CN103854979B - 一种超级结外延cmp工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超级结外延CMP工艺方法,在多晶硅沟槽栅制作后不做回刻,而是直接完成沟槽回刻及沟槽外延生长的工艺,外延生长结束后再做CMP工艺,该步CMP可以同时完成沟槽栅多晶硅及沟槽外延的研磨,并保证两者表面的平坦性,防止外延残留的问题。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域,特别涉及一种超级结双沟槽结构中,改善超级结外延CMP(Chemical Mechanical Planarization:化学机械平坦化)工艺中外延残留的方法。
背景技术
目前超级结双沟槽工艺平台流程中,双沟槽包含栅沟槽和外延沟槽,因此有两步沟槽填充及平坦化的工艺:
1.在栅沟槽中淀积多晶硅,淀积完成后进行回刻;
2.进行外延沟槽的刻蚀,然后淀积外延,外延填充满外延沟槽后进行CMP工艺。
上述的两步沟槽的填充工艺,其流程的缺点是:沟槽栅多晶硅回刻工艺会导致沟槽栅多晶硅上部产生凹陷,如图1中的圈注5所示,图中外延沟槽2位于硅衬底1中,衬底中还具有栅沟槽3,栅沟槽3上方具有由氧化硅层4及氮化硅层7组成的阻挡层。回刻使沟槽栅多晶硅上方依次产生凹陷。回刻后,后续外延生长过程中外延会生长到多晶硅回刻引起的凹陷中(圈注6所示),从而导致后续外延CMP工艺中,凹陷中的外延不容易被磨干净,产生外延残留,进而影响后续工艺过程,产生如图2所示的起皮剥落、颗粒等问题或缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种超级结外延CMP工艺方法。
为解决上述问题,本发明所述的超级结外延CMP工艺方法包含如下工艺步骤:
第1步,在硅衬底上进行栅沟槽刻蚀,并淀积一层氧化层;
第2步,栅沟槽内淀积多晶硅;
第3步,表面淀积氧化膜阻挡层;
第4步,光刻及刻蚀打开阻挡层窗口,使硅衬底露出;
第5步,对阻挡层打开区域的硅衬底进行外延沟槽刻蚀;
第6步,去除多晶硅上的氧化膜阻挡层;
第7步,器件表面淀积一层外延,填充满所刻蚀的外延沟槽;
第8步,进行CMP研磨,研磨停留在硅衬底表面的氧化层上。
进一步地,所述第4步中,阻挡层打开分氧化膜阻挡层刻蚀,多晶硅刻蚀以及氧化层刻蚀三步。
进一步地,所述第8步中的CMP研磨采用多晶硅CMP,硅衬底表面的氧化层作为多晶硅CMP工艺的研磨阻挡层。
本发明采用新的工艺流程,沟槽栅多晶硅淀积填充后不做回刻,而是直接完成外延沟槽刻蚀及沟槽外延生长的工艺,外延生长结束后再做CMP工艺,该步CMP可以同时完成沟槽栅多晶硅及沟槽外延的研磨,并保证两者表面的平坦性(不再产生多晶硅回刻中的凹陷现象),防止产生外延残留的问题。
附图说明
图1是传统外延CMP工艺示意图;
图2是传统工艺产生的外延残留导致的工艺缺陷;
图3~10是本发明工艺步骤示意图;
图11是本发明工艺流程图。
附图标记说明
1是硅衬底,2是外延沟槽,3是栅沟槽,4是氧化硅阻挡层,5是凹陷,6是外延残留,7是氮化硅阻挡层;
21是衬底,22是氧化层,23是多晶硅,24是氧化膜阻挡层,25是外延沟槽,26是外延。
具体实施方式
本发明所述的超级结外延CMP工艺方法,包含如下工艺步骤:
第1步,如图3所示,在硅衬底21上进行栅沟槽刻蚀,并淀积一层氧化层22。
第2步,如图4所示,栅沟槽内淀积多晶硅23;淀积完成后沟槽上方的多晶硅23会产生凹陷。
第3步,如图5所示,表面淀积氧化膜阻挡层24。
第4步,如图6所示,光刻及刻蚀打开阻挡层24窗口,使硅衬底21露出;阻挡层打开分三步:氧化膜阻挡层24刻蚀,多晶硅23刻蚀以及氧化层22的刻蚀。
第5步,如图7所示,对阻挡层打开区域的硅衬底21进行外延沟槽刻蚀;形成外延沟槽25。
第6步,如图8所示,去除多晶硅23上的氧化膜阻挡层24。
第7步,如图9所示,器件表面淀积一层外延26,填充满所刻蚀的外延沟槽25。
第8步,如图10所示,进行CMP研磨,研磨停留在硅衬底21表面的氧化层22上,研磨完成。CMP研磨工艺采用的是多晶硅CMP,硅衬底21表面的氧化层22作为多晶硅CMP工艺的研磨阻挡层。
本发明所述的工艺方法,沟槽栅多晶硅生长前的工艺流程不变,与现有工艺流程最大的区别在于沟槽栅多晶硅后先不做多晶硅回刻,而是直接完成后续沟槽刻蚀及沟槽外延生长等工艺。考虑到多晶硅和外延同属硅介质,两者在多晶硅CMP工艺中有几乎相同的研磨速率,因此我们在外延生长结束后再做多晶硅CMP工艺,该步CMP可以同时完成沟槽栅多晶硅及沟槽外延的研磨,并保证两者表面的平坦性,防止产生现有工艺中外延残留的问题。
以上仅为本发明的优选实施例,并不用于限定本发明。对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种超级结外延CMP工艺方法,其特征在于:包含如下工艺步骤:
第1步,在硅衬底上进行栅沟槽刻蚀,并淀积一层氧化层;
第2步,器件表面淀积多晶硅,多晶硅填充满整个栅沟槽;
第3步,器件表面再淀积氧化膜阻挡层;
第4步,光刻及刻蚀打开阻挡层窗口,使硅衬底露出;阻挡层打开分氧化膜阻挡层刻蚀,多晶硅刻蚀以及氧化层刻蚀三步
第5步,对阻挡层打开区域的硅衬底进行外延沟槽刻蚀;
第6步,去除多晶硅上的氧化膜阻挡层;
第7步,器件表面淀积一层外延,填充满所刻蚀的外延沟槽;
第8步,进行CMP研磨,研磨停留在硅衬底表面的氧化层上;CMP研磨采用多晶硅CMP,硅衬底表面的氧化层作为多晶硅CMP工艺的研磨阻挡层。
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