專利名稱：淺溝槽隔離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及淺溝槽隔離方法。
背景技術(shù)：
淺溝槽隔離技術(shù)(Shallow Trench Isolation, STI)是一種器件隔離技術(shù)。淺 溝槽隔離結(jié)構(gòu)制備的原理是將與淺溝槽對應(yīng)的硅襯底表面刻蝕出溝槽，用化學(xué)氣相沉積法 (Chemical Vapor D印osition，CVD)將二氧化硅(SiO2) ±真入所述溝槽中。隨著半導(dǎo)體工藝進(jìn)入深亞微米時(shí)代，0. 18微米以下的元件例如MOS電路的有源區(qū) 隔離層大多采用淺溝槽隔離技術(shù)來制作，在專利號為US7112513的美國專利中還能發(fā)現(xiàn)更 多關(guān)于淺溝槽隔離技術(shù)的相關(guān)信息。淺溝槽隔離技術(shù)的具體工藝包括在襯底上形成淺溝槽，所述淺溝槽用于隔離襯 底上的有源區(qū)，所述淺溝槽的形成方法可以為刻蝕工藝；在淺溝槽內(nèi)填入介質(zhì)，并在襯底 表面形成介質(zhì)層，所述介質(zhì)材料可以為氧化硅；對所述介質(zhì)進(jìn)行退火；用化學(xué)機(jī)械拋光法 (Chemical Mechanical Polishing, CMP)處理所述介質(zhì)層。但是，現(xiàn)有的淺溝槽隔離技術(shù)形成的淺溝槽頂部的拐角一般比較陡直，請參考圖 1，圖1為采用現(xiàn)有技術(shù)在襯底100內(nèi)形成淺溝槽101的示意圖，采用現(xiàn)有技術(shù)形成的溝槽 101的拐角102比較陡直，從而使得填充隔離介質(zhì)之后的所述溝槽101的隔離效果比較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種拐角具有一定弧度的溝槽隔離技術(shù)。為解決上述問題，本發(fā)明提供一種淺溝槽隔離方法，包括提供襯底；所述襯底上依次形成有襯墊氧化層，氮化硅層；所述襯墊氧化層和氮 化硅層內(nèi)形成有暴露襯底的開口；對所述溝槽暴露出來的襯底進(jìn)行氧化，形成擴(kuò)散氧化層；去除所述擴(kuò)散氧化層，形成第一溝槽；以所述氮化硅層為掩膜，刻蝕所述襯底，形成第二溝槽；在所述氮化硅層表面形成填充所述開口、第一溝槽和第二溝槽的填充氧化層；去除部分填充氧化層直至暴露出氮化硅層；去除所述氮化硅層和襯墊氧化層?？蛇x的，所述擴(kuò)散氧化層為從開口暴露的襯底位置開始沿襯墊氧化層逐漸變薄。可選的，所述擴(kuò)散氧化層的形狀為鳥嘴形狀。可選的，所述擴(kuò)散氧化層形成工藝為熱氧化工藝?？蛇x的，去除所述擴(kuò)散氧化層的工藝為濕法去除工藝?？蛇x的，刻蝕所述襯底形成第二溝槽的工藝為等離子體刻蝕工藝。可選的，形成填充所述開口、第一溝槽和第二溝槽的填充氧化層的工藝為化學(xué)氣 相沉積工藝。
可選的，去除部分填充氧化層的工藝為化學(xué)機(jī)械拋光工藝。可選的，去除所述氮化硅層和襯墊氧化層的工藝為濕法去除工藝。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明提供的淺溝槽隔離方法先選用鳥 嘴效應(yīng)形成沿?cái)U(kuò)散氧化層生成逐漸變薄的擴(kuò)散氧化層，去除所述擴(kuò)散氧化層形成具有弧度 頂部拐角第一溝槽，后續(xù)采用刻蝕工藝形成第二溝槽，本發(fā)明減少了刻蝕工藝形成的第二 溝槽深度，降低了刻蝕工藝難度，且所述第一溝槽具有弧度頂部拐角，提高了淺溝槽的隔離 效果。


通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更具體說明，本發(fā)明的上述及其它目 的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按 實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。圖1是現(xiàn)有的淺溝槽隔離技術(shù)形成的溝槽示意圖；圖2是本發(fā)明淺溝槽隔離方法的一實(shí)施例的流程示意圖；圖3至圖9為本發(fā)明淺溝槽隔離方法的一實(shí)施例的過程示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)有的淺溝槽隔離技術(shù)形成的淺溝槽頂部的拐角一般比較陡直，從而使得填充隔 離介質(zhì)之后的所述溝槽的隔離效果比較差。為此，本發(fā)明的發(fā)明人提供了一種淺溝槽隔離方法，包括提供襯底；所述襯底上依次形成有襯墊氧化層，氮化硅層；所述襯墊氧化層和氮 化硅層內(nèi)形成有暴露襯底的開口；對所述溝槽暴露出來的襯底進(jìn)行氧化，形成擴(kuò)散氧化層；去除所述擴(kuò)散氧化層，形成第一溝槽；以所述氮化硅層為掩膜，刻蝕所述襯底，形成第二溝槽；在所述氮化硅層表面形成填充所述開口、第一溝槽和第二溝槽的填充氧化層；去除部分填充氧化層直至暴露出氮化硅層；去除所述氮化硅層和襯墊氧化層。