專利名稱：同時填充及平坦化不同尺寸深溝槽的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路中半導(dǎo)體エ藝方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)今的半導(dǎo)體應(yīng)用中已出現(xiàn)了越來越多的需使用深溝槽結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)功能的器件，而對于ー些特殊器件，如光分路器等，會在硅片上同時存在一些開ロ尺寸不一的深溝槽，開ロ尺寸從0.8微米到100微米，深度從2微米至10微米。高寬比變化很大，從0.02至IJ12. 5。此類器件的不同尺寸的深溝槽不但需要將其填充完滿，不留空洞，而且由于填充薄膜較傳統(tǒng)エ藝更厚，從2微米 5微米不等，會使用化學(xué)機械研磨的方式來保證開不等ロ尺寸不等的深溝槽的面內(nèi)填充均一性。因此，對于薄膜沉積和化學(xué)機械研磨，都會具有較大的挑戰(zhàn)和難度。傳統(tǒng)方法是采用化學(xué)氣相沉積(CVD)的方式將溝槽填滿，若深寬比較大，會采用回刻的方式(etch back)將溝槽頂部的開ロ放大，然后繼續(xù)填充，但是對于大開ロ的深溝槽，則會導(dǎo)致底部同時被刻蝕，因此導(dǎo)致無法填充大開ロ溝槽。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種同時填充及平坦化不同尺寸深溝槽的方法，它可以降低大高寬比的深溝槽的填充難度，同時又可保證大開ロ的溝槽里的填充物不被去除，エ藝簡單，效果明顯。為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種同時填充及平坦化不同尺寸深溝槽的方法，包括以下步驟步驟一、在硅基板上淀積ー層或數(shù)層氧化膜或氮化膜的組合體，作為阻擋層；步驟ニ、淀積光刻膠，顯影后刻蝕氧化膜或氮化膜的組合體，露出后續(xù)流程需要刻蝕深溝槽的硅襯底；步驟三、去除光刻膠，然后利用氧化膜或氮化膜的組合體作為阻擋層，刻蝕出具有不同深寬比的深溝槽的圖形；步驟四、在硅片上淀積ー層臺階覆蓋能力較好的氧化膜；步驟五、通過化學(xué)機械研磨的方式將位于阻擋層上方的氧化膜研磨去除，從而降低深溝槽的深寬比；步驟六、進(jìn)行連續(xù)幾輪的氧化膜淀積和化學(xué)機械研磨，直至將不同尺寸的深溝槽均填滿。本發(fā)明的有益效果在于可以降低大高寬比的深溝槽的填充難度，同時又可保證大開ロ的溝槽里的填充物不被去除，エ藝簡単，效果明顯。步驟一中，所述氧化膜和/或氮化膜的厚度為100(T5000埃，其采用LPCVDエ藝、或PECVDエ藝淀積。步驟ニ中，所述氧化膜或氮化膜刻蝕寬度為I 100微米；深度以硅損失小于100埃為優(yōu)選，所述方法采用干法或濕法刻蝕エ藝。步驟三中，深溝槽由干法刻蝕方法產(chǎn)生，深度為(TlO微米，尺寸為f 100微米。步驟四中，所述深溝槽的填充采用常壓或低壓化學(xué)氣相淀積生長エ藝，生長厚度為100(Tl0000埃，一般填充厚度為深溝槽深度的1/2到1/5，優(yōu)選1/3。
