[發明專利]一種提高高深寬比淺溝槽隔離填充特性的方法

無效

• 申請號: 201210077718.1
• 申請日: 2012-03-22
• 公開（公告）號: CN102610554A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 曹永峰
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 王敏杰

技術領域

本發明涉及半導體集成電路及其制造領域，尤其涉及一種提高高深寬比淺溝槽隔離填充特性的方法。

背景技術

隨著集成電路的集成度不斷提高，半導體技術也持續的飛速發展。尤其是在淺溝槽隔離（Shallow?Trench?Isolation，簡稱STI）工藝中，隨著半導體性能要求的不斷提高，工藝尺寸越來越小，使得溝槽（trench）深寬比（aspect?ratio）越來越大，就造成溝槽填充介質越來越困難，既如何在小尺寸條件下得到無孔的完美填充是保證STI隔離特性和可靠性的重要保證。

圖1為本發明背景技術中采用沉積-濺射-沉積循環工藝形成的STI填充結構示意圖；在65nm及其以上的工藝中，業界STI的填充主要使用的是高密度等離子（high?density?plasma，簡稱HDP）填充工藝，該工藝在淀積過程以沉積-濺射-沉積（Deposition-sputter-Deposition）工藝的循環形式進行，形成如圖1所示的圖形結構。

圖2-5為本發明背景技術中采用填充刻蝕再填充再刻蝕再填充工藝的流程示意圖；如圖2-5所示，目前業界有些廠商，在pull?back的基礎上，使用填充，刻蝕，再填充，再刻蝕，再填充的方式來增加HDP的填充窗口。

圖6為本發明背景技術中在45nm及其以下的工藝中采用氮化物緊縮工藝形成的STI填充結構示意圖；在45nm及其以下工藝中，具有更好填充特性的HARP得到了業界的廣泛使用，而為了進一步擴大工藝窗口，該工藝通常還配合氮化物緊縮工藝的使用，以形成如圖6所示的圖形結構。而對于更加先進的工藝，業界潛在的解決方案為高深寬比工藝（high?aspect?ratio?process，簡稱HARP）+?SiCoNi?+?HARP方案。

在傳統的HDP方案中，如圖1所示，由于其填充的能力有限，不能達到工藝需求；而HDP方案下增加etch?back的方案中，即如圖2-5所示的工藝中，則增加了工藝的復雜性以及風險；圖6所示的HARP+SiCoNi+HARP工藝方案中，由于生產成本太高，從而易造成產品良率的降低及生產成本的上升。

發明內容

本發明公開了一種提高高深寬比淺溝槽隔離填充特性的方法，在40-65nm的工藝中，其中，包括以下步驟：

步驟S1：采用高深寬比填充工藝，在一具有淺溝槽的硅襯底上沉積第一溝槽氧化物層；

步驟S2：采用等離子工藝去除部分第一溝槽氧化層，形成剩余第一溝槽氧化物層；

步驟S3：沉積第二溝槽氧化層覆蓋剩余的第一溝槽氧化層，并充滿淺溝槽。

上述的提高高深寬比淺溝槽隔離填充特性的方法，其中，所述步驟S1中的硅襯底上設置有墊氧化物層和墊氮化物層，所述墊氧化物層覆蓋硅襯底上表面，所述墊氮化物層覆蓋所述墊氧化物層上表面。

上述的提高高深寬比淺溝槽隔離填充特性的方法，所述淺溝槽依次貫穿所述墊氮化物層和所述墊氧化物層，且部分嵌入所述硅襯底中。

上述的提高高深寬比淺溝槽隔離填充特性的方法，其中，所述第一溝槽氧化物層覆蓋所述淺溝槽的底部及其側壁和所述墊氮化物層的上表面，并部分填充所述淺溝槽。

上述的提高高深寬比淺溝槽隔離填充特性的方法，其中，所述步驟S2中采用等離子工藝重塑所述第一溝槽氧化層，以部分去除淺溝槽側壁及所述墊氮化層上的第一溝槽氧化層，形成剩余第一溝槽氧化物層，減小淺溝槽的深寬比。

上述的提高高深寬比淺溝槽隔離填充特性的方法，其中，所述步驟S3中采用與第一溝槽氧化層相同的沉積工藝，沉積第二溝槽氧化層以覆蓋所述剩余第一溝槽氧化層，及充滿淺溝槽。

上述的提高高深寬比淺溝槽隔離填充特性的方法，其中，所述步驟S2中等離子工藝中采用的等離子體為Ar、Kr或Xe等等離子體。

綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明提出一種提高高深寬比淺溝槽隔離填充特性的方法，在40-65nm的工藝中，在常規使用的一步HARP填充工藝基礎上，將其改進為兩次HARP填充工藝，并在第一次HARP填充工藝之后增加一步等離子重塑（plasma?reshape)工藝，從而增大第二次HARP填充工藝的工藝窗口，不僅增強了溝槽的填充能力，還可以去除掉傳統工藝中的氮化物緊縮工藝（nitride?pull?back）步驟，從而降低了對于氮化層（nitride）初始厚度的要求，進而降低了STI的應力控制和凸起控制難度，提高產品的良率及降低生產成本。

附圖說明

圖1為本發明背景技術中采用沉積-濺射-沉積循環工藝形成的STI填充結構示意圖；