專利名稱：一種消除溝槽頂端尖角的方法
一種消除溝槽頂端尖角的方法技術領域
本發(fā)明屬于半導體集成電路制造領域，具體涉及一種溝槽功率MOS器件的制造方法，尤其涉及一種消除溝槽頂端尖角的方法。
背景技術：
對于溝槽功率M0S，通常在溝槽底部填充均勻厚度的Si02，來降低柵漏電容，從而提高器件的工作頻率。其中溝槽底部的Si02，通常用HDP(High Density Plasma Si02，高密度等離子體二氧化硅)無孔填充來實現(xiàn)。當溝槽頂端出現(xiàn)尖角時，HDP填充的Si02在溝槽內(nèi)會有空孔(見圖1)，將導致底部Si02均一性變差?，F(xiàn)有工藝一般包括如下步驟:
1.0NO成長:自下而上分別為——250A熱氧/1800A氮化硅/2200AAPM(常壓化學氣相淀積氧化膜)。
2.0NO刻蝕:帶膠干法刻蝕，要求硅外延層過刻蝕IOOA以上。
3.溝槽刻蝕:用ONO作為Hard Mask(硬質(zhì)掩膜)進行干法刻蝕，溝槽深度為1.35um(微米)，寬度為 0.40um。
4.Hole Rounding:對溝槽底部進行hole rounding (溝槽同向刻蝕)，橫向刻蝕250A，縱向刻蝕400A，由于頂端尖角有Hard Mask保護，頂端的尖角幾乎不變。
5.犧牲氧化處理:犧牲氧化的厚度為500 A，由于溝槽頂端的尖角上方有HardMask保護，因此尖角處氧化速度較慢，尖角沒有消失。
6.濕法刻蝕:犧牲氧化層濕法刻蝕，保持40 %的過刻量；氮化硅濕法刻蝕(橫向和縱向)，保留600A的氮化硅作為HDP CMP(化學機械研磨)的阻擋層。
因為HDP填充能力與溝槽頂端形貌有很強相關性，所以頂端的尖角將導致溝槽內(nèi)填充的HDP出現(xiàn)小孔(見圖1)，從而導致溝槽底部氧化膜均一性變差。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種消除溝槽頂端尖角的方法，確保后續(xù)HDP能夠無孔填充溝槽。
為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種消除溝槽頂端尖角的方法，包括如下步驟:
步驟1，0N0成長:在硅襯底的硅外延層上自下而上依次生長底層氧化膜、中間氮化硅和頂層氧化膜，形成0N0結(jié)構；
步驟2，0N0刻蝕:帶膠干法刻蝕，過刻蝕硅外延層；
步驟3，溝槽刻蝕:用0N0作為硬質(zhì)掩膜進行干法刻蝕；
步驟4，濕法刻蝕氮化硅:橫向刻蝕硬質(zhì)掩膜的中間氮化硅，要求完全露出溝槽頂 的尖角；
步驟5，濕法刻蝕氧化膜:全面刻蝕硬質(zhì)掩膜上面殘留的頂層氧化膜，同時橫向刻蝕硬質(zhì)掩膜的底層氧化膜；
步驟6，溝槽同向刻蝕:對溝槽底部進行溝槽同向刻蝕，同時對頂端的尖角進行橫向和縱向刻蝕，減小頂端的尖角；
步驟7，犧牲氧化處理:在溝槽內(nèi)生長一層犧牲氧化層，由于溝槽頂端尖角處氧化速度較快，因此頂端的尖角被完全氧化，尖角消失；
步驟8，濕法刻蝕:犧牲氧化層濕法刻蝕，氮化硅濕法刻蝕，保留部分氮化硅作為HDP化學機械研磨的阻擋層。
在步驟I中，所述底層氧化膜采用熱氧化工藝生長，該底層氧化膜的厚度為100-300A ;所述中間氮化硅采用低壓化學氣相淀積工藝生長，該中間氮化硅的厚度為1000-2000A;所述頂層氧化膜采用常壓化學氣相淀積工藝，該頂層氧化膜的厚度為2000-5000A。
在步驟2中，所述硅外延層過刻蝕50-200A。
在步驟3中，所述溝槽深度1-1.5微米，寬度為0.3-0.5微米。
在步驟4中，采用100-200°C的熱磷酸濕法刻蝕氮化硅。所述刻蝕氮化硅的刻蝕量為500-1000A。
在步驟5中，采用0-50°C的氟化氨和氫氟酸的混合液濕法刻蝕氧化膜。所述刻蝕頂層氧化膜，保持30-60%的過刻量；所述橫向刻蝕底層氧化膜的刻蝕量為100-500 A。
在步驟6中，所述對溝槽底部進行溝槽同向刻蝕采用干法刻蝕，橫向刻蝕100-300A，縱向刻蝕300-600A。
在步驟7中，采用熱氧化法在溝槽內(nèi)生長一層犧牲氧化層，所述犧牲氧化層的厚度為 300-700A。
在步驟8中，所述犧牲氧化層濕法刻蝕，保持30-60%的過刻量；所述氮化硅濕法刻蝕采用橫向和縱向刻蝕，保留500-1000A的氮化硅作為HDP化學機械研磨的阻擋層。
