專利名稱：淺溝槽隔離的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路制造エ藝，特別涉及ー種淺溝槽隔離的制造方法。
背景技術(shù)：
隨著集成電路尺寸的減小，構(gòu)成電路的器件必須更密集地放置，以適應(yīng)芯片上可用的有限空間。由于目前的研究致力于增大硅襯底的単位面積上有源器件的密度，所以電路間的有效絕緣隔離變得更加重要?，F(xiàn)有技術(shù)中形成隔離區(qū)域的方法主要有局部氧化隔離(LOCOS)エ藝或淺溝槽隔離(STI)エ藝。LOCOSエ藝是在晶片表面淀積ー層氮化硅，然后再進(jìn)行刻蝕，對部分凹進(jìn)區(qū)域進(jìn)行氧化生長ニ氧化硅，有源器件在氮化硅所確定的區(qū)域生成。對于隔離技術(shù)來說，LOCOSエ藝在電路中的有效局部氧化隔離仍然存在問題，其中ー個(gè)問題就是在氮化硅邊緣生長的“鳥 嘴”現(xiàn)象，這是由于在氧化的過程中氮化硅和硅之間的熱膨脹性能不同造成的。這個(gè)“鳥嘴”占用了實(shí)際的空間，増大了電路的體積，并在氧化過程中，對晶片產(chǎn)生應(yīng)カ破壞。因此LOCOSエ藝只適用于大尺寸器件的設(shè)計(jì)和制造。淺溝槽隔離(STI)技術(shù)比局部氧化隔離(LOCOS)エ藝擁有多項(xiàng)的制程及電性隔離優(yōu)點(diǎn)，包括可減少占用硅晶圓表面的面積同時(shí)増加器件的集成度，保持表面平坦度及較少通道寬度侵蝕等。因此，目前0. 18微米以下的元件例如MOS電路的有源區(qū)隔離層已大多采用淺溝槽隔離エ藝來制作。請參考圖Ia lf，其為現(xiàn)有的淺溝槽隔離的制造方法的示意圖。如圖Ia所示，首先，提供硅襯底10，所述硅襯底10上順次形成有墊氧化硅層(PadOxide) 11和氮化娃層12 ；如圖Ib所示，其次，刻蝕所述墊氧化硅層11、氮化硅層12和部分硅襯底10，以形成溝槽100 ；如圖Ic所示，接著，在所述溝槽100和氮化硅層12表面形成襯墊氧化硅層(Linear Oxide) 13,通過所述襯墊氧化娃層13可修復(fù)前述エ藝中引起的表面缺陷以及緩解應(yīng)カ；如圖Id所示，然后，在所述襯墊氧化硅層13表面形成ニ氧化硅層14 ；如圖Ie所示，接著，通過化學(xué)機(jī)械研磨エ藝去除所述氮化硅層12表面的襯墊氧化硅層和ニ氧化硅層14 ；如圖If所示，最后，刻蝕去除所述氮化硅層12，形成淺溝槽隔離101。通過現(xiàn)有的淺溝槽隔離的制造方法，在形成淺溝槽隔離101的同時(shí)，會在淺溝槽隔離101和墊氧化硅層11之間產(chǎn)生斷層缺陷(Divot) 110。由于淺溝槽隔離101的頂部邊角位置沒有足夠厚度與寬度的ニ氧化硅層，從而經(jīng)過前述的刻蝕等エ藝的腐蝕，特別是經(jīng)過刻蝕去除氮化硅層12的エ藝后，產(chǎn)生了斷層缺陷110，其是ー個(gè)50埃 100埃長寬的空洞，將嚴(yán)重影響形成的半導(dǎo)體器件的電學(xué)穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在 于提供一種淺溝槽隔離的制造方法，以解決現(xiàn)有的淺溝槽隔離的制造方法產(chǎn)生斷層缺陷，造成形成的半導(dǎo)體器件的電學(xué)穩(wěn)定性差的問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種淺溝槽隔離的制造方法，包括提供硅襯底，所述硅襯底上順次形成有墊氧化硅層、硅層和氮化硅層；依次刻蝕所述墊氧化硅層、硅層、氮化硅層和部分硅襯底，以形成溝槽；進(jìn)行硅的氧化工藝，以在所述溝槽內(nèi)形成第一ニ氧化硅層；在所述第一二氧化硅層和氮化硅層上形成第二ニ氧化硅層；通過化學(xué)機(jī)械研磨エ藝去除所述氮化硅層上的第二ニ氧化硅層；依次去除所述氮化硅層和硅層，形成淺溝槽隔離?？