步驟五中，化學(xué)機械研磨所使用的研磨液為前步淀積的氧化膜相對阻擋層具有高選擇比的研磨液。步驟六中，所述氧化膜厚度為100(T10000A，膜質(zhì)與生長方式可以與步驟四所述氧化膜相同，亦可不同，優(yōu)選翹曲度與步驟四中相反的膜質(zhì)。步驟六中，后續(xù)的氧化膜淀積和化學(xué)機械研磨的輪次為2 10次，以實際開ロ尺寸以及厚度淀積的能力為判斷標(biāo)準(zhǔn)。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)說明。圖1是硅襯底示意圖；圖2是在硅襯底上淀積阻擋層的示意圖；圖3是在阻擋層上淀積光阻的示意圖；圖4是曝光步驟的示意圖；圖5是顯影后刻蝕阻擋層的示意圖；圖6是刻蝕處開ロ大小不一的深溝槽的示意圖；圖7是在深溝槽中填充氧化物的示意圖；圖8是化學(xué)機械研磨將小開ロ溝槽深寬比降低的示意圖；圖9是進(jìn)行第二甚至第三輪的填充，直至將溝槽填滿的示意圖。附圖標(biāo)記說明1為硅襯底，2為氧化物或氮化物的組合體所構(gòu)成的阻擋層，3為光阻(PR)，4為填充溝槽的氧化物
具體實施例方式本發(fā)明采用了ー種新型的エ藝流程，即在硅襯底上先淀積ー層氧化膜和氮化膜的組合來作為阻擋層(hardmask)，然后通過光刻和刻蝕形成深溝槽之后，先填充ー層臺階覆蓋能力較好的氧化層，然后用化學(xué)機械研磨的方式將位于阻擋層上方的氧化膜去除，如此可以有效降低深溝槽的高寬比，然后再進(jìn)行后續(xù)輪次的淀積和研磨，直至將深溝槽填滿。該方法不僅可以降低大高寬比的深溝槽的填充難度，同時又可保證大開ロ的溝槽里的填充物不被去除，エ藝簡單，效果明顯。該方法不僅可以降低大高寬比的深溝槽的填充難度，同時又可保證大開ロ的溝槽里的填充物不被去除，エ藝實現(xiàn)簡單，效果明顯。如圖1、2所示，在硅襯底上淀積ー層氧化膜和/或氮化膜作為阻擋層，厚度為1000^5000埃，其采用LPCVDエ藝、或PECVDエ藝淀積。如圖3至圖5所示，通過曝光和顯影后，將阻擋層氧化膜或/和氮化膜刻蝕，寬度為I 100微米；深度以硅損失小于100埃為優(yōu)選。如圖6所示，去除光阻后，以氧化膜或/和氮化膜作為阻擋層，刻蝕出開ロ大小不等的深溝槽，深溝槽由干法刻蝕方法產(chǎn)生，深度為(Tio微米左右，尺寸為f loo微米。如圖7所示，淀積ー層臺階覆蓋能力較好的氧化膜；其厚度為深溝槽深度的1/2。如圖8所示，通過化學(xué)機械研磨的方式將位于阻擋層上方的氧化膜研磨去除，從而降低小尺寸深溝槽的深寬比，同時保證大開ロ尺寸的深溝槽的底部氧化膜不會損失。如圖9所示，繼續(xù)以氧化物填充深溝槽，氧化膜厚度為100(Tl0000埃，膜質(zhì)與生長方式可以與圖7所述氧化膜相同，亦可不同。直至將深溝槽填滿。
本發(fā)明并不限于上文討論的實施方式。以上對具體實施方式
的描述g在于為了描述和說明本發(fā)明涉及的技術(shù)方案?；诒景l(fā)明啟示的顯而易見的變換或替代也應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。以上的具體實施方式
用來掲示本發(fā)明的最佳實施方法，以使得本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠應(yīng)用本發(fā)明的多種實施方式以及多種替代方式來達(dá)到本發(fā)明的目的。
權(quán)利要求
1.一種同時填充及平坦化不同尺寸深溝槽的方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟一、在硅基板上淀積一層或數(shù)層氧化膜或氮化膜的組合體，作為阻擋層； 步驟二、淀積光刻膠，顯影后刻蝕氧化膜或氮化膜的組合體，露出后續(xù)流程需要刻蝕深溝槽的硅襯底； 步驟三、去除光刻膠，然后利用氧化膜或氮化膜的組合體作為阻擋層，刻蝕出具有不同深寬比的深溝槽的圖形； 步驟四、在硅片上淀積一層臺階覆蓋能力較好的氧化膜； 步驟五、通過化學(xué)機械研磨的方式將位于阻擋層上方的氧化膜研磨去除，從而降低深溝槽的深寬比； 步驟六、進(jìn)行連續(xù)幾輪的氧化膜淀積和化學(xué)機械研磨，直至將不同尺寸的深溝槽均填滿。
