專(zhuān)利名稱(chēng)：在三極管和mos管混合電路制備中實(shí)現(xiàn)隔離結(jié)構(gòu)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種隔離結(jié)構(gòu)的制備方法，特別涉及在三極管和M0S管混 合電路制備中實(shí)現(xiàn)場(chǎng)效應(yīng)層隔離結(jié)構(gòu)和深溝槽隔離結(jié)構(gòu)的方法
背景技術(shù)：
在雙極型晶體管(Bipolar,又稱(chēng)三極管)和場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M0S管) 混合電路制備中，經(jīng)常會(huì)同時(shí)存在著兩個(gè)物理隔離結(jié)構(gòu)。例如，在場(chǎng)效應(yīng) 晶體管電路中采用場(chǎng)氧化層(FIL0X)隔離結(jié)構(gòu)，而在雙極型晶體管電路 中采用深溝槽(De印trench)隔離結(jié)構(gòu)。對(duì)于可工作的深溝槽工藝，溝 槽的寬度必須固定；而隨機(jī)邏輯電路(Logic)中器件間距是在一定范圍 內(nèi)變化的。故這兩種技術(shù)混合應(yīng)用制備時(shí)，工藝技術(shù)比較困難，工藝流程 也相對(duì)比較復(fù)雜。
在混合電路中制作深溝槽隔離結(jié)構(gòu)和場(chǎng)氧化層隔離結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)方法 是先制備場(chǎng)氧化層，然后再制備深溝槽。制作場(chǎng)氧化層可以利用成熟的硅 局部氧化(L0C0S)技術(shù)。在這個(gè)工藝中，可按如下流程進(jìn)行
1) 、首先在硅基體上生長(zhǎng)一層薄氧化層3 (其中硅基體包括硅單晶l 和其上的硅外延層2，及兩層之間的區(qū)域間有一埋層(bury layer), — 般是利用硅基體氧化的方法；
2) 然后(通常用LPCVD法)淀積一層氮化硅膜4(Si3N4);
3) 接著借助于場(chǎng)氧化層的光罩，利用光刻和刻蝕工藝形成氮化硅膜圖案(見(jiàn)圖l)，然后去掉光刻膠(見(jiàn)圖2)，圖2中6為需進(jìn)行場(chǎng)氧化的 區(qū)域；
4) 再進(jìn)行場(chǎng)氧化(見(jiàn)圖3)，在此過(guò)程中，Si3N4膜阻擋了氧化劑的 擴(kuò)散，使Si3N4下面的硅不被氧化；
5) 然后，利用化學(xué)濕法去掉氮化膜4，即得到場(chǎng)氧化層7 (見(jiàn)圖4)， 也叫場(chǎng)氧化隔離結(jié)構(gòu)；
6) 而后，在場(chǎng)氧化層7上依次淀積氮化膜8和氧化膜9;
7) 借助于深溝槽層的光刻版，涂光刻膠10光刻(見(jiàn)圖5)，并利用 刻蝕工藝將光刻膠圖案依次轉(zhuǎn)移到氧化膜9、氮化膜8和場(chǎng)氧化層7中， 刻蝕至硅基體2停止(見(jiàn)圖6);
8) 去除殘余的光刻膠(見(jiàn)圖7)后，利用氧化膜9、氮化膜8和場(chǎng)氧 化層7—起作為硬質(zhì)掩膜層，刻蝕硅基體進(jìn)行深溝槽制備(見(jiàn)圖8)。
9) 最后去除殘余的氧化膜9，保留氮化膜8，即獲得深溝槽結(jié)構(gòu)(見(jiàn) 圖9);
10) 在對(duì)深溝槽側(cè)壁進(jìn)行氧化處理后，在氮化膜8和深溝槽12內(nèi)淀 積一層氧化膜13 (見(jiàn)圖10);
11) 后淀積多晶硅14，其厚度將保證填滿(mǎn)整個(gè)深溝槽(見(jiàn)圖11)， 然后進(jìn)行多晶硅的回刻，將氮化膜8上方的多晶硅全部去除，而在深溝槽 內(nèi)的多晶硅會(huì)被回刻到一定深度(見(jiàn)圖12， 15表示多晶硅回刻的形成的 缺口)；