蛇x的，在所述的淺溝槽隔離的制造方法中，通過爐管エ藝進(jìn)行硅的氧化工藝?？蛇x的，在所述的淺溝槽隔離的制造方法中，所述爐管エ藝的エ藝溫度為800°C 1200。。?？蛇x的，在所述的淺溝槽隔離的制造方法中，所述爐管エ藝的エ藝時(shí)間為IOs 60s?？蛇x的，在所述的淺溝槽隔離的制造方法中，所述硅層為單晶硅層或者多晶硅層或者非晶硅層中的ー種或其組合?？蛇x的，在所述的淺溝槽隔離的制造方法中，所述硅層的厚度為300埃 700埃?？蛇x的，在所述的淺溝槽隔離的制造方法中，所述第一ニ氧化硅層的厚度為100
埃 200埃。可選的，在所述的淺溝槽隔離的制造方法中，所述第二ニ氧化硅層的厚度為1000埃 5000埃?？蛇x的，在所述的淺溝槽隔離的制造方法中，通過濕法刻蝕エ藝去除所述硅層?？蛇x的，在所述的淺溝槽隔離的制造方法中，所述濕法刻蝕エ藝對硅和ニ氧化硅的蝕刻選擇比大于200 I。在本發(fā)明的淺溝槽隔離的制造方法中，所述墊氧化硅層上形成有硅層，在通過刻蝕エ藝形成溝槽后，進(jìn)行硅的氧化工藝時(shí)，硅層和硅襯底中的硅原子與氧原子相結(jié)合，因此所述溝槽內(nèi)暴露出的娃層和娃襯底表面都將形成ー層第一ニ氧化娃層，通過所述第一ニ氧化硅層增加了ニ氧化硅層(即淺溝槽隔離)的高度與寬度，特別是淺溝槽隔離頂部邊角位置的高度和寬度，從而經(jīng)過刻蝕等エ藝的腐蝕后，淺溝槽隔離頂部邊角位置仍留有ニ氧化硅層，能夠與墊氧化硅層相連接，避免了斷層缺陷的產(chǎn)生，提高了半導(dǎo)體器件的電學(xué)穩(wěn)定性。此外，通過所述第一ニ氧化硅層還可以修復(fù)硅襯底表面的缺陷以及緩解應(yīng)力。


圖Ia If是現(xiàn)有的淺溝槽隔離的制造方法的示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的淺溝槽隔離的制造方法的流程圖；圖3a 3f是本發(fā)明實(shí)施例的淺溝槽隔離的制造方法的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明提出的淺溝槽隔離的制造方法作進(jìn)ー步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。請參考圖2和圖3a 3f，其中，圖2為本發(fā)明實(shí)施例的淺溝槽隔離的制造方法的流程圖；圖3a 3f為本發(fā)明實(shí)施例的淺溝槽隔離的制造方法的示意圖。結(jié)合該圖2和圖3a 3f，本發(fā)明實(shí)施例提供的淺 溝槽隔離的制造方法包括以下步驟首先，執(zhí)行步驟S20，如圖3a所示，提供硅襯底30，所述硅襯底30上順次形成有墊氧化硅層31、硅層32和氮化硅層33。在本實(shí)施例中，所述硅襯底30可以是單晶硅、多晶硅以及非晶硅中的ー種。其中，所述墊氧化娃層31的厚度為50埃 500埃；形成所述墊氧化娃層31的方法可以是高溫爐管氧化、快速熱氧化、原位水蒸氣產(chǎn)生氧化法中的ー種，也可以是化學(xué)氣相沉積等エ藝。通過所述墊氧化硅層31，可以平衡所述硅襯底30表面的應(yīng)力，從而提高所形成的器件的可靠性。其中，所述娃層32可以為單晶娃、多晶娃或者非晶娃；其厚度可以為300埃 700埃；形成所述硅層32的方法可以是化學(xué)氣相沉積或原子層沉積，也可以是其他エ藝。通過所述硅層32，在后續(xù)進(jìn)行的硅的氧化工藝時(shí)，所述硅層32的在溝槽內(nèi)的表面也將形成ニ氧化硅層，即使得ニ氧化硅層的高度和寬度增加了。