專利名稱：淺溝槽隔離區(qū)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)，特別涉及一種淺溝槽隔離區(qū)的制作方法。
技術(shù)背景
在半導(dǎo)體制作過程中，為了避免制作過程中的污染物對芯片造成致命缺陷，通 常利用清洗液對制作過程中的污染物進(jìn)行清洗，并且在每一步刻蝕工藝完成之后，晶圓 都要去膠并在一系列化學(xué)試劑中清洗。清洗液通常為具有腐蝕性的強(qiáng)酸或強(qiáng)堿溶液。 當(dāng)利用清洗液對制作過程中的污染物進(jìn)行清洗時(shí)，清洗液在清除晶圓表面的污染物時(shí)會 對晶圓背面進(jìn)行腐蝕，造成晶圓背面凹凸不平。當(dāng)晶圓背面吸在底座上時(shí)，由于晶圓 背面凹凸不平，此時(shí)會存在兩個(gè)問題一是晶圓正面相對于底座所在平面已發(fā)生一定的 傾斜，由于晶圓吸附于底座時(shí)，與底座接觸的晶圓背面凹凸不平，這就造成晶圓正面不 平行于底座所在平面，與底座所在平面具有傾角，在后續(xù)的曝光顯影時(shí)，容易造成曝光 的位置不準(zhǔn)確，顯影不均勻等問題，影響芯片的質(zhì)量；二是晶圓背面凹凸不平可能減小 底座對晶圓的吸附力，晶圓容易在制作過程中在底座發(fā)生相對移動，影響芯片的質(zhì)量比 如在光刻過程中，若旋轉(zhuǎn)涂膠時(shí)晶圓相對于底座發(fā)生移動會造成涂膠不均勻，進(jìn)一步 影響后續(xù)的對準(zhǔn)和曝光等光刻工藝，進(jìn)而影響芯片的質(zhì)量。
圖1 (a)為現(xiàn)有的具有襯墊氮化物的晶圓結(jié)構(gòu)示意圖；圖1 (b)為現(xiàn)有的形成淺溝 槽隔離區(qū)的晶圓結(jié)構(gòu)示意圖；圖1(c)為現(xiàn)有的制作了柵極的晶圓的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為 現(xiàn)有的制作淺溝槽隔離區(qū)的方法流程圖。現(xiàn)結(jié)合圖1(a) 圖1(c)和圖2對制作淺溝槽 隔離區(qū)的方法進(jìn)行說明，具體如下
步驟201 通過熱氧化長成一層襯墊氧化物；
在氧化爐中通入氧氣或水蒸氣，在750°C 1100°C高溫下及氧化性氣體的作用 下，被置于氧化爐中的晶圓101消耗了其表面的部分硅6i)，在晶圓101的正面和背面生 長成出一層襯墊氧化物102，如圖1(a)所示，該襯墊氧化物為二氧化硅MiO2)。
步驟202 通過低壓化學(xué)淀積形成一層襯墊氮化物；
與常壓化學(xué)氣相淀積(APCVD)系統(tǒng)相比，低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVD)系統(tǒng)具 有更低的成本、更高的產(chǎn)量及更好的膜性能。LPCVD通常在中等真空度下(約0.1 5 托)，反應(yīng)溫度一般為300°C 900°C，可采用常規(guī)的氧化爐以及多腔集成設(shè)備。
在減壓和溫度在700°C 800°C下，在LPCVD爐管內(nèi)通入二氯二氫硅MiCl2H2) 和氨氣(NH3)，在具有一層襯墊氧化物102的晶圓101的正面和背面形成一層襯墊氮化物 103，也就是在晶圓101正面和晶圓101背面的襯墊氧化物102表面形成一層襯墊氮化物 103，如圖1(a)所示，該襯墊氮化物為氮化硅Mi3N4)。用LPCVD淀積，可以獲得具有 良好階梯覆蓋能力和高度均勻性的^i3N4膜。
為了滿足后續(xù)形成淺溝槽隔離區(qū)的制作工藝，在晶圓101正面和背面利用 LPCVD形成的襯墊氮化物103的厚度約在800埃 1500埃。
步驟203:形成淺溝槽；
在晶圓101正面的襯墊氮化物103表面涂布光阻膠層，通過曝光顯影對襯墊氮化 物103表面的光阻膠層進(jìn)行光刻，在光阻膠層上定義淺溝槽的位置，以該曝光顯影后的 光阻膠層為掩膜依次刻蝕襯墊氮化物103、襯墊氧化物102和晶圓101，將晶圓101刻蝕 到一定深度形成淺溝槽104。
在淺溝槽104內(nèi)和襯墊氮化物103的表面，利用化學(xué)氣相淀積的方法淀積溝槽氧 化物，該溝槽氧化物為二氧化硅MiO2)。