12) 借助化學(xué)濕法工藝刻蝕暴露出的氧化膜13，同時(shí)多晶硅層側(cè)壁 的場(chǎng)氧化層7部分暴露出來(lái)，此過(guò)程中，場(chǎng)氧化層側(cè)壁將受到化學(xué)溶液的侵蝕，形成切口 16 (見(jiàn)圖13)。
13)隨后，進(jìn)行第二次熱氧化，這次氧化工藝將深溝槽內(nèi)上面的多
晶硅部分氧化。多晶硅氧化層17和場(chǎng)氧化層7結(jié)合為一體(見(jiàn)圖14)。 然后，去除氮化膜8，即完成深溝槽工藝(見(jiàn)圖15)。
上述雙隔離結(jié)構(gòu)制備工藝流程比較長(zhǎng)，需要多層以及多種薄膜的淀積 和刻蝕。且在制備過(guò)程中會(huì)在場(chǎng)氧化層上表面形成了切口 16，在后續(xù)工 藝中，切口 16內(nèi)將可能造成光刻膠或者薄膜殘留，影響器件性能，同時(shí) 增加了后續(xù)工藝的技術(shù)難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種在三極管和M0S管混合電路制 備中實(shí)現(xiàn)隔離結(jié)構(gòu)的方法，其工藝流程相對(duì)簡(jiǎn)單，并且能改善場(chǎng)氧化層結(jié) 構(gòu)，提高后續(xù)工藝窗口。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的在三極管和M0S管混合電路制備中實(shí) 現(xiàn)隔離結(jié)構(gòu)的方法，包括如下步驟
1) 在硅基體上生長(zhǎng)氧化層；
2) 接著淀積氮化硅；
3) 利用深溝槽的光刻版和光刻膠的光刻工藝，在氮化硅表面形成光刻
膠圖案，接著利用所述光刻膠圖案為掩膜，依次刻蝕氮化硅、氧化層至硅
基體中；
4) 利用步驟三中形成的氮化硅圖案為硬質(zhì)掩膜層，進(jìn)行硅基體刻蝕形 成深溝槽；
5) 對(duì)深溝槽側(cè)壁進(jìn)行氧化處理，后在氮化硅表面和深溝槽淀積另一氧化層；
6) 而后淀積多晶硅，使其填滿(mǎn)深溝槽，隨后進(jìn)行多晶硅回刻，去除氮 化硅上的多晶硅，且深溝槽內(nèi)多晶硅被回刻至硅平面下，在多晶硅回刻的 同時(shí)去除氮化膜上方和多晶硅表面上方深溝槽側(cè)壁處的所述另一氧化層，
或者在多晶硅回刻后，利用化學(xué)濕法工藝去除暴露出來(lái)的另一氧化層；
7) 利用光刻工藝在氮化硅上曝出需制備局部硅氧化隔離的區(qū)域，接著 依次刻蝕暴露出的氮化硅和其下氧化層至硅基體中；
8) 場(chǎng)氧化處理，使曝出的硅基體氧化形成局部硅氧化隔離17，最后 去除氮化硅。
相比現(xiàn)有的工藝制備方法，本發(fā)明簡(jiǎn)化了場(chǎng)氧化層隔離和深溝槽隔 離混合應(yīng)用電路制備的工藝流程。在傳統(tǒng)方法中，先后采用了兩層氮化膜 分別完成L0C0S區(qū)域和深溝槽區(qū)域的定義;而本發(fā)明只利用一層氮化膜先 后完成了深溝槽區(qū)域和LOCOS區(qū)域的定義。傳統(tǒng)工藝進(jìn)行深溝槽刻蝕時(shí)， 需要首先刻穿氮化膜和場(chǎng)氧化層，然后再向下形成一定深度的溝槽。因?yàn)?場(chǎng)氧化層厚度很大，其刻蝕過(guò)程需要很厚的掩膜層，單純的光刻膠難以阻 擋， 一般需要在氮化膜8上再覆蓋一層氧化膜9，氮化膜8和氧化膜9一 起作為硬質(zhì)掩膜層。在獲得深溝槽后，需要將上層殘余氧化膜9去除。在 此氧化膜去除過(guò)程中，氮化膜8下面的FIL0X7同時(shí)處于暴露狀態(tài)下，因 此不能應(yīng)用化學(xué)濕法去除殘余氧化膜9， 一般情況下只能采用等離子刻蝕 工藝。