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以 很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況 下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說明，表 示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實(shí)例，其在此不應(yīng) 限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。圖2是本發(fā)明淺溝槽隔離方法的一實(shí)施例的流程示意圖，圖3至圖9為本發(fā)明淺 溝槽隔離方法的一實(shí)施例的過程示意圖。下面結(jié)合圖2至圖9對本發(fā)明的淺溝槽隔離方法 進(jìn)行說明。步驟S101，提供襯底；所述襯底上依次形成有襯墊氧化層，氮化硅層；所述襯墊氧 化層和氮化硅層內(nèi)形成有暴露襯底的開口。
參考圖3，提供襯底200，所述襯底200用于為后續(xù)工藝提供平臺，所述襯底200可 以選自N型硅襯底、P型硅襯底、絕緣層上的硅(SOI)等襯底。所述襯底100上依次形成有襯墊氧化層210，氮化硅層220。所述襯墊氧化層210材料選自SiO2，所述襯墊氧化層210為后續(xù)形成的氮化硅層 220提供緩沖層，具體地說，氮化硅層220直接形成到襯底上會在襯底表面造成位錯(cuò)，而襯 墊氧化層210形成在襯底200和氮化硅層220之間，避免了直接在襯底上形成氮化硅層220 會產(chǎn)生位錯(cuò)的缺點(diǎn)，并且襯墊氧化層210還可以作為后續(xù)刻蝕氮化硅層220步驟中的刻蝕 停止層。所述襯墊氧化層210可以為選用熱氧化工藝形成。所述熱氧化工藝工藝可以選用 氧化爐執(zhí)行。所述氮化硅層220用于作為后續(xù)化學(xué)機(jī)械拋光工藝的停止層，所述氮化硅層220 形成工藝可以為現(xiàn)有的化學(xué)氣相沉積工藝。在所述襯墊氧化層210和氮化硅層220內(nèi)形成有暴露襯底的開口 201，所述開口 201的形成工藝可以現(xiàn)有的等離子體刻蝕工藝。步驟S102，對所述溝槽暴露出來的襯底進(jìn)行氧化，形成擴(kuò)散氧化層。參考圖4，所述擴(kuò)散氧化層230為氧化硅，所述擴(kuò)散氧化層230可以為選用熱氧化 工藝形成。所述熱氧化工藝可以選用氧化爐執(zhí)行。需要特別指出的是，由于鳥嘴效應(yīng)，所述擴(kuò)散氧化層230通過襯墊氧化層210的界 面擴(kuò)散，從開口 201暴露的襯底100位置開始沿襯墊氧化層210生成逐漸變薄的擴(kuò)散氧化 層230，逐漸變薄的擴(kuò)散氧化層230的形狀和鳥的嘴部形狀類似。步驟S103，去除所述擴(kuò)散氧化層，形成第一溝槽。參考圖5，采用濕法去除工藝去除所述擴(kuò)散氧化層230，所述濕法去除工藝可以采 用公知的氧化層化學(xué)試劑去除工藝，在這里不再贅述。需要特別指出的是，由于在形成所述擴(kuò)散氧化層230時(shí)，擴(kuò)散氧化層230通過襯墊 氧化層210的界面擴(kuò)散，從開口 201暴露的襯底100位置開始沿?cái)U(kuò)散氧化層230生成逐漸 變薄的擴(kuò)散氧化層230，逐漸變薄的擴(kuò)散氧化層230的形狀和鳥的嘴部形狀類似，在去除所 述擴(kuò)散氧化層230后，形成了具有弧度頂部拐角的第一溝槽202，所述第一溝槽202的頂部 拐角的弧度取決與于所述擴(kuò)散氧化層230的厚度，所述擴(kuò)散氧化層230越厚，形成的第一溝 槽202的頂部拐角的弧度的越大。步驟S104，以所述氮化硅層為掩膜，刻蝕所述襯底，形成第二溝槽。參考圖6，所述刻蝕工藝可以為等離子體刻蝕工藝，形成第二溝槽203;在這里需 要特別指出的是，之前已經(jīng)采用濕法去除工藝形成了所述第一溝槽202，在采用刻蝕工藝形 成第二溝槽203減少了需要刻蝕的深度，降低了步驟S104中的刻蝕工藝的難度。所述第一溝槽202和第二溝槽203用于隔離的襯底上的有源區(qū)(未圖示)。步驟S105，在所述氮化硅層表面形成填充所述開口、第一溝槽和第二溝槽的填充 氧化層。參考圖7，所述填充氧化層240為氧化硅，所述填充所述開口 201、第一溝槽202和 第二溝槽203的填充工藝可以參考現(xiàn)有的溝槽填充工藝，具體可以選用化學(xué)氣相沉積工藝 形成填充所述開口、第一溝槽和第二溝槽的填充氧化層對0。