最終，使得形成的淺溝槽隔離經(jīng)過后續(xù)的刻蝕等エ藝的腐蝕后，在與墊氧化硅層31相連接的頂部邊角位置仍能保留ニ氧化硅層，從而避免了斷層缺陷的產(chǎn)生，提高了半導(dǎo)體器件的電學(xué)穩(wěn)定性。其中，所述氮化硅層33的厚度為100埃 1000埃；形成所述氮化硅層33的方法可以是化學(xué)氣相沉積或原子層沉積，也可以是其他エ藝。所述氮化硅層33可以作為后續(xù)在硅襯底30中刻蝕溝槽的硬掩膜，也可以作為后續(xù)進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨エ藝的停止層，從而提高工藝的可靠性。其次，執(zhí)行步驟S21，如圖3b所示，依次刻蝕所述墊氧化硅層31、硅層32、氮化硅層33和部分硅襯底30，以形成溝槽300。所述形成溝槽300的エ藝可以通過等離子體干法刻蝕エ藝實(shí)現(xiàn)。其可以首先刻蝕墊氧化硅層31、硅層32、氮化硅層33，所使用的刻蝕氣體可以為CF4 ;接著，刻蝕部分厚度的硅襯底30，所使用的刻蝕氣體可以為Cl2或HBr或HBr與其他氣體的混合氣體，例如可以是HBr、02與Cl2的混合氣體，或HBr、NF3和He的混合氣體等。通過刻蝕エ藝形成的溝槽300的深度可通過刻蝕的時(shí)間控制，本發(fā)明對此不作任何限制。接著，執(zhí)行步驟S22，如圖3c所示，進(jìn)行硅的氧化工藝，以在所述溝槽300內(nèi)形成第一二氧化硅層34。在本實(shí)施例中，通過爐管エ藝進(jìn)行硅的氧化工藝。具體地，所述エ藝的溫度可以為800°C 1200°C;所述エ藝的時(shí)間可以為IOs 60s ;可以通入氧氣或者水蒸氣等反應(yīng)氣體。通過所述娃的氧化工藝，娃襯底30、娃層32中的娃原子與氧氣或水蒸氣中的氧原子結(jié)合，從而在溝槽300內(nèi)的娃襯底30和娃層32表面生長ー層第一ニ氧化娃層34。當(dāng)然，由于所生長的第一ニ氧化硅層34的擴(kuò)張效應(yīng)，必然地，其也會覆蓋溝槽300內(nèi)的墊氧化娃層31的表面。通過控制エ藝時(shí)間的長短，可以控制所生長的第一ニ氧化硅層34的厚度，在本實(shí)施例中，所述第一ニ氧化硅層34的厚度為100埃 200埃。假若現(xiàn)有エ藝中所產(chǎn)生的斷層缺陷是ー個(gè)50埃 100埃長寬的空洞，當(dāng)所述第一二氧化硅層34的厚度為100埃 200埃時(shí)，足可以防止斷層缺陷的產(chǎn)生，從而在保證克服斷層缺陷的情況下，減少了生產(chǎn)時(shí)間，降低了生產(chǎn)成本。當(dāng)然，在本發(fā)明其它實(shí)施例中，所述第一ニ氧化硅層的厚度可相應(yīng)的調(diào)整。此外，通過所述第一ニ氧化硅層34還可以修復(fù)硅襯底30表面的缺陷以及緩解應(yīng)力。隨后，執(zhí)行步驟S23，如圖3d所示，在所述第一二氧化硅層34和氮化硅層33上形成第二ニ氧化硅層35。所述第二ニ氧化硅層35的厚度可以為1000埃 5000埃；其可以通過低壓化學(xué)氣相沉積、常壓化學(xué)氣相沉積、高密度等離子體化學(xué)氣相沉積等エ藝實(shí)現(xiàn)。接著，執(zhí)行步驟S24，如圖3e所示，通過化學(xué)機(jī)械研磨エ藝去除所述氮化硅層33上的第二ニ氧化硅層，平坦化所述第二ニ氧化硅層35。所述化學(xué)機(jī)械研磨エ藝的研磨速率可 以為1000埃丨分 3000埃/分。最后，執(zhí)行步驟S25，如圖3f所示，依次去除所述氮化硅層33和硅層32，形成淺溝槽隔離301。通過本實(shí)施例提供的淺溝槽隔離的制造方法，增加了淺溝槽隔離301的寬度和高度，從而經(jīng)過刻蝕等エ藝的腐蝕后，淺溝槽隔離301的頂部邊角310位置仍留有部分ニ氧化硅層，能夠與墊氧化硅層31相連接，避免了斷層缺陷的產(chǎn)生，提高了半導(dǎo)體器件的電學(xué)穩(wěn)定性。