利用化學(xué)機(jī)械研磨(Chemical Mechanical PolisWng，CMP)平坦化填充的溝槽氧化物至顯露出晶圓101正面的襯墊氮化物103。
步驟204 去除襯墊氮化物和襯墊氧化物；
如圖1 (b)所示，利用濕法刻蝕去除晶圓101表面的襯墊氮化物103，在利用濕法 刻蝕去除晶圓101表面的襯墊氮化物103的同時(shí)，晶圓101背面的襯墊氮化物103也被刻 蝕掉。通常采用熱磷酸溶液刻蝕掉晶圓101表面的襯墊氮化物103。
通常采用濕法刻蝕去除晶圓101表面的襯墊氧化物102，可采用氫氟酸溶液對襯 墊氧化物102進(jìn)行刻蝕。
步驟205:結(jié)束。
如圖1(c)所示，在制作了淺溝槽隔離區(qū)的晶圓101表面繼續(xù)制作柵極105，在制 作了淺溝槽隔離區(qū)后的制作過程中需要穿插多次濕法清洗步驟，比如在制作柵極105 時(shí)，在生長柵氧化層之前需要對晶圓101進(jìn)行清洗，除掉晶圓101正面的氧化層和沾污， 該清洗過程同樣會對晶圓101背面的襯墊氧化物102進(jìn)行腐蝕；在光刻工藝中，在氣相 成底膜處理時(shí)需要先對晶圓101進(jìn)行清洗，對晶圓101的清洗包括濕法清洗和去離子水沖 洗以除沾污物。每一步濕法清洗在去除晶圓101的沾污物的同時(shí)，會腐蝕晶圓101的背 面，使晶圓101背面變得凹凸不平。
綜上所述，背面凹凸不平的晶圓101在后續(xù)制作柵極或金屬互連層時(shí)，需要進(jìn) 行多次光刻，由于晶圓101背面凹凸不平造成的曝光顯影不均勻，會進(jìn)一步影響制作出 的芯片質(zhì)量。發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種淺溝槽隔離區(qū)的制作方法，該方法在制作淺溝槽 隔離區(qū)時(shí)能夠提高晶圓背面的抗腐蝕性。
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
一種淺溝槽隔離區(qū)的制作方法，該方法包括
在形成淺溝槽隔離區(qū)之前，通過低壓化學(xué)淀積形成襯墊氮化物，所形成的襯墊 氮化物的厚度大于制作淺溝槽隔離區(qū)所需的襯墊氮化物的厚度；利用干法刻蝕去除晶圓 正面襯墊氮化物大于制作淺溝槽隔離區(qū)所需的襯墊氮化物厚度的部分；在刻蝕后的晶圓 正面形成淺溝槽隔離區(qū)。
上述方法中，所述通過低壓化學(xué)淀積形成襯墊氮化物包括
增加低壓化學(xué)淀積的時(shí)間，增加晶圓正面和背面的襯墊氧化物上形成的襯墊氮 化物的厚度，以使該襯墊氮化物的厚度大于制作淺溝槽隔離區(qū)所需的襯墊氮化物厚度；
所述晶圓正面和背面的襯墊氧化物上形成的襯墊氮化物增加16埃，所述低壓化4學(xué)淀積的時(shí)間增加1分鐘。
上述方法中，所述通過低壓化學(xué)淀積形成的襯墊氮化物的厚度由形成淺溝槽隔 離區(qū)后所需的濕法清洗和濕法刻蝕的次數(shù)確定；
當(dāng)所述形成淺溝槽隔離區(qū)后增加一次濕法清洗或濕法刻蝕時(shí)，所述在形成淺溝 槽隔離區(qū)之前通過低壓化學(xué)淀積形成的襯墊氮化物的厚度增加10埃 15埃。
由上述的技術(shù)方案可見，本發(fā)明提供了一種淺溝槽隔離區(qū)的制作方法，該方法 包括在形成淺溝槽隔離區(qū)之前，通過低壓化學(xué)淀積形成襯墊氮化物，通過低壓化學(xué)淀 積形成的襯墊氮化物的厚度大于制作淺溝槽隔離區(qū)所需的襯墊氮化物的厚度；利用干法 刻蝕去除晶圓正面襯墊氮化物大于制作淺溝槽隔離區(qū)所需的襯墊氮化物厚度的部分；在 刻蝕后的晶圓正面形成淺溝槽隔離區(qū)。采用本發(fā)明的方法，在形成淺溝槽隔離區(qū)之前在 晶圓背面形成一層厚度與后續(xù)濕法清洗和濕法刻蝕的次數(shù)相關(guān)的襯墊氮化物，不僅能夠 提高晶圓背面的抗腐蝕性，而且不會對晶圓正面制作的芯片產(chǎn)生不良影響，解決了現(xiàn)有 技術(shù)中由于晶圓背面易被腐蝕而引起的芯片質(zhì)量不佳的問題。


