CN103400796A - 双深度浅沟道隔离槽的刻蚀工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双深度浅沟道隔离槽的刻蚀工艺，包括：提供衬底，对所述衬底进行光刻涂胶和显影；对所述衬底刻蚀形成第一道浅沟槽并清洗；对其中一个第一道浅沟槽进行光刻胶填充和显影；对另一个第一道浅沟槽的底部圆角进行刻蚀；进一步刻蚀上述第一道浅沟槽，形成第二道较深沟槽；去除所述光刻胶并清洗。本发明在形成第一道浅沟槽之后，对其中一个第一道浅沟槽进行光刻胶填充和显影后，仅对另一个第一道浅沟槽的底部圆角进行刻蚀，延续第一道浅沟槽的侧壁形貌，消除了经过两次沟槽刻蚀后沟槽侧壁所形成的不同倾角问题。

Description

双深度浅沟道隔离槽的刻蚀工艺
技术领域
本发明涉及集成电路制造领域，特别涉及一种双深度浅沟道隔离槽的刻蚀工艺。
背景技术
随着微电子工艺进入深亚微米阶段后，为实现高密度、高性能的大规模集成电路，半导体器件之间的隔离工艺变得越来越重要。现有技术一般采用浅沟槽隔离技术（STI）来实现有源器件的隔离。
目前，为降低制造成本，在进行STI工艺时，通常是在已经形成的较浅深度沟槽（Depth1from STI1）基础上，对外围逻辑区显影，继续做较深深度沟槽刻蚀（Depth2from STI2）。其步骤包括：1）在衬底上进行光刻涂胶和显影；2）对衬底进行第一道较浅沟槽刻蚀和清洗；3）光刻胶填充和显影；4）进行第二道较深沟槽刻蚀；5）光刻胶去除和清洗。然而，在已形成的较浅深度沟槽基础上，再继续做沟槽刻蚀以形成外围逻辑区的较深沟槽，很容易在侧壁形成不同的倾角。主要难题是，受第一道较浅沟槽底部的影响，密集图案区（dense pattern）会形成V字的形貌，这对后续的沟槽氧化物填充（HDP process）较为不利，而且工艺窗口很小，易于在宽阔区图案（ISO pattern）发生刻蚀停止现象。
发明内容
本发明提供一种双深度浅沟道隔离槽的刻蚀工艺，以消除经过两次沟槽刻蚀后沟槽侧壁所形成的不同倾角问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种双深度浅沟道隔离槽的刻蚀工艺，包括：
提供衬底，对所述衬底进行光刻涂胶和显影；
对所述衬底刻蚀形成第一道浅沟槽并清洗；
对其中一个第一道浅沟槽进行光刻胶填充和显影；
对另一个第一道浅沟槽的底部圆角进行刻蚀；
进一步刻蚀上述第一道浅沟槽，形成第二道较深沟槽；
去除所述光刻胶并清洗。
作为优选，在对所述衬底刻蚀形成第一道浅沟槽并清洗步骤中，采用HBr、O2或HBr、O2和SF6作为刻蚀气体。
作为优选，所述刻蚀气体中的O2流量范围为7～11sccm。
作为优选，采用含有Cl2、HBr、O2、N2与He的混合气体对第一道浅沟槽的底部圆角进行刻蚀。
作为优选，采用干法刻蚀工艺对第一道浅沟槽的底部圆角进行刻蚀。
作为优选，采用含有HBr和O2的混合气体进一步刻蚀第一道浅沟槽，形成第二道较深沟槽。
作为优选，所述第一道浅沟槽的侧壁倾角为85.5～87度，底部宽度为450～500埃。
作为优选，在对另一个第一道浅沟槽的底部圆角进行刻蚀之前，先刻蚀去除该第一道浅沟槽侧壁的氧化物。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明在形成第一道浅沟槽之后，对其中一个第一道浅沟槽进行光刻胶填充和显影后，仅对另一个第一道浅沟槽的底部圆角进行刻蚀，延续第一道浅沟槽的侧壁形貌，消除了经过两次沟槽刻蚀后沟槽侧壁所形成的不同倾角问题。
附图说明
图1～5分别为本发明一具体实施例的各工艺步骤完成后的器件结构示意图；
图6为本发明一具体实施例中双深度浅沟道隔离槽的刻蚀工艺的流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参照图1～6，本发明提供的双深度浅沟道隔离槽的刻蚀工艺，包括：
步骤1：提供衬底100，在所述衬底100进行光刻胶200填充并显影。具体请参照图1，所述衬底100由下向上依次包括硅衬底110、垫氧层120和SiN层130。