在本實(shí)施例中，通過濕法刻蝕エ藝去除所述氮化硅層33和硅層32 ;優(yōu)選的，所述濕法刻蝕エ藝對硅和ニ氧化硅的蝕刻選擇比大于200 I。通過對硅和ニ氧化硅較高的蝕刻選擇比，可以進(jìn)ー步提高淺溝槽隔離301的頂部邊角310位置的ニ氧化硅層的厚度，但是，由于通過本發(fā)明的制造方法，使得淺溝槽隔離301的頂部邊角310位置能夠留下較厚的ニ氧化硅層，因此，所述對硅和ニ氧化硅較高的蝕刻選擇比也可以等于或者小于200 I。上述描述僅是對本發(fā)明較佳實(shí)施例的描述，并非對本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述掲示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種淺溝槽隔離的制造方法，其特征在于，包括 提供娃襯底，所述娃襯底上順次形成有墊氧化娃層、娃層和氮化娃層； 依次刻蝕所述墊氧化娃層、娃層、氮化娃層和部分娃襯底，以形成溝槽； 進(jìn)行硅的氧化工藝，以在所述溝槽內(nèi)形成第一ニ氧化硅層； 在所述第一二氧化硅層和氮化硅層上形成第二ニ氧化硅層； 通過化學(xué)機(jī)械研磨エ藝去除所述氮化硅層上的第二ニ氧化硅層； 依次去除所述氮化硅層和硅層，形成淺溝槽隔離。
2.如權(quán)利要求I所述的淺溝槽隔離的制造方法，其特征在于，通過爐管エ藝進(jìn)行硅的氧化工藝。
3.如權(quán)利要求2所述的淺溝槽隔離的制造方法，其特征在干，所述爐管エ藝的エ藝溫度為 800°C~ 1200。。。
4.如權(quán)利要求2或3所述的淺溝槽隔離的制造方法，其特征在于，所述爐管エ藝的エ藝時(shí)間為IOs 60s。
5.如權(quán)利要求I所述的淺溝槽隔離的制造方法，其特征在于，所述硅層為單晶硅層或者多晶硅層或者非晶硅層中的ー種或其組合。
6.如權(quán)利要求I所述的淺溝槽隔離的制造方法，其特征在于，所述硅層的厚度為300埃 700埃。
7.如權(quán)利要求I所述的淺溝槽隔離的制造方法，其特征在于，所述第一ニ氧化硅層的厚度為100埃 200埃。
8.如權(quán)利要求I所述的淺溝槽隔離的制造方法，其特征在于，所述第二ニ氧化硅層的厚度為1000埃 5000埃。
9.如權(quán)利要求I所述的淺溝槽隔離的制造方法，其特征在于，通過濕法刻蝕エ藝去除所述硅層。
10.如權(quán)利要求9所述的淺溝槽隔離的制造方法，其特征在于，所述濕法刻蝕エ藝對硅和ニ氧化硅的蝕刻選擇比大于200 I。
全文摘要
本發(fā)明提供一種淺溝槽隔離的制造方法，包括提供硅襯底，所述硅襯底上順次形成有墊氧化硅層、硅層和氮化硅層；依次刻蝕所述墊氧化硅層、硅層、氮化硅層和部分硅襯底，以形成溝槽；進(jìn)行硅的氧化工藝，以在所述溝槽內(nèi)形成第一二氧化硅層；在所述第一二氧化硅層和氮化硅層上形成第二二氧化硅層；通過化學(xué)機(jī)械研磨工藝去除所述氮化硅層上的第二二氧化硅層；依次去除所述氮化硅層和硅層，形成淺溝槽隔離。通過本發(fā)明提供的淺溝槽隔離的制造方法，避免了斷層缺陷的產(chǎn)生，提高了半導(dǎo)體器件的電學(xué)穩(wěn)定性。
文檔編號H01L21/762GK102655111SQ20111005191
公開日2012年9月5日 申請日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月4日
發(fā)明者王新鵬 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司