[發明專利]采用犧牲襯墊氧化層來改善淺溝隔離角部圓化的方法

無效

• 申請號: 200910057907.0
• 申請日: 2009-09-17
• 公開（公告）號: CN102024737A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 林鋼
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L21/76
• 分類號: H01L21/76
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 王函

技術領域

本發明屬于半導體集成電路制造領域，尤其涉及一種采用犧牲襯墊氧化層來改善淺溝隔離角部圓化的方法。

背景技術

淺溝隔離(STI，或淺溝槽隔離)廣泛應用于先進的邏輯電路工藝中。淺溝隔離的優劣會直接影響到器件的特性，尤其是對于窄溝器件(narrow?width?device)更為顯著。由于STI角部的氧化層厚度通常會比較薄，加之多晶硅電極會覆蓋在這個區域，導致晶體管的閾值電壓降低，這通常稱之為“反窄溝效應”。為了避免上述情況的發生，常見的處理方式是將淺溝隔離角部圓化(即修飾成圓角)。常規的角部圓化方法為：干法刻蝕形成淺溝隔離后，采用濕法刻蝕襯墊氮化硅層下面的緩沖氧化層，形成切口；之后采用高溫熱氧化制備襯墊氧化層，形成角部圓化。這種常規的方法需要很好的控制高溫熱氧化工藝，但是仍然會出現角部不夠圓化的情況。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種采用犧牲襯墊氧化層來改善淺溝隔離角部圓化的方法，采用該方法可以大大提高STI角部圓化輪廓。

為解決上述技術問題，本發明提供一種采用犧牲襯墊氧化層來改善淺溝隔離角部圓化的方法，包括如下步驟：

第一步，淺溝隔離刻蝕；

第二步，在淺溝隔離露出的硅表面生長一層犧牲襯墊氧化層；

第三步，犧牲襯墊氧化層剝離；

第四步，氮化硅開窗口；

第五步，在淺溝隔離露出的硅表面生長一層襯墊氧化層。

第一步具體為：在硅襯底上生長緩沖氧化層，在緩沖氧化層上沉積襯墊氮化硅層，然后刻蝕形成淺溝隔離。

第二步所述生長犧牲襯墊氧化層采用高溫熱氧化工藝，工藝溫度為800-1000℃，該犧牲襯墊氧化層的厚度為100-250埃。

第三步所述犧牲襯墊氧化層剝離采用濕法刻蝕工藝，采用稀釋的HF酸，濃度為10∶1-300∶1。

第三步所述犧牲襯墊氧化層剝離，在剝離犧牲襯墊氧化層的同時，刻蝕襯墊氮化硅層下面的緩沖氧化層，形成切口。

第四步采用濕法刻蝕工藝刻蝕襯墊氮化硅層。該濕法刻蝕工藝采用溫度為130-160℃的熱磷酸。

第五步所述生長襯墊氧化層采用高溫熱氧化工藝，工藝溫度為800-1100℃，該襯墊氧化層的厚度為100-250埃。

和現有技術相比，本發明具有以下有益效果：相對于常規的角部圓化方法，該方法采用了先生長犧牲襯墊氧化層，然后剝離再重新生長襯墊氧化層，可以大大提高STI角部圓化輪廓。

附圖說明

圖1是本發明第一步完成后的STI結構示意圖；

圖2是本發明第二步完成后的STI結構示意圖；

圖3是本發明第三步完成后的STI結構示意圖。

圖4是本發明第四步完成后的STI結構示意圖；

圖5是本發明第五步完成后的STI結構示意圖。

其中，1為硅襯底，2為緩沖氧化層，3為襯墊氮化硅層，4為犧牲襯墊氧化層，5為襯墊氧化層，6是切口。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的說明。

本發明提供一種采用犧牲襯墊氧化層來改善淺溝隔離角部圓化的方法，相對于常規的角部圓化方法，該方法采用了先生長犧牲襯墊氧化層，然后剝離再重新生長襯墊氧化層，可以大大提高STI角部圓化輪廓。其主要工藝流程如下：

第一步，STI刻蝕。這步采用常規的STI刻蝕工藝。如圖1所示，在硅襯底1上生長緩沖氧化層2，在緩沖氧化層2上再沉積襯墊氮化硅層3，然后刻蝕形成STI；

第二步，犧牲襯墊氧化層生長。這步工藝采用高溫熱氧化工藝，如圖2所示，在露出的硅表面生長一層犧牲襯墊氧化層4。該步驟采用的工藝溫度為800-1000℃，該犧牲襯墊氧化層4的厚度為100-250埃。

第三步，犧牲襯墊氧化層剝離。這步工藝采用濕法刻蝕，采用稀釋的HF酸，濃度為10∶1-300∶1(水∶HF酸)。如圖3所示，在剝離犧牲襯墊氧化層4的同時，可以刻蝕襯墊氮化硅層3下面的緩沖氧化層2，形成切口6(undercut)，這個切口6可以進一步改善后續氧化層生長時的角部圓化。

第四步，襯墊氮化硅層3開窗口，見圖4。這步工藝采用濕法刻蝕氮化硅，通常是采用溫度為130到160攝氏度的熱磷酸。由于STI開槽處的窗口更大了，可以提高后續工藝填溝的能力。

第五步，襯墊氧化層生長。如圖5所示，在露出的硅表面生長一層襯墊氧化層5。這步工藝采用高溫熱氧化工藝，生長真正的襯墊氧化層。該步驟采用的工藝溫度為800-1100℃，襯墊氧化層5的厚度為100-250埃。

上述工藝參數可以根據相應的控制和產能進行優化調整。