而本發(fā)明進(jìn)行深溝槽刻蝕時(shí)，只需要刻穿氮化膜8，然后即向下形 成一定深度的溝槽。本發(fā)明的方法避免了對(duì)場(chǎng)氧化層的刻蝕，因此不需要 氧化層，同時(shí)也就避免了殘余氧化層的等離子刻蝕。同時(shí)，本發(fā)明采用了先深溝槽后場(chǎng)氧化膜工藝，可以有效避免由于氧化膜去除工藝造成對(duì)場(chǎng)氧 化層的侵蝕，從而在最終的場(chǎng)氧化層結(jié)構(gòu)中避免上表面切口的形成。平滑 的場(chǎng)氧化層上表面將有利于其后工藝的窗口，降低了后續(xù)工藝的技術(shù)難 度。


下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明 圖1至圖15為現(xiàn)有工藝的制備流程結(jié)構(gòu)示意圖； 圖28為本發(fā)明的方法流程示意圖16至圖27為本發(fā)明的具體實(shí)施流程結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出了在混合電路中制備場(chǎng)氧化層隔離結(jié)構(gòu)和深溝槽隔離結(jié) 構(gòu)的一種新方法。本發(fā)明的方法中先形成深溝槽結(jié)構(gòu)，然后再形成場(chǎng)氧化 層隔離結(jié)構(gòu)。
下面結(jié)合圖28的流程示意圖具體說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施步驟
1) 首先在硅基體上生長(zhǎng)薄氧化層3， 一般是利用硅基體氧化的方法， 在100A 200A之間。
2) 然后(通常用LPCVD法)淀積一層氮化硅18(Si3N4)，氮化膜18
厚度決定于深溝槽深度、深溝槽等離子刻蝕工藝和場(chǎng)效應(yīng)區(qū)等離子刻蝕工 藝， 一般厚度為1000A 2500A。
3) 借助于深溝槽的光刻版，利用光刻將圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上。利用 光刻膠作為掩膜，通過(guò)刻蝕工藝將圖形進(jìn)一步先后轉(zhuǎn)移到Si3N4層18、 氧化層3和Si基體中(見(jiàn)圖16)，刻蝕通常采用等離子刻蝕工藝，然后用化學(xué)濕法工藝或者等離子灰化工藝去掉光刻膠(見(jiàn)圖17)，利用氮化硅 18作為硬質(zhì)掩膜層，進(jìn)行深溝槽刻蝕(見(jiàn)圖18)，刻蝕深度由具體的器件
設(shè)計(jì)而定，深溝槽深度刻為0. 5Mra 3Mm，溝槽側(cè)壁的角度一般在80 88° 之間。
4) 對(duì)深溝槽側(cè)壁進(jìn)行氧化處理，該氧化處理通常采用熱氧處理，生 長(zhǎng)約100 200 A厚的氧化硅，以減少側(cè)壁上的刻蝕損傷，并使溝槽的拐 角更圓一些。而后在氮化硅18上和深溝槽12內(nèi)淀積一層氧化膜13 (見(jiàn) 圖19)，氧化膜13的厚度為400 1000A。
5) 在氧化膜13上淀積多晶硅14，其厚度應(yīng)保證填滿(mǎn)整個(gè)深溝槽(見(jiàn) 圖20)，隨后進(jìn)行多晶硅14的回刻，將氮化膜18上方的多晶硅全部去除， 并且深溝槽內(nèi)的多晶硅表面21將被回刻到硅平面下一定深度，此深度受 到其后場(chǎng)氧化層開(kāi)口刻蝕工藝和L0C0S工藝限制。在多晶硅回刻過(guò)程中， 可以同時(shí)利用該等離子刻蝕過(guò)程將氮化膜18上方和多晶硅表面21上方側(cè) 壁的氧化膜13去除(見(jiàn)圖21);或者在多晶硅回刻后，利用傳統(tǒng)的化學(xué) 濕法工藝去除暴露出來(lái)的氧化膜13。