2.如權(quán)利要求1所述的同時填充及平坦化不同尺寸深溝槽的方法，其特征在于，步驟一中，所述氧化膜和/或氮化膜的厚度為100(Γ5000埃，其采用LPCVD工藝、或PECVD工藝淀積。
3.如權(quán)利要求1所述的同時填充及平坦化不同尺寸深溝槽的方法，其特征在于，步驟二中，所述氧化膜或氮化膜刻蝕寬度為I 100微米；深度以硅損失小于100埃為優(yōu)選，所述方法采用干法或濕法刻蝕工藝。
4.如權(quán)利要求1所述的同時填充及平坦化不同尺寸深溝槽的方法，其特征在于，步驟三中，深溝槽由干法刻蝕方法產(chǎn)生，深度為flOO微米，深溝槽寬度為f 10微米。
5.如權(quán)利要求1所述的同時填充及平坦化不同尺寸深溝槽的方法，其特征在于，步驟四中，所述深溝槽的填充采用常壓或低壓化學(xué)氣相淀積生長工藝，生長厚度為100(Γ10000埃，一般填充厚度為深溝槽深度的1/2到1/5。
6.如權(quán)利要求1所述的同時填充及平坦化不同尺寸深溝槽的方法，其特征在于，步驟五中，化學(xué)機械研磨所使用的研磨液為前步淀積的氧化膜相對阻擋層具有高選擇比的研磨液。
7.如權(quán)利要求1所述的同時填充及平坦化不同尺寸深溝槽的方法，其特征在于，步驟六中，所述氧化膜厚度為100(Γ10000Α，膜質(zhì)與生長方式與步驟四所述氧化膜相同。
8.如權(quán)利要求1所述的同時填充及平坦化不同尺寸深溝槽的方法，其特征在于，步驟六中，所述氧化膜厚度為100(Γ10000Α，膜質(zhì)與生長方式可以與步驟四所述氧化膜相同，或優(yōu)選翹曲度與步驟四中相反的膜質(zhì)。
9.如權(quán)利要求1所述的同時填充及平坦化不同尺寸深溝槽的方法，其特征在于，步驟六中，后續(xù)的氧化膜淀積和化學(xué)機械研磨的輪次為2 10次，以實際開口尺寸以及厚度淀積的能力為判斷標(biāo)準(zhǔn)。
10.如權(quán)利要求1所述的同時填充及平坦化不同尺寸深溝槽的方法，其特征在于，所述步驟四中臺階覆蓋能力較好的氧化膜為高密度等離子體HDP或低壓高溫氧化膜HTO ;所述步驟三中深溝槽深度為50 80微米，深溝槽寬度為I 5微米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種同時填充及平坦化不同尺寸深溝槽的方法，包括以下步驟步驟一、在硅基板上淀積一層或數(shù)層氧化膜或氮化膜的組合體，作為阻擋層；步驟二、淀積光刻膠，顯影后刻蝕氧化膜或氮化膜的組合體，露出后續(xù)流程需要刻蝕深溝槽的硅襯底；步驟三、去除光刻膠，然后利用氧化膜或氮化膜的組合體作為阻擋層，刻蝕出具有不同深寬比的深溝槽的圖形；步驟四、在硅片上淀積一層臺階覆蓋能力較好的氧化膜；步驟五、通過化學(xué)機械研磨的方式將位于阻擋層上方的氧化膜研磨去除，從而降低深溝槽的深寬比；步驟六、進(jìn)行連續(xù)幾輪的氧化膜淀積和化學(xué)機械研磨，直至將不同尺寸的深溝槽均填滿。本發(fā)明可以降低大高寬比的深溝槽的填充難度，同時又可保證大開口的溝槽里的填充物不被去除，工藝簡單，效果明顯。
文檔編號H01L21/02GK103035486SQ20121036790
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月28日
發(fā)明者劉繼全, 錢志剛, 成鑫華 申請人:上海華虹Nec電子有限公司