專利名稱：修復(fù)淺溝道隔離槽邊角損傷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路加工制造技術(shù)，具體涉及修復(fù)淺溝道隔離槽(shallow Trench Isolation, STI)邊角損傷的方法。
背景技術(shù)：
在集成電路加工制造過程中，晶圓(wafer)的加工工藝處于最為核心和關(guān)鍵的地 位，晶圓加工工藝的質(zhì)量對于最終得到的門電路的工作性能具有決定性的影響。其中，制作 STI是wafer的前端加工工藝流程中必不可少的一道工序。 在制作STI之前，wafer的剖面結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中最下層交叉線所示為活性區(qū) 域(Active Area，AA)，AA之上右斜線所示區(qū)域?yàn)橐粚庸璧臒嵫趸?，熱氧化物層上面左?線所示區(qū)域則為硅的氮化物層(通常為Si^);利用活性區(qū)域刻蝕，通過刻蝕氣體依次對 所述氮化物層、熱氧化物層和AA進(jìn)行刻蝕，所述刻蝕氣體將所述氮化物層和熱氧化物層刻 穿，并最終在AA層中形成一個如圖l所示的溝槽結(jié)構(gòu)(即圖1中粗實(shí)線表示的輪廓部分)， 最后再對暴露出來的AA側(cè)壁進(jìn)行氧化處理生成一層氧化薄膜。 在圖1所示的wafer結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，現(xiàn)有技術(shù)制作STI的工序主要包括以下幾個 步驟 首先，對經(jīng)過活性區(qū)域刻蝕和氧化處理的wafer采用高密度等離子體化學(xué)氣相沉 積(High Density Plasma Chemical Vapor D印osition， HDPCVD)，的方法生長氧化層，在 對圖l所示的溝槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行縫隙填充(gap-fill)的同時，所述氮化物層的上表面也沉積了 一層氧化層，最終將所述溝槽完全填滿，得到如圖2所示的wafer剖面結(jié)構(gòu)，此時最上層白 色留空區(qū)域即為HDPCVD方法所沉積的一層氧化層。 接下來，需要通過化學(xué)機(jī)械拋光(Chemical Mechanical Polishing, CMP)的方 法——即同時對所述沉積的氧化層進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)和對其進(jìn)行機(jī)械研磨，去除氮化物層表面 以上沉積的氧化層，即可得到如圖3所示的wafer剖面結(jié)構(gòu)，此時氮化物層表面以上沉積的 氧化層被完全去除，從而氮化物層的上表面全部暴露出來，同時，所述溝槽結(jié)構(gòu)中仍然保留 有剩余的沉積氧化物，該剩余的沉積氧化物通常即被稱為STI ; 最后，再利用濕法刻蝕(Wet Etch)去除所述氮化物層，具體使用的化學(xué)物質(zhì)各集 成電路制造商各不相同，但都包含有能夠與所述氮化物層進(jìn)行反應(yīng)的酸性成分，即可得到 如圖4所示的wafer剖面結(jié)構(gòu)，此時所述氮化物層被完全去除，熱氧化物層的上表面完全暴 露出來；同時，由于溝槽中剩余的沉積氧化物(即STI)不與所述用于濕法刻蝕的化學(xué)物質(zhì) 反應(yīng)，從而所述STI便與暴露出來的熱氧化物層的上表面形成一個凸臺結(jié)構(gòu)，且STI的上表 面稍高，而熱氧化物層的上表面略低。至此，所述制作STI的流程完成。
然而，采用上述過程制作的STI時常出現(xiàn)嚴(yán)重的缺陷，圖5所示即為STI出現(xiàn)缺陷 時的wafer剖面結(jié)構(gòu)圖，通過對比圖4和圖5可知，圖5中所述STI的左側(cè)邊角處相比于正 常情況時的形狀缺少了一角，這種STI邊角損傷的缺陷(通常也被稱為Smear Defect)在 當(dāng)前的STI制造過程中經(jīng)常出現(xiàn)，從而嚴(yán)重影響了最終得到的門電路的工作性能。因此，各
3集成電路加工制造商都在努力尋找能夠有效減少和去除Smear Defect的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供修復(fù)淺溝道隔離槽邊角損傷的方法，能夠有效減少直至完全消除 Smear Defect。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的 —種修復(fù)STI邊角損傷的方法，用于制作STI的過程中，其特征在于，在利用化學(xué) 機(jī)械拋光去除沉積的氧化層之后，通過濕法刻蝕去除所述氮化物層之前，該方法進(jìn)一步包 括對STI進(jìn)行高溫氧化處理。 所述對STI進(jìn)行高溫氧化處理的方法包括
對STI進(jìn)行快速熱氧化處理或爐管氧化處理。