步驟S106，采用化學(xué)機(jī)械拋光去除部分填充氧化層直至暴露出氮化硅層。參考圖8，去除所述位于氮化硅層220表面的填充氧化層M0，直至暴露出氮化硅 層220，所述去除工藝可以為化學(xué)機(jī)械拋光工藝，在這里不再贅述。步驟S107，去除所述氮化硅層和襯墊氧化層。參考圖9，去除所述氮化硅層220和襯墊氧化層210，采用濕法去除工藝去除所述 氮化硅層220和襯墊氧化層210，需要特別指出的是，采用濕法去除工藝去除所述氮化硅層 220時(shí)，填充氧化層240并不會被去除，從而填充氧化層240形成比較高的臺階；后續(xù)采用 濕法去除工藝去除襯墊氧化層210會去除部分填充氧化層M0，但是由于所述填充氧化層 240形成比較高的臺階，在去除襯墊氧化層210后，填充氧化層240仍會填充所述第一溝槽 202和第二溝槽203，并會高于所述第一溝槽202。本發(fā)明提供的淺溝槽隔離方法先選用鳥嘴效應(yīng)形成沿?cái)U(kuò)散氧化層230生成逐漸 變薄的擴(kuò)散氧化層230，去除所述擴(kuò)散氧化層230形成具有弧度頂部拐角第一溝槽202，后 續(xù)采用刻蝕工藝形成第二溝槽，本發(fā)明減少了刻蝕工藝形成的第二溝槽深度，降低了刻蝕 工藝難度，且所述第一溝槽202具有弧度頂部拐角，提高了淺溝槽的隔離效果。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù) 人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng) 當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種淺溝槽隔離方法，其特征在于，包括提供襯底；所述襯底上依次形成有襯墊氧化層，氮化硅層；所述襯墊氧化層和氮化硅 層內(nèi)形成有暴露襯底的開口；對所述溝槽暴露出來的襯底進(jìn)行氧化，形成擴(kuò)散氧化層；去除所述擴(kuò)散氧化層，形成第一溝槽；以所述氮化硅層為掩膜，刻蝕所述襯底，形成第二溝槽；在所述氮化硅層表面形成填充所述開口、第一溝槽和第二溝槽的填充氧化層；去除部分填充氧化層直至暴露出氮化硅層；去除所述氮化硅層和襯墊氧化層。
2.如權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離方法，其特征在于，所述擴(kuò)散氧化層為從開口暴露 的襯底位置開始沿襯墊氧化層逐漸變薄。
3.如權(quán)利要求2所述的淺溝槽隔離方法，其特征在于，所述擴(kuò)散氧化層的形狀為鳥嘴 形狀。
4.如權(quán)利要求2所述的淺溝槽隔離方法，其特征在于，所述擴(kuò)散氧化層形成工藝為熱氧化工藝。
5.如權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離方法，其特征在于，去除所述擴(kuò)散氧化層的工藝為 濕法去除工藝。
6.如權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離方法，其特征在于，刻蝕所述襯底形成第二溝槽的 工藝為等離子體刻蝕工藝。
7.如權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離方法，其特征在于，形成填充所述開口、第一溝槽和 第二溝槽的填充氧化層的工藝為化學(xué)氣相沉積工藝。
8.如權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離方法，其特征在于，去除部分填充氧化層的工藝為 化學(xué)機(jī)械拋光工藝。
9.如權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離方法，其特征在于，去除所述氮化硅層和襯墊氧化 層的工藝為濕法去除工藝。
全文摘要
一種淺溝槽隔離方法，包括提供襯底；所述襯底上依次形成有襯墊氧化層，氮化硅層；所述襯墊氧化層和氮化硅層內(nèi)形成有暴露襯底的開口；對所述溝槽暴露出來的襯底進(jìn)行氧化，形成擴(kuò)散氧化層；去除所述擴(kuò)散氧化層，形成第一溝槽；以所述氮化硅層為掩膜，刻蝕所述襯底，形成第二溝槽；在所述氮化硅層表面形成填充所述開口、第一溝槽和第二溝槽的填充氧化層；去除部分填充氧化層直至暴露出氮化硅層；去除所述氮化硅層和襯墊氧化層。本發(fā)明提供的淺溝槽隔離方法形成的淺溝槽具有弧度頂部拐角，提高了淺溝槽的隔離效果。
文檔編號H01L21/762GK102087990SQ20091025364
公開日2011年6月8日 申請日期2009年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月7日
發(fā)明者余心梅, 張明敏, 趙志勇, 邵永軍 申請人:無錫華潤上華半導(dǎo)體有限公司, 無錫華潤上華科技有限公司