[發明專利]一種STI結構形成方法

在審

• 申請號: 202111509053.2
• 申請日: 2021-12-10
• 公開（公告）號: CN114267578A
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 潘瑜;張振興;譚理;白宇
• 申請（專利權）人: 華虹半導體（無錫）有限公司;上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L21/027
• 分類號: H01L21/027;H01L21/762
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 劉昌榮

本申請公開了一種STI結構形成方法，包括：提供半導體襯底；在半導體襯底上依次形成襯墊氧化層和襯墊氮化層；在墊襯氮化層上旋涂光刻膠，利用攜帶能量的惰性氣體硬化光刻膠；以光刻膠為掩模刻蝕襯墊氧化層和襯墊氮化層至半導體襯底的上表面，去除光刻膠；以剩余的墊氮化物層和剩余的墊氧化物層為掩模刻蝕半導體襯底形成淺溝槽凹槽；在淺溝槽凹槽里沉積溝槽氧化物層。本發明提供的STI結構形成方法，在利用光刻膠作為掩模進行刻蝕前，利用攜帶能量的惰性氣體對光刻膠進行了硬化處理，可以保證不在損耗光刻膠的情況下有效地硬化光刻膠，明顯改善了光刻膠表面線性粗糙度，從而達到STI結構要求。

技術領域

本申請涉及半導體制造技術領域，具體涉及一種STI結構形成方法。

背景技術

淺溝槽隔離，即Shallow Trench Isolation，簡稱STI。通常用于0.25um以下工藝，通過利用氮化硅掩膜經過淀積、圖形化、刻蝕硅后形成槽，并在槽中填充淀積氧化物，用于與硅隔離。

在STI結構形成過程中會利用光刻膠作為掩模進行刻蝕，由于光刻工藝在半導體制備領域中一直扮演著非常重要的角色，其直接影響著最終制備出的器件形貌及電學性能。圖1a至圖1f為標準STI工藝中STI結構形成方法中對應的器件結構示意圖。

首先，在標準STI工藝中，在硅襯底10上依次沉積墊氧化物層(pad oxide)11和墊氮化物層(pad nitride)12，墊氧化物層11覆蓋硅襯底10的上表面，墊氮化物層12覆蓋墊氧化物層11的上表面。請參照圖1a。

其次，在墊氮化物層12上旋涂光刻膠13，請參照圖1b，曝光顯影后，形成光阻14，請參照圖1c，并以光阻14為掩模刻蝕墊氮化物層12和墊氧化物層11至硅襯底10的上表面，并去除光阻14，形成溝槽1，請參照圖1d。

之后，以剩余的墊氮化物層15和剩余的墊氧化物層16為掩模，刻蝕硅襯底10，形成淺溝槽凹槽2，請參照圖1e，在淺溝槽凹槽2里沉積溝槽氧化物層17，請參照圖1f。

在光刻膠13沒有硬化的情況下會導致剩余的墊氮化物層15和剩余的墊氧化物層16出現嚴重削角，最終使STI無法滿足結構要求，即STI結構頂端削角明顯。參照圖2。而使用傳統的溴化氫硬化光刻膠13，雖然保證光刻膠13作為足夠的阻擋層，但光刻膠表面類石墨層的粗糙度不佳導致STI結構的線性粗糙度惡化，參照圖3，光刻膠13形成的光阻14形態會影響到溝槽1側壁的粗糙度，而以剩余的墊氮化物層15和剩余的墊氧化物層16為掩模刻蝕形成的淺溝槽凹槽2也會受到溝槽1側壁粗糙度的影響，參照圖1c至圖1f。

發明內容

本申請提供了一種STI結構形成方法，以解決由于光刻膠影響STI線性粗糙度惡化的問題。

本申請實施例提供了一種STI結構形成方法，包括：提供半導體襯底；在所述半導體襯底上依次形成襯墊氧化層和襯墊氮化層；在所述墊襯氮化層上旋涂光刻膠，利用攜帶能量的惰性氣體硬化所述光刻膠；以所述光刻膠為掩模刻蝕所述襯墊氧化層和所述襯墊氮化層至所述半導體襯底的上表面，去除所述光刻膠；以剩余的墊氮化物層和剩余的墊氧化物層為掩模刻蝕半導體襯底形成淺溝槽凹槽；在淺溝槽凹槽里沉積溝槽氧化物層。

可選擇的，所述惰性氣體為氬氣。

可選擇的，所述氧化硅層的厚度為800-900A，所述氮化硅層1000-1100A。

可選擇的，所述襯墊氧化層為氧化硅層，所述襯墊氮化層為氮化硅層。

本申請技術方案，至少包括如下優點：

本發明提供的STI結構形成方法，在利用光刻膠作為掩模進行刻蝕前，利用攜帶能量的惰性氣體對光刻膠進行了硬化處理，可以保證不在損耗光刻膠的情況下有效地硬化光刻膠，明顯改善了光刻膠表面線性粗糙度，從而達到STI結構要求。

附圖說明