硅材质的侧墙，其中氮化硅通过等离子体增强化学气相淀积方法生长。该侧墙在垫氧化物层以及输入输出区（厚栅氧区）的氧化物去除过程中，作为牺牲层，通过自己的腐蚀减少沟槽氧化物的侧壁在湿法过程中的损失，从而减小沟槽氧化物的侧壁位置处的凹陷程度。达到保护沟槽氧化物的侧壁及其上拐角的目的，以控制生成的凹陷区的形貌。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种利用侧向边墙技术提高STI凹陷区特性的方法。
背景技术
图1是本发明背景技术中形成过大形貌的凹陷区的结构示意图；图2是本发明背景技术中过大形貌的凹陷区造成不良影响的结构示意图。如图1-2所示，在浅沟槽隔离（Shallow Trench Isolation，简称STI）工艺中，垫氮化物（pad nitride）层去除之后，后续的去除垫氧化物（pad oxide）层11和去除IO区域的厚栅氧的工艺中，一般采用HF湿法刻蚀氧化物层11，由于凸起的沟槽氧化物12会受到多个方向HF的侵蚀（如图1箭头所示），在临近STI硅衬底拐角处的沟槽氧化物1被侵蚀形成过大的凹陷区13；当进行后续的多晶栅（poly）15的刻蚀工艺时，由于凹陷区13的形貌过大，不仅会使多晶栅15刻蚀的残余14会遗留在凹陷区13中，还会造成硅衬底（silicon）16上层拐角处17的电场强度过大，进而导致漏电问题。
发明内容
本发明公开了一种利用侧向边墙技术提高STI凹陷区特性的方法，采用标准的STI工艺，在垫氮化层去除之后，于衬底上形成填充有沟槽氧化物的浅沟槽，垫氧化物层覆盖衬底的上表面及部分临近衬底的凸起沟槽氧化物的侧壁，其中，包括以下步骤：
步骤S1；淀积氮化物层覆盖垫氧化物层的上表面、凸起沟槽氧化物的上表面及其暴露出的侧壁；
步骤S2：刻蚀去除位于凸起沟槽氧化物上表面及部分位于垫氧化物层上表面的氮化物层，形成覆盖凸起沟槽侧壁及其临近的垫氧化物层的部分上表面的侧墙;
步骤S3：刻蚀去除垫氧化物层、部分沟槽氧化物，其中，侧墙同时被去除。
上述的利用侧向边墙技术提高STI凹陷区特性的方法，其中，衬底的材质为硅。
上述的利用侧向边墙技术提高STI凹陷区特性的方法，其中，淀积氮化物层采用等离子体增强化学气相淀积方法。
上述的利用侧向边墙技术提高STI凹陷区特性的方法，其中，垫氧化物层的材质为氧化硅。
上述的利用侧向边墙技术提高STI凹陷区特性的方法，其中，采用湿法刻蚀去除垫氧化物层、部分沟槽氧化物及侧墙。
上述的利用侧向边墙技术提高STI凹陷区特性的方法，其中，采用湿法刻蚀的腐蚀液包含有HF。
上述的利用侧向边墙技术提高STI凹陷区特性的方法，其中，湿法刻蚀垫氧化物层时氢氟酸与氧化硅的腐蚀选择比在1.1~1.5：1之间。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明提出一种利用侧向边墙技术提高STI凹陷区特性的方法，在标准STI工艺中，通过适当的工艺步骤，在沟槽氧化物的侧壁形成一个氮化硅材质的侧墙，其中氮化硅通过等离子体增强化学气相淀积方法(PECVD)生长。该侧墙在垫氧化物（pad nitride）层以及输入输出区（厚栅氧区）的氧化物去除过程中，作为牺牲层，通过自己的腐蚀减少沟槽氧化物的侧壁在湿法过程中的损失，从而减小沟槽氧化物的侧壁位置处的凹陷程度。达到保护沟槽氧化物的侧壁及其上拐角的目的，以控制生成的凹陷区（divot）的形貌。
附图说明
图1是本发明背景技术中形成过大形貌的凹陷区的结构示意图；
图2是本发明背景技术中过大形貌的凹陷区造成不良影响的结构示意图；
图3-13为本发明利用侧向边墙技术提高STI凹陷区特性的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：
图3-13为本发明利用侧向边墙技术提高STI凹陷区特性的方法的流程示意图。如图3-13所示，本发明一种利用侧向边墙技术提高STI凹陷区特性的方法：
首先，在标准STI工艺中，于硅衬底2上依次淀积垫氧化物层（pad oxide）21和垫氮化物层（pad nitride）22，垫氧化物层21覆盖衬底2的上表面，垫氮化物层22覆盖垫氧化物层21的上表面，其中，垫氧化物层21的材质为SiO2，垫氮化物层22的材质为Si3N4，见图3。