步骤2：如图2所示，对所述衬底100刻蚀形成第一道浅沟槽300并清洗。较佳的，采用HBr、O2或HBr、O2和SF6作为刻蚀气体，刻蚀完成后进行酸槽清洗。具体地，通过控制所述刻蚀气体中O2的流量，可以使第一道浅沟槽300的侧壁平滑，同时使第一道浅沟槽300的底部更平坦，以减少底部圆角对后续刻蚀的影响。
本实施例中，所述刻蚀气体中的O2流量范围为7～11sccm时，刻蚀效果最佳，可以使第一道浅沟槽300的侧壁倾角由原来的85度扩大为85.5～87度，底部宽度由原来的320埃扩大为450～500埃，为第二道较深沟槽400刻蚀形成U字形貌提供更多工艺调节空间。
步骤3：如图3所示，对其中一个第一道浅沟槽300进行光刻胶200填充和显影。
步骤4：刻蚀去除另一个第一道浅沟槽300侧壁的氧化物，进一步的，采用含有CF4的气体来刻蚀所述第一道浅沟槽300侧壁上的氧化物。
步骤5：对该第一道浅沟槽300的底部圆角进行刻蚀，刻蚀完成后的沟槽形状如图4所示。具体地，采用含有Cl2、HBr、O2、N2与He的混合气体对第一道浅沟槽300的底部圆角进行干法刻蚀，用以消除第一道浅沟槽300底部突出的圆角。混合气体中的HBr可以减少本步骤刻蚀时，对第一道浅沟槽300上部侧壁的影响，从而可以延续第一道浅沟槽300的侧壁形貌。
步骤6：进一步刻蚀上述第一道浅沟槽300，形成第二道较深沟槽400。采用含有HBr和O2的混合气体刻蚀衬底100到目标深度，同时形成沟槽底部圆滑化。此时，密集图案区和半密集图案区的沟槽侧壁均较为圆滑。
需要说明的是，所述第二道较深沟槽400的目标深度由实际生产条件决定，本发明在此不做限定。
步骤7：具体如图5所示，去除所述光刻胶200并清洗。
综上所述，本发明提供的双深度浅沟道隔离槽的刻蚀工艺，包括：提供衬底100，对所述衬底100进行光刻胶200填充和显影；对所述衬底100刻蚀形成第一道浅沟槽300并清洗；对其中一个第一道浅沟槽300进行光刻胶200填充和显影；对另一个第一道浅沟槽300的底部圆角进行刻蚀；进一步刻蚀上述第一道浅沟槽300，形成第二道较深沟槽400；去除所述光刻胶200并清洗。本发明通过1）对第一道浅沟槽300的倾角及底部圆滑度进行优化；2）选择了合适的刻蚀气体对第一道浅沟槽300圆角进行刻蚀，然后再进行后续刻蚀及底部圆滑化；两个方面改进，从而得到比较平滑的沟槽侧壁，消除了沟槽侧壁的不同倾角现象，后续的沟槽氧化物的填充。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种双深度浅沟道隔离槽的刻蚀工艺，其特征在于，包括：
提供衬底，对所述衬底进行光刻涂胶和显影；
对所述衬底刻蚀形成第一道浅沟槽并清洗；
对其中一个第一道浅沟槽进行光刻胶填充和显影；
对另一个第一道浅沟槽的底部圆角进行刻蚀；
进一步刻蚀上述第一道浅沟槽，形成第二道较深沟槽；
去除所述光刻胶并清洗。
2.如权利要求1所述的双深度浅沟道隔离槽的刻蚀工艺，其特征在于，在对所述衬底刻蚀形成第一道浅沟槽并清洗步骤中，采用HBr、O2或HBr、O2和SF6作为刻蚀气体。
3.如权利要求2所述的双深度浅沟道隔离槽的刻蚀工艺，其特征在于，所述刻蚀气体中的O2流量范围为7～11sccm。
4.如权利要求1所述的双深度浅沟道隔离槽的刻蚀工艺，其特征在于，采用含有Cl2、HBr、O2、N2与He的混合气体对第一道浅沟槽的底部圆角进行刻蚀。
5.如权利要求1所述的双深度浅沟道隔离槽的刻蚀工艺，其特征在于，采用干法刻蚀工艺对第一道浅沟槽的底部圆角进行刻蚀。
6.如权利要求1所述的双深度浅沟道隔离槽的刻蚀工艺，其特征在于，采用含有HBr和O2的混合气体进一步刻蚀第一道浅沟槽，形成第二道较深沟槽。
7.如权利要求1所述的双深度浅沟道隔离槽的刻蚀工艺，其特征在于，所述第一道浅沟槽的侧壁倾角为85.5～87度，底部宽度为450～500埃。
8.如权利要求1所述的双深度浅沟道隔离槽的刻蚀工艺，其特征在于，在对另一个第一道浅沟槽的底部圆角进行刻蚀之前，先刻蚀去除该第一道浅沟槽侧壁的氧化物。
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