圖1 (a)為現(xiàn)有的具有襯墊氮化物的晶圓結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1(b)為現(xiàn)有的形成淺溝槽隔離區(qū)的晶圓結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1(c)為現(xiàn)有的制作了柵極的晶圓結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為現(xiàn)有的制作淺溝槽隔離區(qū)的方法流程圖。
圖3(a)為本發(fā)明制作了襯墊氮化物的晶圓結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3(b)為本發(fā)明干法刻蝕了晶圓正面的襯墊氧化物的晶圓結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3(c)為本發(fā)明形成淺溝槽隔離區(qū)的晶圓結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3(d)為本發(fā)明制作了柵極的晶圓結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明淺溝槽隔離區(qū)制作方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
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。
本發(fā)明提出了一種淺溝槽隔離區(qū)的制作方法，該方法包括在形成淺溝槽隔離 區(qū)之前，通過低壓化學(xué)淀積形成襯墊氮化物，通過低壓化學(xué)淀積形成的襯墊氮化物的厚 度大于制作淺溝槽隔離區(qū)所需的襯墊氮化物的厚度；利用干法刻蝕去除晶圓正面襯墊氮 化物大于制作淺溝槽隔離區(qū)所需的襯墊氮化物厚度的部分；在刻蝕后的晶圓正面形成淺 溝槽隔離區(qū)。
圖3(a)為本發(fā)明制作了襯墊氮化物的晶圓結(jié)構(gòu)示意圖。圖3(b)為本發(fā)明干法 刻蝕了晶圓正面的襯墊氧化物的晶圓結(jié)構(gòu)示意圖。圖3(c)為本發(fā)明形成淺溝槽隔離區(qū)的 晶圓結(jié)構(gòu)示意圖。圖3(d)為本發(fā)明制作了柵極的晶圓結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明淺溝 槽隔離區(qū)制作方法的流程圖?，F(xiàn)結(jié)合圖3(a)、圖3(b)、圖3(c)、圖3(d)及圖4，對本 發(fā)明淺溝槽隔離區(qū)的制作方法進(jìn)行說明，具體如下
步驟401 通過熱氧化長成一層襯墊氧化物；
在氧化爐中通入氧氣或水蒸氣，在750°C 1100°C高溫下及氧化性氣體的作用 下，被置于氧化爐中的晶圓101消耗了其表面的部分硅6i)，在晶圓101的正面和背面生 長成出一層襯墊氧化物102，該襯墊氧化物為二氧化硅MiO2)。
步驟402 通過低壓化學(xué)淀積增加襯墊氧化物表面的襯墊氮化物厚度；
如圖3(a)所示，在減壓和溫度在700°C 800°C下，在LPCVD爐管內(nèi)通入二氯 二氫硅MiCl2H2)和氨氣(NH3),在具有一層襯墊氧化物102的晶圓101的正面和背面形 成一層襯墊氮化物303，也就是在晶圓101正面和晶圓101背面的襯墊氧化物102表面形 成一層襯墊氮化物303，該襯墊氮化物為氮化硅Mi3N4)。用LPCVD淀積，可以獲得具 有良好階梯覆蓋能力和高度均勻性的^i3N4膜。
通過改變LPCVD的時(shí)間，增加晶圓101的正面和背面形成的襯墊氮化物303的 厚度，使該厚度大于制作淺溝槽隔離區(qū)所需的襯墊氮化物103的厚度；具體地，LPCVD 的沉積速率為16埃/分鐘，襯墊氮化物的厚度每增加16埃，LPCVD的時(shí)間增加1分鐘。