和現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明增加了 ONO硬質(zhì)掩膜橫向濕法刻蝕，并利用Hole Rounding和犧牲氧化工藝，巧妙的消除溝槽頂端尖角，使HDP能夠無孔填充溝槽，確保溝槽底部厚度均勻的Si02(見圖2)。
圖1是采用傳統(tǒng)工藝在溝槽頂端形成尖角導致HDP填充有孔的示意圖。
圖2是采 用本發(fā)明工藝消除溝槽頂端尖角后HDP填充無孔的示意圖。
圖3是本發(fā)明方法的工藝流程剖面圖；其中，圖3A是本發(fā)明方法的步驟I完成后的示意圖；圖38是本發(fā)明方法的步驟2完成后的示意圖；圖3(:是本發(fā)明方法的步驟3完成后的示意圖；圖3D是本發(fā)明方法的步驟4完成后的示意圖；圖3E是本發(fā)明方法的步驟5完成后的示意圖；圖3 是本發(fā)明方法的步驟6完成后的示意圖；圖36是本發(fā)明方法的步驟7完成后的示意圖；圖3H是本發(fā)明方法的步驟8完成后的示意圖。
圖4是采用本發(fā)明工藝流程的效果示意圖；其中，圖4A是溝槽刻蝕后的示意圖；圖4B是濕法橫向刻蝕硬質(zhì)掩膜中間的氧化硅及濕法刻蝕硬質(zhì)掩膜上、下層的氧化膜后的不意圖；圖40是Hole Rounding后的不意圖；圖4D是犧牲氧化處理后的不意圖。
圖中附圖標記說明如下:
I是娃襯底,2是娃外延層，3是熱氧氧化膜，4是氮化娃，5是APM氧化膜，6是犧牲 氧化層。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
以TBOdrench Bottom Qxide縮寫，溝槽底部氧化)工藝為例，其溝槽底部需要填充一定厚度的Si02。工藝過程中產(chǎn)生的溝槽頂端尖角將影響HDP(High Density PlasmaSi02縮寫，高密度等離子體二氧化硅)的填孔能力，本發(fā)明通過橫向濕法刻蝕Hard Mask、Hole Rounding和犧牲氧化等工藝消除尖角。以下為本發(fā)明的具體實施流程,如圖3和圖4所示，包括如下步驟:
1.如圖3A所示，0N0(Qxide Nitride Qxide縮寫,氧化膜/氮化膜/氧化膜)成長:在硅襯底I的硅外延層2上自下而上依次生長——100-300A的熱氧氧化膜3 (采用熱氧化工藝淀積)/ 1000-2000A的氮化硅4 (采用低壓化學氣相淀積工藝生長)/ 2000-5000A的APM氧化膜5 (采用常壓化學氣相淀積)。
2.如圖3B所示，ONO刻蝕:帶膠干法刻蝕，要求硅外延層2過刻蝕50_200人。
3.如圖3C所示，溝槽刻蝕:用ONO作為Hard Mask (硬質(zhì)掩膜)進行干法刻蝕，溝槽深度為1-1.5微米，寬度為0.3-0.5微米，見圖4A。
4.如圖3D所示，濕法刻蝕氮化硅4:可以用100_200°C熱磷酸濕法橫向刻蝕HardMask中間的氮化硅4，刻蝕量500-1000A，要求完全露出溝槽頂端的尖角。
5.如圖3E所示,濕法刻蝕APM氧化膜5和熱氧氧化膜3:可以采用0-50°C的氟化氨和氫氟酸的混合液全面刻蝕Hard Mask上面殘留的APM氧化膜5,保持30-60%的過刻量，同時橫向刻蝕Hard Mask下面的熱氧氧化膜3,橫向刻蝕熱氧氧化膜3的刻蝕量為100-500 A，見圖 4B。
6.如圖3F所示,溝槽同向刻蝕(Hole Rounding):對溝槽底部進行溝槽同向干法刻蝕，同時對頂端的尖角進行橫向和縱向刻蝕(橫向刻蝕100-300A，縱向刻蝕300-600A)，因為縱向刻蝕較橫向刻蝕快，所以頂端的尖角減小，見圖4C。
7.如圖3G所示，犧牲氧化處理:采用熱氧化法在溝槽內(nèi)生長一層犧牲氧化層6，犧牲氧化層6的厚度為300-700Λ;由于溝槽頂端尖角處氧化速度較快，因此頂端的尖角被完全氧化，尖角消失，見圖4D。
8.如圖3H所示，濕法刻蝕:犧牲氧化層6濕法刻蝕，保持30_60 %的過刻量；氮化娃4濕法刻蝕(橫向和縱向)，保留500-1000A的氮化娃4作為HDP(High Density PlasmaSi02縮寫)化學機械研磨的阻擋層。
權利要求
