[發明專利]實現淺溝道隔離的工藝方法

有效

• 申請號: 201310085158.9
• 申請日: 2013-03-15
• 公開（公告）號: CN103208454A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 白英英;張守龍;張冬芳;陳玉文
• 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;H01L21/3105
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 陸花

技術領域

本發明涉及半導體集成電路及其制造領域，特別涉及一種實現淺溝道隔離的工藝方法。

背景技術

近年來，隨著半導體集成電路制造技術的發展，芯片中所含元件的數量不斷增加，元件的尺寸也因集成度的提升而不斷地縮小。然而，無論元件尺寸如何縮小化，在芯片中各個元件之間仍必須有適當得絕緣或隔離，才能得到良好的元件性質。這方面的技術一般稱為元件隔離技術（Device?Isolation?Technology），其主要目的是在各元件之間形成隔離物，并且在確保良好隔離效果的情況下，盡量縮小隔離物的區域，以空出更多的芯片面積來容納更多的元件。

在各種元件隔離技術中，局部硅氧化方法（LOCOOS）和淺溝道隔離區（Shallow?Trench,STI）制造過程是最常被采用的兩種技術，尤其后者具有隔離區域小和完成后仍保持基本平坦性等優點，更是近年來頗受重視的半導體制造技術。淺溝道隔離區是0.25um以下半導體技術采用的通用隔離方法，這種隔離的優點是隔離效果好，而且占用面積小。

傳統的形成STI隔離層的主要工藝步驟包括：參考圖1a，在硅襯底100上覆蓋一層氧化硅101，之后形成氮化硅層102；參考圖1b，經過曝光與刻蝕，在氮化硅層102、氧化硅101以及硅襯底100中形成淺溝道隔離凹槽103（STITrench）；參考圖1c，使用化學氣相沉積（CVD）工藝沉積隔離材料104，填充淺溝道隔離凹槽103，同時保證凹槽中沒有不合規格的氣泡；參考圖1d，通過化學機械研磨（CMP）工藝去除氮化硅層102上多余的隔離材料104；此時STI區形成。然而，淺溝道隔離工藝尺寸越來越小，使得淺溝道隔離凹槽103的深寬比不斷變大，傳統的STI工藝填充隔離材料104時易在淺溝道隔離凹槽103中形成孔隙，最后進行化學機械研磨工藝后，孔隙被研磨為孔洞，在后續的沉積制程中被填充其他雜質，從而造成淺溝道隔離短路，大大降低淺溝道隔離的隔離特性。

為了解決上述問題，不斷有更好的新材料來提高化學氣相沉積能力：比如在半導體技術進入65nm節點后，填充能力更好的高深寬比工藝（HARP）薄膜在業界廣泛使用。但是隨著技術節點的縮小，特別是進入22nm以下的節點后，可以選用的新材料越來越少，這就需要應用更好的方法來提高其填孔能力。

發明內容

本發明的目的在于提供一種實現淺溝道隔離的工藝方法，使得化學氣相沉積工藝在相同的條件下可以填充更小尺寸的隔離層而不需要引進填充能力更好的新材料，降低了其深寬比，減小化學氣相沉積工藝的負擔。

本發明的技術方案是一種淺溝道隔離的工藝方法，包括以下步驟：

提供一半導體襯底，并在所述半導體襯底上覆蓋第一氧化層；

進行曝光與刻蝕工藝，以在所述第一氧化層與半導體襯底中形成第一淺溝道隔離凹槽；

沉積第一隔離層，所述第一隔離層填滿所述第一淺溝道隔離凹槽；

進行第一次平坦化，對所述第一隔離層實施平坦化處理并且不露出第一氧化層；

進行濕法刻蝕，去除剩余的第一隔離層與所述第一氧化層；

在所述半導體襯底上依次覆蓋第二氧化層和氮化層；

進行曝光與刻蝕工藝，刻蝕部分所述氮化層，以形成第二淺溝道隔離凹槽，所述第二淺溝道隔離凹槽與所述第一淺溝道隔離凹槽一一對應且相互對準；

沉積第二隔離層；

進行第二次平坦化，對所述第二隔離層實施平坦化處理，形成淺溝道隔離。

進一步的，所述第一氧化層和第二氧化層的材質為氧化硅，所述氮化層的材質為氮化硅。

進一步的，所述第一隔離層和第二隔離層的材質為氧化硅。

進一步的，所述第一隔離層和第二隔離層采用化學氣相沉積法形成，并且沉積后凹槽中沒有不合規格的氣泡。

進一步的，在進行第一次平坦化和第二次平坦化的步驟中，均采用化學機械研磨法。

進一步的，在進行第一次平坦化之后，所述第一氧化層上剩余的第一隔離層厚度為50埃～600埃。

進一步的，在形成第二淺溝道隔離的步驟和形成第一淺溝槽隔離的步驟中，使用相同的掩模板進行曝光。

進一步的，在所述半導體襯底上沉積第二隔離層的步驟之前還包括，采用濕法刻蝕擴大所述第二淺溝道隔離凹槽的寬度。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

1、本發明通過在形成氮化層的步驟之前，先形成第一淺溝槽隔離凹槽，相比于現有技術，降低了第一隔離層填充的第一淺溝道隔離凹槽時的深寬比，從而提高了填充能力，實現較佳的隔離效果，并降低工藝制作成本；