由于后續(xù)濕法清洗或濕法刻蝕一次，襯墊氮化物會被腐蝕掉一定的厚度，被腐 蝕掉的襯墊氮化物的厚度小于10埃，因此，襯墊氮化物303相對于制作淺溝槽隔離區(qū)所 需的襯墊氮化物103增加的厚度由后續(xù)制作過程中濕法清洗及濕法刻蝕的次數(shù)決定，也 就是在形成淺溝槽隔離區(qū)之后的制作過程中每增加一次濕法清洗或濕法刻蝕，在形成淺 溝槽隔離區(qū)之前在晶圓101正面和背面形成的襯墊氮化物303增加一定的厚度，該厚度在 10埃至15埃之間。
步驟403 利用干法刻蝕去除晶圓正面的部分襯墊氮化物；
如圖3(b)所示，利用干法刻蝕去除晶圓101正面的襯墊氮化物303大于制作淺 溝槽隔離區(qū)所需的襯墊氮化物103的部分厚度，使干法刻蝕晶圓101正面的襯墊氮化物 303后獲得的晶圓101正面的襯墊氮化物103符合制作淺溝槽隔離區(qū)所需的襯墊氮化物的 厚度要求，也就是刻蝕襯墊氮化物303使刻蝕后晶圓101正面剩余的襯墊氮化物的厚度約 在800埃 1500埃，晶圓101正面剩余的襯墊氮化物為襯墊氮化物102。
濕法刻蝕是以液體為主要媒體的刻蝕技術(shù)，通常采用液體化學(xué)試劑(如酸、堿 和溶劑等)以化學(xué)的方式去除晶圓表面的材料；濕法刻蝕通常采用浸泡晶圓來腐蝕晶 圓上的某些層或其他殘留物，濕法刻蝕在腐蝕晶圓表面的殘留物時(shí)，同樣腐蝕晶圓的背 面。若本發(fā)明采用濕法刻蝕對晶圓101正面的襯墊氮化物303進(jìn)行刻蝕，以使刻蝕襯墊 氮化物303后晶圓101正面剩余的襯墊氮化物符合制作淺溝槽隔離區(qū)所需的襯墊氮化物的 厚度要求，則晶圓101背面的襯墊氮化物303也被刻蝕掉相同的部分；在后續(xù)制作芯片過 程中，在多次濕法清洗和濕法刻蝕的作用下，晶圓101背面剩余的襯墊氮化物可能進(jìn)一 步被腐蝕，進(jìn)而使晶圓101背面變得凹凸不平。
而干法刻蝕是以氣體為主要媒體的刻蝕技術(shù)，是把晶圓表面曝露于氣態(tài)中產(chǎn)生 的等離子體，等離子體通過光刻膠中開出的窗口，與晶圓發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng)，從而去 掉曝露的表面材料；干法刻蝕通常在等離子體刻蝕反應(yīng)器中，采用離子轟擊晶圓正面進(jìn) 行刻蝕，干法刻蝕具有一定的方向性，只會對被選擇的區(qū)域進(jìn)行刻蝕。
在本發(fā)明中采用干法刻蝕可僅去除晶圓101正面的襯墊氧化物102上的襯墊氮化 物303的一部分，不會對晶圓101背面形成的襯墊氮化物303進(jìn)行刻蝕，晶圓101背面的 襯墊氮化物303能夠起到保護(hù)晶圓101背面不被腐蝕的作用。
步驟404 形成淺溝槽；
在晶圓101正面剩余的襯墊氮化物表面涂布光阻膠層，也就是在襯墊氮化物103 表面涂布光阻膠層，通過曝光顯影對襯墊氮化物103表面的光阻膠層進(jìn)行光刻，在光阻 膠層上定義淺溝槽的位置，以該曝光顯影后的光阻膠層為掩膜依次刻蝕襯墊氮化物103、 襯墊氧化物102和晶圓101，將晶圓101刻蝕到一定深度形成淺溝槽104。
在淺溝槽內(nèi)和襯墊氮化物103的表面，利用化學(xué)氣相淀積的方法淀積溝槽氧化 物，該溝槽氧化物為二氧化硅MiO2)。
利用化學(xué)機(jī)械研磨(Chemical Mechanical Polishing, CMP)平坦化填充的溝槽氧化物至顯露出晶圓101正面的襯墊氮化物103。晶圓101正面的襯墊氮化物103為刻蝕終止層。
步驟405 去除襯墊氮化物和襯墊氧化物；
如圖3(c)所示，利用濕法刻蝕去除晶圓101正面干法刻蝕后剩余的襯墊氮化 物，也就是利用濕法刻蝕去除襯墊氮化物103，在去除晶圓101正面的襯墊氮化物103的 同時(shí)，晶圓101背面的襯墊氮化物303的部分襯墊氮化物也被刻蝕掉。通常采用熱磷酸 溶液刻蝕掉晶圓101正面的襯墊氮化物103。晶圓101背面未被腐蝕的襯墊氮化物304能 夠提高晶圓101背面的抗腐蝕性能。
通常采用濕法刻蝕去除晶圓101表面的襯墊氧化物102，可采用氫氟酸溶液對襯 墊氧化物102進(jìn)行去除。
步驟406:結(jié)束。
