[發(fā)明專利]STI隔離結(jié)構(gòu)的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710094312.3
• 申請(qǐng)日: 2007-11-28
• 公開（公告）號(hào): CN101452871A
• 公開（公告）日: 2009-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳廣龍;龔新軍
• 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;H01L21/311
• 代理公司: 上海浦一知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 丁紀(jì)鐵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體芯片制造中的一種制備方法，特別涉及一種 STI隔離結(jié)構(gòu)的制備方法。

背景技術(shù)

STI隔離結(jié)構(gòu)(即淺溝槽隔離結(jié)構(gòu))是目前在小尺寸中通用的一種隔 離結(jié)構(gòu)。在0.13um?EFlash工藝中，各種區(qū)域密度和摻雜差異，導(dǎo)致某些 區(qū)域的隔離區(qū)域上氧化硅形成的臺(tái)階過(guò)高，且STI結(jié)構(gòu)邊角形貌陡直，后 續(xù)工藝過(guò)程中，在刻蝕時(shí)臺(tái)階側(cè)壁處易有薄膜殘留(例如，刻蝕氮化硅會(huì) 在邊角處形成氮化硅側(cè)墻使氮化硅殘留)，影響器件和整個(gè)芯片的電路特 性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種STI隔離結(jié)構(gòu)的制備方法，其能 形成一個(gè)相對(duì)平緩的STI氧化層邊角形貌。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的STI隔離結(jié)構(gòu)的制備方法，包括步驟：

(1)用氧化硅填充淺溝槽；

(2)去除硬掩膜；該步完成后得到的STI隔離結(jié)構(gòu)具有邊角，且相對(duì) 墊層氧化層具有臺(tái)階；

(3)在墊層氧化層表面淀積一層磷，淀積的同時(shí)磷在墊層氧化層表面 擴(kuò)散形成磷硅玻璃；

(4)濕法腐蝕掉所述磷硅玻璃。

本發(fā)明的STI結(jié)構(gòu)的制備方法，利用了在濕法腐蝕中磷濃度不同腐蝕 速率不同，由于磷的摻雜分布決定了各個(gè)區(qū)域的腐蝕速率，在表面和側(cè)壁 頂部由于磷雜質(zhì)的濃度高，腐蝕速率較快，氧化層損失更多，形成邊角圓 化故使?jié)穹ǜg后的STI結(jié)構(gòu)的邊角圓滑化，避免了后續(xù)工藝中刻蝕可能 產(chǎn)生的側(cè)墻問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明：

圖1為現(xiàn)有STI結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖2為本發(fā)明的制備中淀積磷示意圖；

圖3為本發(fā)明的制備出的STI結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的STI結(jié)構(gòu)制備方法流程為：

(1)在襯底硅上生長(zhǎng)墊層氧化層，接著淀積硬掩膜層(一般為氮化 硅)，硬掩膜層的作用是在后續(xù)刻蝕工藝中保護(hù)不需要刻蝕掉的硅部分；

(2)光刻膠涂布和曝光顯影，定義出淺溝槽的位置；

(3)硬掩膜層刻蝕及去除光刻膠，將曝出的硬掩膜層部分刻蝕掉， 可用干法刻蝕工藝，之后將光刻膠去除；

(4)干法刻蝕硅，在襯底硅上形成淺溝槽，刻蝕工藝可選用等離子 刻蝕；

(5)在溝槽內(nèi)側(cè)熱生長(zhǎng)氧化層，該氧化層生長(zhǎng)的目的為修復(fù)在刻蝕 過(guò)程中損傷的溝槽表面，氧化層的厚度與常用的標(biāo)準(zhǔn)；

(6)HDP氧化層填充淺溝槽，即采用高密度等離子體化學(xué)淀積工藝 (HDP?CVD)淀積氧化硅填充淺溝槽，為隔離氧化硅；

(7)化學(xué)機(jī)械研磨和硬掩膜層去除，即用CMP法掩膜步驟(6)中淀 積得氧化層，至硬掩膜層表面，平整化硅平面，而后去除硬掩膜層；

(8)接著淀積一層磷在墊層氧化層上，一般為用CVD工藝制備，采 用POCL₃氣體為反應(yīng)氣體，因磷很容易在二氧化硅層內(nèi)擴(kuò)散，在淀積的同 時(shí)磷在墊層氧化層表面擴(kuò)散形成一定厚度的磷硅玻璃，且在墊層氧化層中 存在濃度梯度分布，STI結(jié)構(gòu)的邊角處和墊層氧化層表面的磷濃度較大。 該步驟中所淀積的磷的量、在墊層氧化層中的擴(kuò)散深度和淀積時(shí)的溫度可 通過(guò)現(xiàn)有的技術(shù)模擬得到，也可通過(guò)有限次試驗(yàn)得出，在形成磷硅玻璃的 過(guò)程中，需要消耗一定厚度的氧化硅，一般磷硅玻璃的厚度可控制在 180～250埃左右，也可根據(jù)具體工藝進(jìn)行調(diào)節(jié)；

(9)濕法腐蝕磷硅玻璃，因磷硅玻璃和氧化硅這兩種材料本身的物 理性能不同，磷硅玻璃在腐蝕過(guò)程中速度比氧化硅的腐蝕速度要大得多， 由于在表面和側(cè)壁頂部由于磷雜質(zhì)的濃度高，腐蝕速率較快，氧化層損失 更多，故最終在STI結(jié)構(gòu)的頂角位置形成一定的圓化邊角；該步驟中腐蝕 可用氫氟酸溶液進(jìn)行。

在實(shí)施本發(fā)明的制備方法時(shí)，有源區(qū)域的墊層氧化層生長(zhǎng)的要足夠 厚，以保證有源區(qū)域上墊層氧化層能夠有效阻止雜質(zhì)擴(kuò)散進(jìn)硅表面，以防 雜質(zhì)破壞硅表面的摻雜類型和分布。在后續(xù)氮化物淀積刻蝕時(shí)，由于氧化 層頂角足夠大弧度，能足以保證氮化物刻蝕干凈。