[發(fā)明專利]一種利用高深寬比工藝的器件隔離方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310632125.1
• 申請(qǐng)日: 2013-12-02
• 公開（公告）號(hào): CN103646908A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖天金
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/762
• 分類號(hào): H01L21/762;H01L21/3105
• 代理公司: 上海天辰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;陶金龍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及CMOS半導(dǎo)體器件工藝制造領(lǐng)域，更具體地，涉及一種利用高深寬比工藝的器件隔離方法。

背景技術(shù)

隨著集成電路的發(fā)展，現(xiàn)代的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（Complementary?Metal?Oxide?Semiconductor，簡稱:CMOS）器件通常在一塊普通的硅襯底材料上集成數(shù)以百萬計(jì)的有源器件,即N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體（Negative?Metal?Oxide?Semiconductor，簡稱:NMOS）器件和P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體（Positive?Metal?Oxide?Semiconductor，簡稱:PMOS）器件，然后通過特定的連接實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能或模擬功能，而除了這些特定的功能以外，在電路的設(shè)計(jì)過程中，通常假設(shè)不同的器件之間一般是沒有其他的互相影響的。因此，在集成電路制造中必須能夠把器件隔離開來，這就需要隔離技術(shù)。

隨著器件向深亞微米發(fā)展，隔離技術(shù)由硅局部氧化（Local?Oxidation?of?Silicon,簡稱:LOCOS）工藝發(fā)展成為淺溝槽隔離（Shallow?Trench?Isolation，簡稱:STI）技術(shù)。這樣的器件隔離工藝可以完全消除硅局部氧化（LOCOS）隔離工藝所特有的氧化層邊緣的鳥嘴形狀，由此可以形成更小的器件隔離區(qū)。隨著器件尺寸降到65納米以下，對(duì)淺溝槽的SiO₂填充工藝的能力要求更高，SiO₂填充工藝需要由高濃度等離子體（High?Density?Plasma,HDP）工藝發(fā)展成為高深寬比（High?Aspect?Ratio?Process,HARP）工藝。

如圖1所示，現(xiàn)有的利用高深寬比工藝的器件隔離方法是:

步驟S01：硅晶圓片在經(jīng)過清洗之后，在硅晶圓片的硅襯底3上生長一層SiO₂層2，再淀積一層Si₃N₄層1（如圖2所示），然后在硅晶圓片上旋涂光刻膠4；

步驟S02：利用工作區(qū)（Active?Area）光掩膜對(duì)光刻膠進(jìn)行曝光，曝光區(qū)域?yàn)闇\溝槽隔離區(qū)域；工作區(qū)為未曝光區(qū)，光刻膠4保留，作為后續(xù)Si₃N₄層1和SiO₂層2刻蝕的阻擋層；

步驟S03：使用光刻膠4作為阻擋層對(duì)Si₃N₄層1和SiO₂層2進(jìn)行刻蝕，形成器件隔離所需的淺溝槽（如圖3所示），經(jīng)過濕法刻蝕后拉（WET?Etch?Pull?Back）去除Si₃N₄層1表面的光刻膠4；

步驟S04：使用濕法刻蝕后拉淺溝槽旁邊的工作區(qū)上的Si₃N₄層1（如圖4所示），以利于后續(xù)的HARP工藝中SiO₂材料的填入；

步驟S05：在淺溝槽的側(cè)壁和底部生長一層線性氧化層5（Liner?Oxide），所述線性氧化層5的厚度為3nm至5nm,作為后續(xù)的HARP工藝的緩沖層，有利于后續(xù)的SiO₂材料的填入；（如圖5所示）

步驟S06：利用HARP工藝在淺溝槽內(nèi)淀積一層基于HARP工藝的SiO₂層6；（如圖6所示）

步驟S07：使用氮?dú)馔嘶穑∟2?Anneal）工藝，形成有空隙的基于HARP工藝的SiO₂層；

步驟S08：采用化學(xué)機(jī)械研磨（Chemical?Mechanical?Polishing,簡稱：CMP）技術(shù)對(duì)基于HARP工藝的SiO₂層6進(jìn)行研磨拋光，使淺溝槽內(nèi)的基于HARP工藝的SiO₂層6平坦化。

由于氮?dú)馔嘶鸸に嚂?huì)產(chǎn)生空隙，如何使淺溝槽經(jīng)過退火工藝沒有空隙產(chǎn)生且在規(guī)定的工作區(qū)得到關(guān)鍵尺寸是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種利用高深寬比工藝的器件隔離方法，該工藝應(yīng)用于工作區(qū)關(guān)鍵尺寸達(dá)到指定規(guī)格為65納米以下的器件，使器件形成更小的器件隔離區(qū)，SiO₂層無空隙且能夠得到指定規(guī)格的工作區(qū)的關(guān)鍵尺寸。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：