所述對STI進(jìn)行快速熱氧化處理的方法包括 在60秒內(nèi)將STI所處的環(huán)境溫度線性加熱至1100攝氏度，同時向晶圓所在的反 應(yīng)腔內(nèi)通入氧氣。 由上述的技術(shù)方案可見，本發(fā)明提供的修復(fù)STI邊角損傷的方法，通過重新修復(fù) STI邊角處在CMP過程中被破壞的分子結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⑺鯯TI邊角處原本疏松的分子結(jié)構(gòu)通 過高溫氧化的方法變得穩(wěn)固和致密，因此能夠有效修復(fù)STI邊角損傷，從而最終顯著減少 甚至完全消除Smear Defect現(xiàn)象的出現(xiàn)。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中制作STI之前wafer剖面結(jié)構(gòu)的示意圖。 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中采用HDPCVD方法生長氧化層后wafer的剖面結(jié)構(gòu)的示意圖。 圖3為現(xiàn)有技術(shù)中經(jīng)過CMP之后wafer的剖面結(jié)構(gòu)的示意圖。 圖4為現(xiàn)有技術(shù)中去除氮化物層之后的wafer的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5為現(xiàn)有技術(shù)中去除氮化物層之后，STI出現(xiàn)缺陷時的wafer剖面結(jié)構(gòu)示意圖。 圖6為本發(fā)明修復(fù)STI邊角損傷的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對 本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。 在介紹本發(fā)明提供的方法之前，需要先詳細(xì)介紹所述Smear Defect產(chǎn)生的過程和 原因，仍以圖2 圖4為例進(jìn)行說明 首先，在圖2所示的利用HDPCVD方法生長氧化層的過程中，由于所述氮化物層的 邊角位置(如圖2中A、B所示位置)形狀較為尖銳，因此在生長氧化層的過程中，所述氮化 物層的邊角位置是整個氮化物層受力最為集中的位置；并且由于其形狀較為尖銳，還容易 出現(xiàn)沉積的氧化物與氮化物層邊角位置相互連接附著不夠緊密的現(xiàn)象。這就使得在所述氮 化物層的邊角位置處，沉積形成的氧化物密度較小且結(jié)構(gòu)比較疏松； 接下來，如圖3所示，在對沉積的氧化層進(jìn)行CMP時，需要將氮化物層上方的氧化 層全部去除，在CMP過程中同時進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)和機(jī)械研磨的作用下，加之所述氮化物層的邊角位置處的氧化物密度較小且結(jié)構(gòu)疏松，因此所述CMP過程容易對所述邊角位置處的 氧化物的結(jié)構(gòu)造成破壞，即——此時，部分氧化物的離子鍵和氧化物分子之間的分子鍵會 遭到破壞，出現(xiàn)部分游離態(tài)的硅離子、氧分子以及可以自由移動的氧化物分子，從而形成 STI邊角損傷(圖3中位置A'、B'處)；當(dāng)然需要指出的是，所述的STI邊角損傷此時仍為 內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞，并不能從外部形狀上識別； 最后，則需要利用Wet Etch去除氮化物層，如圖4所示。在利用Wet Etch去除 氮化物層之前，為了去除氮化物層表面殘留的少量沉積的氧化層，同時為了調(diào)整STI上表 面相對于AA的臺階高度(st印height)，通常需要在所述Wet Etch之前先進(jìn)行短時間的 HF濕法刻蝕；此外，在去除氮化物層之后的工藝流程中，也有多處工藝會使用HF進(jìn)行濕法 清洗的步驟，所述HF濕法刻蝕或清洗過程中，酸性的HF會進(jìn)一步腐蝕、破壞所述STI邊角 位置，從而導(dǎo)致STI邊角位置處在外形上出現(xiàn)物質(zhì)脫落或結(jié)構(gòu)損傷，即形成所謂的Smear Defect。 在上述分析的基礎(chǔ)上，本發(fā)明提供修復(fù)STI邊角損傷的方法，其核心思想在于在 完成CMP之后，并不立即進(jìn)行Wet Etch去除氮化物層的步驟，而是在所述CMP和Wet Etch 之間添加一步對STI進(jìn)行高溫氧化處理的步驟，改進(jìn)后的流程如圖6所示，具體包括
步驟601 :在利用CMP去除沉積的氧化層之后，對STI進(jìn)行高溫氧化處理；
步驟602 :再通過Wet Etch去除所述氮化物層，完成STI制作過程。