如圖3(d)所示，本發(fā)明淺溝槽隔離區(qū)的制作方法中，在制作淺溝槽隔離區(qū)時(shí)， 在晶圓101背面形成了一層具有一定厚度的襯墊氮化物304，該襯墊氮化物304的厚度與 后續(xù)濕法清洗和濕法刻蝕的次數(shù)相關(guān)，也就是該襯墊氮化物304的厚度大于后續(xù)濕法清 洗和濕法刻蝕可腐蝕掉的襯墊氮化物的總厚度；在制作完成淺溝槽隔離區(qū)后的柵極105 及后續(xù)制作工藝中，多次采用濕法刻蝕和濕法清洗，晶圓101背面的襯墊氮化物304能夠 對晶圓101的背面起到保護(hù)作用，提高晶圓101背面的抗腐蝕性。
本發(fā)明淺溝槽隔離區(qū)的制作方法中，在制作芯片的最初階段，即形成淺溝槽隔 離區(qū)之前就在晶圓101背面形成一層襯墊氮化物，以保護(hù)晶圓101背面不受腐蝕，主要是 考慮到后續(xù)的芯片制作過程中，在晶圓101背面形成保護(hù)層的同時(shí)可能使晶圓101正面的 芯片制作發(fā)生不必要的化學(xué)反應(yīng)，影響晶圓101正面制作的芯片的質(zhì)量。晶圓101背面 的襯墊氮化物304能夠?qū)A101的背面起到保護(hù)作用，提高晶圓101背面的抗腐蝕性， 使后續(xù)光刻工藝中的曝光顯影均勻，提高芯片的質(zhì)量，增加底座對晶圓101的吸附力； 晶圓101背面的襯墊氮化物304是在制作淺溝槽隔離區(qū)時(shí)形成的，不會對晶圓101正面制 作的芯片產(chǎn)生不良影響。
綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范 圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在 本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種淺溝槽隔離區(qū)的制作方法，該方法包括在形成淺溝槽隔離區(qū)之前，通過低壓化學(xué)淀積形成襯墊氮化物，所形成的襯墊氮化 物的厚度大于制作淺溝槽隔離區(qū)所需的襯墊氮化物的厚度；利用干法刻蝕去除晶圓正面 襯墊氮化物大于制作淺溝槽隔離區(qū)所需的襯墊氮化物厚度的部分；在刻蝕后的晶圓正面 形成淺溝槽隔離區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過低壓化學(xué)淀積形成襯墊氮化物包括增加低壓化學(xué)淀積的時(shí)間，增加晶圓正面和背面的襯墊氧化物上形成的襯墊氮化物 的厚度，以使該襯墊氮化物的厚度大于制作淺溝槽隔離區(qū)所需的襯墊氮化物厚度；所述晶圓正面和背面的襯墊氧化物上形成的襯墊氮化物增加16埃，所述低壓化學(xué)淀 積的時(shí)間增加1分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述通過低壓化學(xué)淀積形成的襯墊 氮化物的厚度由形成淺溝槽隔離區(qū)后所需的濕法清洗和濕法刻蝕的次數(shù)確定；當(dāng)所述形成淺溝槽隔離區(qū)后增加一次濕法清洗或濕法刻蝕時(shí)，所述在形成淺溝槽隔 離區(qū)之前通過低壓化學(xué)淀積形成的襯墊氮化物的厚度增加10埃 15埃。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種淺溝槽隔離區(qū)的制作方法，該方法包括在形成淺溝槽隔離區(qū)之前，通過低壓化學(xué)淀積形成襯墊氮化物，所形成的襯墊氮化物的厚度大于制作淺溝槽隔離區(qū)所需的襯墊氮化物的厚度；利用干法刻蝕去除晶圓正面襯墊氮化物大于制作淺溝槽隔離區(qū)所需的襯墊氮化物厚度的部分；在刻蝕后的晶圓正面形成淺溝槽隔離區(qū)。采用本發(fā)明的方法，在晶圓背面形成一層襯墊氮化物，不僅能夠提高晶圓背面的抗腐蝕性，而且不會對晶圓正面制作的芯片產(chǎn)生不良影響，解決了由于晶圓背面被腐蝕而引起的芯片質(zhì)量不佳的問題。
文檔編號H01L21/762GK102024740SQ20091019586
公開日2011年4月20日 申請日期2009年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月17日
發(fā)明者李敏 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司