[發(fā)明專利]改善STI－CMP終點(diǎn)檢測(cè)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200610029611.4
• 申請(qǐng)日: 2006-08-01
• 公開（公告）號(hào): CN101118866A
• 公開（公告）日: 2008-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程曉華;方精訓(xùn);趙正元;呂煜坤;王函;王海軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/762
• 分類號(hào): H01L21/762;H01L21/3105;H01L21/66;B24B49/02
• 代理公司: 上海浦一知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 顧繼光

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體的工藝方法，尤其是一種改善STI-CMP終點(diǎn)檢測(cè)的方法。

背景技術(shù)

淺溝槽隔離(Shallow?Trench?Isolation，STI)具有隔離效果好，占用面積小等優(yōu)點(diǎn)，所以雖然其工藝較傳統(tǒng)的硅的局部氧化(LOCOS)隔離方法復(fù)雜，但是在0.25um以下工藝中的器件間的隔離仍舊普遍采用STI方法。

但是，STI工藝也存在一些技術(shù)問(wèn)題，如STI的二氧化硅與外部硅之間的應(yīng)力失配，STI的形貌控制等等。例如STI內(nèi)的氧化硅高度在硅片內(nèi)的面內(nèi)均一性，及其特征尺寸、圖形密度等的因素，會(huì)直接關(guān)系到STI的邊緣漏電和后續(xù)的多晶硅柵(gate?poly)和側(cè)墻(spacer)的刻蝕。隨著半導(dǎo)體工藝的關(guān)鍵尺寸的不斷減小，這些問(wèn)題越來(lái)越引起人們的重視。

制作STI的工藝流程依次包括：硅襯底1上的氧化硅2(pad?oxide)和氮化硅3(SiN)淀積、STI硅槽刻蝕、氧化硅4(HDP?oxide)的填入，此時(shí)的STI結(jié)構(gòu)如圖1所示。之后繼續(xù)進(jìn)行氧化硅的化學(xué)機(jī)械拋光

(Chemical?Mechanical?Polishing，CMP)，經(jīng)過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光后的STI結(jié)構(gòu)如圖2所示。最后再進(jìn)行氮化硅3(SiN)和氧化硅2(pad?oxide)的去除。

目前STI的化學(xué)機(jī)械拋光(Chemical?Mechanical?Polishing，CMP)工藝的控制方法主要有光學(xué)終點(diǎn)檢測(cè)或根據(jù)初始膜厚來(lái)計(jì)算一定的研磨量，并結(jié)合機(jī)臺(tái)的研磨速率，換算成研磨時(shí)間來(lái)控制。前者的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)，但是有時(shí)侯由于受到關(guān)鍵尺寸，圖形密度，前道工藝生成的襯底(substrate)上的段差等因素的影響，此外氧化硅4(HDP?oxide)和氮化硅3的光學(xué)特性相差不顯著，使這種終點(diǎn)控制在某些情況下變得很不穩(wěn)定；對(duì)于后者，其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)設(shè)備要求相對(duì)低，但是對(duì)于STI這種多層次膜質(zhì)結(jié)構(gòu)，其前膜數(shù)據(jù)采集較為復(fù)雜，此外還受到速率變化的影響，需要提高測(cè)機(jī)的頻率來(lái)提高工藝控制能力，所以其應(yīng)用有一定的局限性。

在淺溝槽隔離(Shallow?Trench?Isolat?ion，STI)的制作工藝過(guò)程中，化學(xué)機(jī)械拋光(Chemical?Mechanical?Planarization，CMP)被普遍用來(lái)去除和平整化過(guò)填(over-fi?lled)的氧化硅(HDP?oxide)。為滿足對(duì)氮化硅研磨量(loss?amount)控制的要求，該CMP工藝通常需要采用終點(diǎn)檢測(cè)(end-point-detection，EPD)來(lái)控制研磨時(shí)間。對(duì)于涉及多層透明或半透明的介電質(zhì)CMP工藝來(lái)說(shuō)，檢測(cè)從不同的介質(zhì)界面反射光的干涉強(qiáng)度變化的方法最為常用。但是由于氧化硅(HDP?oxide)和氮化硅的光學(xué)特性相對(duì)接近，如氧化硅的折光率(refractive?index，RI)為1.35-1.5，而氮化硅的折光率(RI)僅為2.0左右，在某些情況下這種光學(xué)的終點(diǎn)檢測(cè)方法就變得很不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種改善STI-CMP終點(diǎn)檢測(cè)的方法，能夠使后續(xù)的化學(xué)機(jī)械拋光工藝步驟中明確的區(qū)分氮化硅和氧化硅，方便終點(diǎn)檢測(cè)步驟的進(jìn)行，從而提高整個(gè)工藝過(guò)程的穩(wěn)定性和可靠性。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明改善STI-CMP終點(diǎn)檢測(cè)的方法的技術(shù)方案是，包括STI-CMP相關(guān)工藝步驟和終點(diǎn)檢測(cè)步驟，所述STI-CMP相關(guān)工藝依次包括氧化硅沉積、氮化硅沉積、STI溝槽刻蝕、氧化硅填入、化學(xué)機(jī)械拋光、氮化硅去除和氧化硅去除的步驟，在化學(xué)機(jī)械拋光步驟中采用終點(diǎn)檢測(cè)的方法進(jìn)行工藝控制，所述STI-CMP前道相關(guān)的工藝中，在所述氮化硅沉積和STI溝槽刻蝕的步驟之間，加入對(duì)氮化硅表面進(jìn)行改變氮化硅表面特性的處理的步驟，該處理的步驟為刻蝕或者濺射。

本發(fā)明通過(guò)改變氮化硅表面特性的方式，使得后續(xù)化學(xué)機(jī)械拋光工藝步驟中能夠明確的區(qū)分氮化硅和氧化硅的界面，方便終點(diǎn)檢測(cè)步驟的進(jìn)行，提高了整個(gè)工藝過(guò)程的穩(wěn)定性和可靠性。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明：

圖1為經(jīng)過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光工藝前的STI結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為經(jīng)過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光工藝后的STI結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明改善STI-CMP終點(diǎn)檢測(cè)的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式