[發明專利]局部硅氧化隔離結構的制備方法

有效

• 申請號: 200710093953.7
• 申請日: 2007-07-17
• 公開（公告）號: CN101350327A
• 公開（公告）日: 2009-01-21
• 發明（設計）人: 王樂;周曉君
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司
• 代理人: 丁紀鐵

技術領域

本發明涉及一種半導體器件制造中的局部硅氧化隔離結構的制備方法。?

背景技術

在現代半導體器件制造工藝中，淺溝隔離結構(STI)與局部硅氧化隔離結構(LOCOS)是被普遍采用的兩種器件隔離結構。LOCOS隔離結構的原理是在器件的隔離區域讓硅氧化形成SiO₂。常見的制備步驟為：首先在硅襯底表面制作墊氧化層，并沉積Si₃N₄層，而后用光刻膠將有源區域保護起來；而后干法刻蝕沒有光阻保護的Si₃N₄、墊氧化層(可進一步向硅襯底下挖入一定的深度形成凹陷)；接著將硅片送入熱爐管內使硅氧化成氧化硅，形成場氧化層(Field?Oxide，簡稱FOX)；最后濕法刻蝕去除硅表面墊氧化層和Si₃N₄層。LOCOS隔離結構有著良好的隔離效果，且制作流程單純而不復雜。但其占用面積較大，且在具體實現過程中往往會發生“鳥嘴”現象(見圖1)，“鳥嘴”形貌具有不可預見性，常常會對其他工藝，器件甚至整個制程造成不利的影響，不利于制程的控制，同時由于現有LOCOS工藝中會形成氧化臺階，這為以后平坦化工藝帶來困難。?

STI由于其本身所占面積相對較小的優勢，成為先進制程所采用的主流器件隔離結構。STI結構制備的原理是局部的把硅襯底表面刻蝕開，然后用CVD(化學氣相淀積法)法把SiO₂填入所挖開的溝槽中。在實際的應?用上，其一個基本的制備步驟如下：首先在硅襯底表面制作墊氧化層，并沉積Si₃N₄層，而后光刻將有源區域保護起來；而后干法刻蝕沒有光阻保護的Si₃N₄、墊氧化層及下面的硅材料，向下挖入一定的深度，刻蝕出硅溝槽，且該溝槽的斜角約控制在78～88度之間；接下來在進行溝槽填充前，通常需將硅片送入熱爐管內，以高溫氧化的方法，在硅溝槽表面長出一層約100～400左右的SiO₂，以修補硅溝槽表面因干法刻蝕所造成的損傷和溝槽邊緣的園弧化；接著用CVD法將SiO₂填入所挖開的溝槽，緊接著進行高溫回火以提升CVD法沉積的SiO₂層的密度和氧化硅膜的質量，以利于后續制程的進行；CMP刻蝕清除硅片表面多余的SiO₂，到氮化硅層為至；最后濕法刻蝕氮化硅層和硅襯底上的墊氧化層，完成STI結構的制備。故制備STI結構的步驟比LOCOS復雜很多，而且，還必需使用CMP(化學機械研磨)工藝等先進技術來協助進行，成本有很大的增加。?

上述兩種隔離結構有各自的優缺點，本發明在綜合比較兩種工藝的適用度和經濟性出發，對局部硅氧化隔離結構進行制備工藝的優化。?

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種局部硅氧化隔離結構的制備方法，通過該方法制備的LOCOS結構，“鳥嘴”區域明顯減少，“鳥嘴”現象得到明顯改善。?

為解決上述技術問題，本發明的局部硅氧化隔離結構的制備方法，為在現有標準的LOCOS工藝流程后，在硅表面接著熱生長另一層氧化硅和硼磷硅玻璃，并對硼磷硅玻璃進行熱回流處理，而后濕法刻蝕掉上述硼磷硅玻璃和氧化硅層，形成一平坦的硅表面。

本發明的制備方法制備的局部硅氧化隔離結構(LOCOS)，通過在常規制備的LOCOS隔離結構的基礎上，利用熱氧化在硅表面生長一氧化硅層，使部分LOCOS結構中鳥嘴區域包含在這一氧化硅層中，并采用硼磷硅玻璃優化氧化硅層和LOCOS結構之間的界面性能，在下一步濕法刻蝕中將硅表面上的氧化硅層和硼磷硅玻璃以及包含在這兩層之間的部分場氧化層都刻蝕掉，留下平坦的硅表面及鳥嘴區域明顯減少的LOCOS隔離結構，在達到良好器件隔離效果的同時減少鳥嘴對器件的不利影響，如減小有源區面積，增大漏電流等。另外，本發明的方法還可使硅表面平坦化，減少后面工藝布線等的風險。?

附圖說明

下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明：?

圖1是LOCOS工藝中常見的鳥嘴結構示意圖；?

圖2是本發明的制備方法流程圖；?

圖3為硅襯底上制備氮化硅后示意圖；?

圖4為硅襯底上制備氮化硅后光刻示意圖；?

圖5為刻蝕出LOCOS填充區域示意圖；?

圖6為完成場氧化層的結構示意圖；?

圖7為去除硅表面的氮化硅和氧化硅后示意圖；?

圖8為本發明的方法在硅表面生長另一氧化硅示意圖；?