其次，如图4所示，旋涂光刻胶23覆盖垫氮化物层22的上表面，曝光、显影后，形成如图5所示的光阻24，并以其为掩膜刻蚀垫氮化物层22和垫氧化物层21至硅衬底2的上表面，并去除光阻24后，形成如图6所示的结构；之后，以剩余的垫氮化物层25和剩余的垫氧化物层26为掩膜，刻蚀硅衬底2，形成浅沟槽凹槽3，如图7所示；淀积沟槽氧化物28充满浅沟槽凹槽3并覆盖剩余的垫氮化物层25和剩余的垫氧化物层26，见图8。
然后，采用化学机械研磨（chemical mechanical polishing，简称CMP）工艺，对沟槽氧化物28进行平坦化处理，以去除剩余的垫氮化物层25上的沟槽氧化物，见图9；继续刻蚀工艺，去除剩余的垫氮化物层25，形成如图10所示的结构后，采用等离子体增强化学气相淀积方法(PECVD)淀积氮化物层30覆盖剩余的垫氧化物26的上表面、经平坦化处理后的沟槽氧化物29中凸起沟槽氧化物4的上表面及其暴露出的侧壁，见图11。
之后，刻蚀氮化物层30，以去除凸起沟槽氧化物4的上表面及部分剩余的垫氧化物层26上的氮化物层，形成覆盖凸起沟槽氧化物4的侧壁及其临近的剩余的垫氧化物层26的部分上表面的侧墙31，见图12。
最后，采用湿法刻蚀工艺，利用氢氟酸（HF）为主的腐蚀液刻蚀剩余的垫氧化物层26及部分、经平坦化处理后的沟槽氧化物29，其中，侧墙31在此湿法刻蚀工艺中，作为牺牲层，通过其被腐蚀来减少经平坦化处理后的沟槽氧化物29的侧壁在湿法过程中的损失，从而减小经平坦化处理后的沟槽氧化物29的侧壁位置处的凹陷程度，以达到保护经平坦化处理后的沟槽氧化物29侧壁及其上拐角的目的，从而能较好的控制如图13所示的生成的凹陷区（divot）32的形貌。
其中，湿法刻蚀剩余的垫氧化物层26时腐蚀液中的氢氟酸（HF）与氧化硅的腐蚀选择比在1.1~1.5：1之间。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明提出一种利用侧向边墙技术提高STI凹陷区特性的方法，在标准STI工艺中，通过适当的工艺步骤，在沟槽氧化物的侧壁形成一个氮化硅材质的侧墙，其中，氮化硅通过等离子体增强化学气相淀积方法(PECVD)生长；该侧墙在垫氧化物（pad nitride）层以及输入输出区（厚栅氧区）的氧化物去除过程中，作为牺牲层，通过自己的腐蚀减少沟槽氧化物的侧壁在湿法过程中的损失，从而减小沟槽氧化物的侧壁位置处的凹陷程度，以达到保护沟槽氧化物的侧壁及其上拐角的目的，进而控制生成的凹陷区（divot）的形貌，以避免因过大形貌的凹陷区造成后续的多晶栅刻蚀的残余遗留和临近硅衬底（silicon）上层拐角处的电场强度过大，进而导致漏电的问题。
通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。
对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。
Claims (2)
1.一种利用侧向边墙技术提高STI凹陷区特性的方法，采用标准的STI工艺，在垫氮化层去除之后，于衬底上形成填充有沟槽氧化物的浅沟槽，垫氧化物层覆盖衬底的上表面及部分临近衬底的凸起沟槽氧化物的侧壁，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1；淀积氮化物层覆盖垫氧化物层的上表面、凸起沟槽氧化物的上表面及其暴露出的侧壁；
步骤S2：刻蚀去除位于凸起沟槽氧化物上表面及部分位于垫氧化物层上表面的氮化物层，形成覆盖凸起沟槽侧壁及其临近的垫氧化物层的部分上表面的侧墙；
步骤S3：刻蚀去除垫氧化物层、部分沟槽氧化物，其中，侧墙同时被去除；
其中，淀积氮化物层采用等离子体增强化学气相淀积方法；
垫氧化物层的材质为氧化硅；
采用湿法刻蚀去除垫氧化物层、部分沟槽氧化物及侧墙；
采用湿法刻蚀的腐蚀液包含有HF；
湿法刻蚀剩余的垫氧化物层时氮化物与氧化硅的腐蚀选择比在1.1～1.5：1之间。
2.如权利要求1所述的利用侧向边墙技术提高STI凹陷区特性的方法，其特征在于，衬底的材质为硅。
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