其中，所述對STI進(jìn)行高溫氧化處理的方法可以包括各種已有的高溫氧化處理方 法，例如快速熱氧化(R即id Thermal Oxidation, RT0)或爐管氧化法(Furnace Oxidation, F0。 當(dāng)使用RTO方法時，本發(fā)明實(shí)施例提供一種經(jīng)過驗(yàn)證的參數(shù)配置 所述對STI進(jìn)行高溫氧化處理的方法為在60秒內(nèi)將STI所處的環(huán)境溫度線性加
熱至1100攝氏度，同時向wafer所在的反應(yīng)腔內(nèi)通入氧氣。 上述參數(shù)配置僅為舉例，在所述示例的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際應(yīng) 用需要調(diào)整所述RTO或FO中的溫度和時間的配置，具體方法均為現(xiàn)有技術(shù)，此處不再贅述。
在步驟601的高溫氧化處理過程中，所述STI處于高溫氧氣環(huán)境當(dāng)中，高溫環(huán)境下 的氧氣分子濃度較大且分子活性較高，又由于所述STI邊角處原先的分子結(jié)構(gòu)較為疏松， 因此所述CMP過程中產(chǎn)生的游離態(tài)硅離子在這一過程中將被充分氧化，氧化后生成的氧化 物與STI中原有的氧化物分子在高溫下重新結(jié)合形成穩(wěn)定的分子鍵，使得所述STI邊角處 的氧化物結(jié)構(gòu)由原先的疏松變得穩(wěn)固、致密，從而所述STI邊角損傷能夠得到有效修復(fù)，所 述高溫氧化的過程通常也被俗稱為高溫淬火。 經(jīng)過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明，采用現(xiàn)有技術(shù)制作STI流程所得到的三片wafer中，在設(shè)定采 樣區(qū)域內(nèi)分別檢測出15、27和16個Smear Defect,而引入本發(fā)明提供的修復(fù)STI邊角損 傷的方法后加工得到的三片wafer,在同樣大小的采樣區(qū)域內(nèi)，檢測出的Smear Defect的 數(shù)量均為0?？梢姡景l(fā)明提供的方法能夠顯著減少甚至完全消除Smear Defect現(xiàn)象的出 現(xiàn)。 由上述可見，本發(fā)明提供的修復(fù)STI邊角損傷的方法，通過重新修復(fù)STI邊角處在 CMP過程中被破壞的分子結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⑺鯯TI邊角處原本疏松的分子結(jié)構(gòu)通過高溫氧化 的方法變得穩(wěn)固和致密，因此能夠有效修復(fù)STI邊角損傷，從而最終顯著減少甚至完全消
5除Smear Defect現(xiàn)象的出現(xiàn)。
權(quán)利要求
一種修復(fù)淺溝道隔離槽STI邊角損傷的方法，用于制作STI的過程中，其特征在于，在利用化學(xué)機(jī)械拋光去除沉積的氧化層之后，通過濕法刻蝕去除所述氮化物層之前，該方法進(jìn)一步包括對STI進(jìn)行高溫氧化處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對STI進(jìn)行高溫氧化處理的方法包括對STI進(jìn)行快速熱氧化處理或爐管氧化處理。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述對STI進(jìn)行快速熱氧化處理的方法包括在60秒內(nèi)將STI所處的環(huán)境溫度線性加熱至1100攝氏度，同時向晶圓所在的反應(yīng)腔 內(nèi)通入氧氣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種修復(fù)淺溝道隔離槽邊角損傷的方法，用于制作淺溝道隔離槽的過程中，其特征在于，在利用化學(xué)機(jī)械拋光去除沉積的氧化層之后，通過濕法刻蝕去除所述氮化物層之前，該方法進(jìn)一步包括對淺溝道隔離槽進(jìn)行高溫氧化處理。本發(fā)明提供的修復(fù)淺溝道隔離槽邊角損傷的方法，通過重新修復(fù)淺溝道隔離槽邊角處在化學(xué)機(jī)械拋光過程中被破壞的分子結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⑺鰷\溝道隔離槽邊角處原本疏松的分子結(jié)構(gòu)通過高溫氧化的方法變得穩(wěn)固和致密，因此能夠有效修復(fù)淺溝道隔離槽邊角損傷，從而最終顯著減少甚至完全消除Smear Defect現(xiàn)象的出現(xiàn)。
文檔編號H01L21/762GK101777510SQ20091004514
公開日2010年7月14日 申請日期2009年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月9日
發(fā)明者任紅茹, 何學(xué)緬, 樊強(qiáng), 鄧永平 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司