CN1956163A - 实现浅沟道隔离的工艺方法 - Google Patents

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钱文生
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Abstract

本发明公开了一种实现浅沟道隔离的工艺方法，在现有的常规工艺方法中，在氮化硅窗口内形成氧化硅内侧墙，进行STI的硅的干法刻蚀形成浅槽后，再用湿法腐蚀去掉氧化硅内侧墙，在进行氧化硅填充时，由于氮化硅窗口的口径比STI的浅槽口径大，在STI工艺模块完成后，STI的上边角被氧化硅所覆盖并保护，使得在后面的腐蚀工艺中氧化硅免于从STI边角向内部刻蚀而形成凹坑。本发明可以减小甚至消除STI顶部边缘的凹坑，改善隔离效果，减小凹坑所引起的漏电流。

Description

实现浅沟道隔离的工艺方法
技术领域
本发明涉及一种半导体器件制造工艺方法，特别是涉及一种实现浅沟道隔离(STI shallow trench isolation)的工艺方法。
背景技术
浅沟道隔离是0.25um以下半导体技术采用的通用隔离方法。这种隔离方法的优点是隔离效果好，而且占用面积小。但STI工艺也有很多的技术问题，如STI的形貌控制、STI顶角的圆角化、STI内部的二氧化硅与外部硅之间的失配应力以及STI顶部边缘的凹坑等。其中，STI顶部边缘的凹坑问题会直接关系到STI边缘的漏电，而且过深的凹坑会加大多晶硅栅和氮化硅侧墙刻蚀的难度，并可能造成刻蚀残留。因此控制STI顶部边缘的凹坑的大小和深浅已经越来越引起人们的重视。
在现有的常规工艺中，在初始氧化硅层和氮化硅层的图形刻蚀后，立即进行浅沟道隔离的硅刻蚀，最终形成的STI的边缘暴露在外，并在以后的湿法腐蚀中，边缘氧化硅不断受到刻蚀而形成边缘凹坑。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种实现浅沟道隔离的工艺方法，它可以减小甚至消除STI顶部边缘的凹坑，改善隔离效果，减小凹坑所引起的漏电流。
为解决上述技术问题，本发明实现浅沟道隔离的工艺方法，包括如下步骤：首先，在硅衬底上淀积初始的氮化硅和氧化硅层；然后，利用光刻打开STI窗口，刻蚀掉STI窗口上的氮化硅和氧化硅层形成氮化硅窗口；
在氮化硅层的上表面及氮化硅窗口内淀积一层薄的氧化硅；
利用干法刻蚀将氮化硅层上表面的氧化硅及氮化硅窗口底部的氧化硅去除，仅保留氮化硅窗口内两侧的氧化硅，形成氧化硅内侧墙；
采用干法刻蚀，进行STI的硅的刻蚀，形成STI的浅槽；利用湿法腐蚀去掉氧化硅内侧墙；
以热氧化法在STI的浅槽内生长一层薄的氧化硅，并实现STI上边角的圆化；
对STI的浅槽、氮化硅窗口及氮化硅的表面淀积氧化硅，然后，用化学机械抛光去除多余的淀积的氧化硅层；
最后利用湿法腐蚀去除STI顶部多余的氧化硅，并去除氮化硅窗口两侧初始淀积的氮化硅和氧化硅层形成STI。
由于采用本发明的方法，在进行STI的硅刻蚀之前，先利用氮化硅窗口制作氧化硅内侧墙，然后再进行STI的硅刻蚀，这样在STI的浅槽内进行氧化硅淀积后，会使STI边缘得到保护，进而可以有效减小甚至消除STI顶部边缘的凹坑，改善隔离效果，减小由凹坑所引起的漏电流。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是现有的常规工艺方法，进行STI刻蚀之前的示意图；
图2是现有的常规工艺方法，进行STI刻蚀并横向钻蚀初始氧化层后的示意图；
图3是现有的常规工艺方法，初始氮化硅和初始氧化硅被腐蚀后的STI剖面示意图；
图4是现有的常规工艺方法，STI接受湿法腐蚀后的示意图；
图5～15是本发明实现浅沟道隔离的工艺方法实施过程示意图。
具体实施方式
结合图1～4所示，在现有的常规工艺方法中，STI的制作工艺过程是：首先，在硅衬底上淀积初始氧化硅层和氮化硅层，然后利用光刻，打开STI窗口，刻蚀掉STI窗口上的氮化硅和氧化硅，形成氮化硅窗口(参见图1)。第二步、进行STI的硅的干法刻蚀形成浅槽(参见图2)。第三步、横向钻蚀初始氧化层，再热氧化生长一层薄的氧化硅，并实现STI上边角的圆化(参见图2)。第四步、对STI淀积氧化硅，并用化学机械抛光去除多余的氧化硅层。最后，去除初始淀积的氮化硅和初始氧化硅层形成STI(参见图3)。该STI在以后的湿法腐蚀中会形成边缘凹坑(参见图4)。
从上述的工艺过程可以看出，现有的常规工艺中STI浅槽的口径和上面的氮化硅窗口的口径相同(参见图2)，STI上边角被暴露在外，因此在以后的湿法刻蚀工艺中，STI中的氧化硅会从上边角向内刻掉，形成氧化硅的凹坑(参见图4)。
如图5～15所示，在本发明的一个具体实施例中，STI的制作工艺过程是：首先，在硅衬底上先淀积一层薄的氧化硅，在该氧化硅层上再淀积一层厚的氮化硅(见图5)，形成初始的氮化硅和氧化硅层；然后，利用光刻打开STI窗口，刻蚀掉STI窗口上的氮化硅和氧化硅层(见图6)，形成氮化硅窗口。
在氮化硅层的上表面及氮化硅窗口内淀积一层薄的氧化硅，该氧化硅的厚度为200埃(见图7)。
利用干法刻蚀将氮化硅层上表面的氧化硅及氮化硅窗口底部的氧化硅(即氮化硅窗口内硅衬底上的氧化硅)去除，仅保留氮化硅窗口内两侧的氧化硅(见图8)，形成氧化硅内侧墙。
采用干法刻蚀，刻蚀硅衬底，形成STI的浅槽(见图9)。再利用湿法腐蚀去掉氧化硅内侧墙(见图10)。这样，就使得STI的浅槽顶端的口径宽度小于氮化硅窗口口径的宽度。
以热氧化法在STI的浅槽内生长一层薄的氧化硅，并实现STI上边角的圆化(见图11)。
对STI的浅槽、氮化硅窗口及氮化硅的表面淀积氧化硅，淀积的氧化硅厚度为5000埃(STI的浅槽底部至淀积的氧化硅顶部的厚度，见图12)。然后，用化学机械抛光去除多余的淀积的氧化硅层(见图13)。
最后利用湿法腐蚀去除STI顶部多余的氧化硅，并去除氮化硅窗口两侧初始淀积的氮化硅和氧化硅层形成STI(见图14)。该STI在以后的湿法腐蚀中不会形成边缘凹坑(参见图15)。
本发明与现有的常规工艺的区别在于，在STI沟槽的刻蚀过程中，由于在氮化硅窗口内增加了200埃厚度的内侧墙，可以阻止内侧墙下面的硅被刻蚀，使得STI沟槽的口径小于氮化硅窗口。
在腐蚀掉氧化硅内侧墙后，STI沟槽上边角的硅显露出来，可以直接氧化进行边角圆化处理，而不需要进行横向钻蚀初始氧化层。
由于氮化硅窗口口径比STI沟槽本身宽，在STI沟槽中填入氧化硅后，STI上边角就被氧化硅所覆盖并保护。
保护STI边角的氧化硅接受后面工艺的湿法腐蚀，使得STI内部的氧化硅免遭腐蚀而形成凹坑。
本发明通过制作氮化硅窗口的内侧墙，减小了STI的刻蚀尺寸，利用填充的氧化硅，有效地保护STI上边角，使其内部氧化硅免遭湿法腐蚀，从而解决STI边缘凹坑问题。

