[發(fā)明專利]STI的形成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910199227.2
• 申請日: 2009-11-20
• 公開（公告）號: CN102074495A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張海洋;王新鵬;張世謀
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762;H01L21/311
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 李麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種STI的形成方法。

背景技術(shù)

隨著半導體工藝進入深亞微米時代，0.13μm以下的元件例如CMOS器件中，NMOS晶體管和PMOS晶體管之間的隔離均采用STI(淺溝槽隔離)工藝形成。

傳統(tǒng)的STI的形成方法通常包括下列步驟：首先，提供半導體基底，在半導體基底上形成刻蝕阻擋層；接著，在所述刻蝕阻擋層上形成光掩膜圖形，使得所述刻蝕阻擋層的部分區(qū)域被暴露；對刻蝕阻擋層及刻蝕阻擋層下層的半導體基底進行刻蝕，在所述刻蝕阻擋層和所述半導體基底中形成V型溝槽；接著，向所述溝槽內(nèi)填充絕緣介質(zhì)，形成STI。

例如在文件號為“US6713780B2”的美國專利文獻中提供了一種利用多晶硅層做刻蝕阻擋層形成STI的方法，參考圖1至圖2，包括步驟：在基底10表面形成刻蝕阻擋層20，其為從下到上的氧化物層20a-多晶硅層20b-氮化硅層20c的疊層結(jié)構(gòu)，其中氮化物層20c為硬掩膜層，多晶硅層20b為緩沖層；刻蝕在基底10和刻蝕阻擋層20內(nèi)形成溝槽30；采用熱氧化的方法在溝槽30的側(cè)壁及基底上生長氧化硅層40；向所述溝槽30填充介質(zhì)50，并去除刻蝕阻擋層20，形成STI。

隨著半導體工藝的發(fā)展，器件的尺寸越來越小，因此在形成STI時刻蝕阻擋層20也越來越薄。圖3是刻蝕阻擋層減薄后利用傳統(tǒng)方法刻蝕和刻蝕阻擋層減薄前利用傳統(tǒng)方法刻蝕的對比示意圖，其中虛線示出了刻蝕阻擋層減薄前的刻蝕結(jié)果。參考圖3，因為曝光在光刻膠層上的特征尺寸(CD)是固定的，因此如果刻蝕工藝不變，則在刻蝕阻擋層和基底中形成的溝槽的側(cè)壁傾斜度不變，因為刻蝕阻擋層減薄，因此這樣刻蝕阻擋層暴露的基底面積將增大，在基底中形成的STI溝槽的CD將增大，這樣就不能滿足制造工藝的需求。因此傳統(tǒng)方法中，為了保證形成的STI溝槽的特征尺寸不變，就需要增大刻蝕阻擋層中V型溝槽側(cè)壁的傾斜程度(使V型溝槽側(cè)壁和底面的夾角減小)，來補償因為刻蝕阻擋層減薄帶來問題。

從圖3可以看出，刻蝕阻擋層中溝槽側(cè)壁的傾斜程度增大帶來的問題是：由于刻蝕阻擋層中的V型溝槽側(cè)壁的傾斜程度遠大于基底中的溝槽側(cè)壁傾斜程度，因此刻蝕阻擋層和基底交界處的溝槽側(cè)壁上出現(xiàn)凸角，如圖3所示的虛線圈60處，這樣容易在后續(xù)工藝中引起刻蝕阻擋層和基底交界的地方崩裂，從而影響后續(xù)形成的器件的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是減少形成STI過程中刻蝕阻擋層和半導體基底交界處發(fā)生崩裂的問題。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種STI的形成方法，包括步驟：

提供半導體基底，半導體基底上具有刻蝕阻擋層，在所述刻蝕阻擋層上具有光掩膜圖形；

利用光掩膜圖形做掩膜，對所述刻蝕阻擋層進行第一刻蝕，從而在刻蝕阻擋層中形成V型第一開口；

利用光掩膜圖形做掩膜，沿所述第一開口對所述刻蝕阻擋層進行第二刻蝕，直到露出半導體基底，形成和第一開口貫通的V型第二開口，所述第二開口側(cè)壁的傾斜角小于第一開口側(cè)壁的傾斜角；

利用所述刻蝕阻擋層做掩膜，對所述半導體基底進行刻蝕，從而在半導體基底內(nèi)形成溝槽；

利用絕緣介質(zhì)填充所述溝槽。

優(yōu)選的，所述刻蝕阻擋層包括氮化物層。

優(yōu)選的，所述第一開口的深度為所述刻蝕停止層厚度的1/3至2/3。

優(yōu)選的，所述第二開口的深度為所述刻蝕停止層厚度的1/3至2/3。

優(yōu)選的，所述第一刻蝕中利用的刻蝕氣體中氫離子和氟離子的摩爾比大于所述第二刻蝕中利用的刻蝕氣體中氫離子和氟離子的摩爾比。

優(yōu)選的，所述第一刻蝕的刻蝕氣體包括CF₄和CH₂F₂，其中CF₄和CH₂F₂流量比為1∶1至1∶4。

優(yōu)選的，所述第二刻蝕的刻蝕氣體包括CF₄和CHF₃，其中CF₄和CHF₃流量比為4∶1至1∶1。

優(yōu)選的，對半導體基底的刻蝕和第二刻蝕中利用的刻蝕氣體中氫離子和氟離子的摩爾比相同。

優(yōu)選的，所述半導體基底還包括氧化硅層。

優(yōu)選的，所述第一開口側(cè)壁的傾斜角度為45度到85度，所述第二開口側(cè)壁和所述溝槽側(cè)壁的傾斜角度為10度到45度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明主要具有以下優(yōu)點：