[發(fā)明專利]一種半導(dǎo)體器件的制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310410802.5
• 申請日: 2013-09-10
• 公開（公告）號: CN104425348B
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 童浩;潘周君;郭世璧;嚴琰
• 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
• 代理公司: 北京市磐華律師事務(wù)所11336
• 代理人: 董巍,高偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造工藝，具體而言涉及一種形成淺溝槽隔離（STI）結(jié)構(gòu)的方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體制造工藝中，所形成的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的性能對于最后形成的半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能而言至關(guān)重要。隨著半導(dǎo)體器件特征尺寸的不斷減小，為了確保在半導(dǎo)體襯底中形成的溝槽中實現(xiàn)構(gòu)成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的氧化物的無隙填充，通常實施多次沉積工藝完成所述氧化物的填充。由于受到所述溝槽的特征尺寸的制約，導(dǎo)致所述多次沉積工藝中的每一次沉積的沉積速率存在差異，因而，在進行高溫退火之后，所述多次沉積工藝中的每一次沉積所形成的氧化物的致密程度存在差異。在形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)之后，需要去除淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)高出半導(dǎo)體襯底的部分，通常采用濕法蝕刻來完成所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)高出半導(dǎo)體襯底的部分的去除，例如腐蝕液為稀釋的氫氟酸（DHF）的濕法蝕刻。由于構(gòu)成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的多層氧化物的致密程度存在差異，導(dǎo)致所述濕法蝕刻對所述多層氧化物的蝕刻速率存在差異，因而，在所述濕法蝕刻之后，位于半導(dǎo)體襯底的不同區(qū)域的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)高出半導(dǎo)體襯底的部分的去除效果不同，有的完全去除，有的去除大部分，有的去除一小部分。

如圖1A所示，在所述濕法蝕刻之后，位于半導(dǎo)體襯底100的形成器件密度較大的區(qū)域的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)101的高度低于位于半導(dǎo)體襯底100的形成器件密度較小的區(qū)域的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)102的高度。造成這一現(xiàn)象的原因可能是，在半導(dǎo)體襯底100的形成器件密度較大的區(qū)域形成的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)101的寬度的特征尺寸小于在半導(dǎo)體襯底100的形成器件密度較小的區(qū)域形成的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)102的寬度的特征尺寸，導(dǎo)致所述多次沉積工藝所形成的構(gòu)成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)101的多層氧化物相比構(gòu)成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)102的多層氧化物具有微小的致密程度的差異；在所述濕法蝕刻過程中，相對于構(gòu)成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)102的多層氧化物，所述濕法蝕刻的腐蝕液對構(gòu)成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)101的多層氧化物具有更大的蝕刻速率。

相對于所述濕法蝕刻，若采用干法蝕刻去除所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)高出半導(dǎo)體襯底的部分，則由上述原因造成的位于半導(dǎo)體襯底100的形成器件密度較大的區(qū)域的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)101與位于半導(dǎo)體襯底100的形成器件密度較小的區(qū)域的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)102之間的高度差將會明顯減小。但是，如圖1B所示，在所述干法蝕刻之后，位于半導(dǎo)體襯底100的形成器件密度較大的區(qū)域的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)101的高度略微高于位于半導(dǎo)體襯底100的形成器件密度較小的區(qū)域的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)102的高度。

由于形成在半導(dǎo)體襯底的不同區(qū)域的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的高度不一致，導(dǎo)致后續(xù)在半導(dǎo)體襯底上形成柵極介電層和柵極材料層以后，由柵極介電層和柵極材料層構(gòu)成的柵極結(jié)構(gòu)的高度也不一致，進而造成形成在半導(dǎo)體襯底的不同區(qū)域的器件的電學(xué)性能的差異。

因此，需要提出一種方法，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括：提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成具有多個淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的圖案的硬掩膜層；在所述半導(dǎo)體襯底中形成所述多個淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)；實施干法蝕刻和濕法蝕刻去除所述多個淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)高出所述半導(dǎo)體襯底的部分；去除所述硬掩膜層。

進一步，所述多個淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)中形成于所述半導(dǎo)體襯底的具有不同形成器件密度的區(qū)域的部分高度相同且寬度不同，所述多個淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)中形成于所述半導(dǎo)體襯底的具有同一形成器件密度的區(qū)域的部分高度相同且寬度相同。

進一步，所述硬掩膜層為氮化硅層。

進一步，形成所述多個淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的步驟包括：以所述硬掩膜層為掩膜，在所述半導(dǎo)體襯底中蝕刻出用于形成所述多個淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的溝槽；在所述溝槽中及所述硬掩膜層上沉積隔離材料；執(zhí)行化學(xué)機械研磨工藝以研磨所述隔離材料，直至露出所述硬掩膜層。

進一步，所述隔離材料為氧化物。

進一步，所述沉積分多次完成，且每次沉積的隔離材料相同。

進一步，在所述沉積和所述研磨之后，分別實施退火。

進一步，所述干法蝕刻的蝕刻氣體為包含NF₃和NH₃的混合物或者包含H₂和NF₃的混合物，所述濕法蝕刻的腐蝕液為稀釋的氫氟酸。