1.一種消除溝槽頂端尖角的方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟1，ONO成長:在硅襯底的硅外延層上自下而上依次生長底層氧化膜、中間氮化硅和頂層氧化膜，形成ONO結(jié)構； 步驟2，ONO刻蝕:帶膠干法刻蝕，過刻蝕硅外延層； 步驟3，溝槽刻蝕:用ONO作為硬質(zhì)掩膜進行干法刻蝕； 步驟4，濕法刻蝕氮化硅:橫向刻蝕硬質(zhì)掩膜的中間氮化硅，要求完全露出溝槽頂端的尖角; 步驟5，濕法刻蝕氧化膜:全面刻蝕硬質(zhì)掩膜上面殘留的頂層氧化膜，同時橫向刻蝕硬質(zhì)掩膜的底層氧化膜； 步驟6，溝槽同向刻蝕:對溝槽底部進行溝槽同向刻蝕，同時對頂端的尖角進行橫向和縱向刻蝕，減小頂端的尖角； 步驟7，犧牲氧化處理:在溝槽內(nèi)生長一層犧牲氧化層，由于溝槽頂端尖角處氧化速度較快，因此頂端的尖角被完全氧化，尖角消失； 步驟8，濕法刻蝕:犧牲氧化層濕法刻蝕，氮化硅濕法刻蝕，保留部分氮化硅作為HDP化學機械研磨的阻擋層。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟I中，所述底層氧化膜采用熱氧化工藝生長，該底層氧化膜的厚度為100-300A ;所述中間氮化硅采用低壓化學氣相淀積工藝生長，該中間氮化硅的厚度為1000-2000A;所述頂層氧化膜采用常壓化學氣相淀積工藝，該頂層氧化膜的厚度為2000-5000A。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟2中，所述硅外延層過刻蝕50-200A。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟3中，所述溝槽深度1-1.5微米，寬度為0.3-0.5微米。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟4中，所述刻蝕氮化硅的刻蝕量為500-1000A。
6.如權利要求1或5所述的方法，其特征在于，在步驟4中，采用100-200°C的熱磷酸濕法刻蝕氮化娃。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟5中，所述刻蝕頂層氧化膜，保持30-60%的過刻量；所述橫向刻蝕硬質(zhì)掩膜的底層氧化膜的刻蝕量為100-500 K。
8.如權利要求1或7所述的方法，其特征在于，在步驟5中，采用0-50°C的氟化氨和氫氟酸的混合液濕法刻蝕氧化膜。
9.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟6中，所述對溝槽底部進行溝槽同向亥_采用干法刻蝕，橫向亥IM100-300A，縱向亥IM300-600A。
10.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟7中，采用熱氧化法在溝槽內(nèi)生長一層犧牲氧化層，所述犧牲氧化層的厚度為300-700Λ。
11.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟8中，所述犧牲氧化層濕法刻蝕，保持30-60 %的過刻量；所述氮化硅濕法刻蝕采用橫向和縱向刻蝕，保留500-1000A的氮化硅作為HDP化學機械研磨的阻擋層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種消除溝槽頂端尖角的方法，包括如下步驟1，ONO成長；2，ONO刻蝕；3，溝槽刻蝕用ONO作為硬質(zhì)掩膜進行干法刻蝕；4，橫向濕法刻蝕硬質(zhì)掩膜的中間氮化硅，要求完全露出溝槽頂端的尖角；5，全面刻蝕硬質(zhì)掩膜上面殘留的頂層氧化膜，同時橫向刻蝕硬質(zhì)掩膜的底層氧化膜；6，對溝槽底部進行溝槽同向刻蝕，同時對頂端的尖角進行橫向和縱向刻蝕，減小頂端的尖角；7，在溝槽內(nèi)生長一層犧牲氧化層，溝槽頂端尖角被完全氧化，尖角消失；8，犧牲氧化層濕法刻蝕；氮化硅濕法刻蝕，保留部分氮化硅作為HDP化學機械研磨的阻擋層。本發(fā)明能消除溝槽頂端尖角，確保后續(xù)HDP能夠無孔填充溝槽。
文檔編號H01L21/336GK103137483SQ20111038901
公開日2013年6月5日 申請日期2011年11月30日 優(yōu)先權日2011年11月30日
發(fā)明者徐俊杰, 陳正嶸 申請人:上海華虹Nec電子有限公司