Claims (3)

1、一种实现浅沟道隔离的工艺方法，其特征在于：包括如下步骤，首先，在硅衬底上淀积初始的氮化硅和氧化硅层；然后，利用光刻打开STI窗口，刻蚀掉STI窗口上的氮化硅和氧化硅层形成氮化硅窗口；
第二步、在氮化硅层的上表面及氮化硅窗口内淀积一层薄的氧化硅；
第三步、利用干法刻蚀将氮化硅层上表面的氧化硅及氮化硅窗口底部的氧化硅去除，仅保留氮化硅窗口内两侧的氧化硅，形成氧化硅内侧墙；
第四步、采用干法刻蚀，进行STI的硅的刻蚀，形成STI的浅槽；
第五步、利用湿法腐蚀去掉氧化硅内侧墙；
第六步、以热氧化法在STI的浅槽内生长一层薄的氧化硅，并实现STI上边角的圆化；
第七步、对STI的浅槽、氮化硅窗口及氮化硅的表面淀积氧化硅，然后，用化学机械抛光去除多余的淀积的氧化硅层；
最后利用湿法腐蚀去除STI顶部多余的氧化硅，并去除氮化硅窗口两侧初始淀积的氮化硅和氧化硅层形成STI。
2、根据权利要求1所述的实现浅沟道隔离的工艺方法，其特征在于：所述第二步淀积氧化硅的厚度为200埃。
3、根据权利要求1所述的实现浅沟道隔离的工艺方法，其特征在于：所述第七步淀积氧化硅的厚度为5000埃。
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