6) 在形成深溝槽后，即開(kāi)始進(jìn)行局部硅氧化隔離(L0C0S)工藝， 在硅片表面涂敷光刻膠18，然后進(jìn)行L0C0S光刻，使需要形成L0C0S的 區(qū)域暴露出來(lái)(見(jiàn)圖22)。在L0C0S刻蝕中，首先是利用光刻膠作為掩膜 層將圖形轉(zhuǎn)移到氮化膜18層中，停止于硅基體2中；在深溝槽區(qū)將造成 一定的深溝槽損失，停止于深溝槽內(nèi)(見(jiàn)圖24)。
在L0C0S區(qū)域定義出來(lái)后，進(jìn)行場(chǎng)氧化，形成場(chǎng)氧化層(FIL0X) 17 (見(jiàn)圖25)。去除氮化膜18，即獲得設(shè)計(jì)所需的場(chǎng)化層結(jié)構(gòu)和深溝槽結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1、一種在三極管和MOS管混合電路制備中實(shí)現(xiàn)隔離結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，包括如下步驟1)在硅基體上生長(zhǎng)氧化層；2)接著淀積氮化硅；3)利用深溝槽的光刻版和光刻膠的光刻工藝，在氮化硅表面形成光刻膠圖案，接著利用所述光刻膠圖案為掩膜，依次刻蝕氮化硅、氧化層至硅基體中；4)利用步驟三中形成的氮化硅圖案為硬質(zhì)掩膜層，進(jìn)行硅基體刻蝕形成深溝槽；5)對(duì)深溝槽側(cè)壁進(jìn)行氧化處理，后在氮化硅表面和深溝槽淀積另一氧化層；6)而后淀積多晶硅，使其填滿(mǎn)深溝槽，隨后進(jìn)行多晶硅回刻，去除氮化硅上的多晶硅，且深溝槽內(nèi)多晶硅被回刻至硅平面下，在多晶硅回刻的同時(shí)去除氮化膜上方和多晶硅表面上方深溝槽側(cè)壁處的所述另一氧化層，或者在多晶硅回刻后，利用化學(xué)濕法工藝去除暴露出來(lái)的另一氧化層；7)利用光刻工藝在氮化硅上曝出需制備局部硅氧化隔離的區(qū)域，接著依次刻蝕暴露出的氮化硅和其下氧化層至硅基體中；8)場(chǎng)氧化處理，使曝出的硅基體氧化形成局部硅氧化隔離17，最后去除氮化硅。
2、 按照權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于所述步驟一中氧化層的 厚度為100A 200A之間。
3、 按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述步驟二中氮化硅采用低壓化學(xué)氣相淀積法制備，所述氮化硅的厚度為1000A 2500A之間。
4、 按照權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述步驟三和步驟四中的刻蝕均采用等離子刻蝕工藝，所述步驟四中深溝槽的深度為0. 5Wn 3Mm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種在三極管和MOS管混合電路制備中實(shí)現(xiàn)隔離結(jié)構(gòu)的方法，其采用了先形成深溝槽結(jié)構(gòu)，后形成場(chǎng)氧化層隔離結(jié)構(gòu)的流程。本發(fā)明的方法中，只利用一層氮化膜先后完成了深溝槽區(qū)域和LOCOS區(qū)域的定義，同時(shí)避免了氧化膜去除工藝對(duì)場(chǎng)氧化層的侵蝕，從而在最終的場(chǎng)氧化層結(jié)構(gòu)中避免上表面切口的形成。
文檔編號(hào)H01L21/76GK101577241SQ200810043328
公開(kāi)日2009年11月11日 申請(qǐng)日期2008年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月6日
發(fā)明者呂煜坤, 娟 孫 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司