淺溝槽隔離的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種淺溝槽隔離的制備方法，包括：提供半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底由襯底、墊氧化層以及第一氮化層依次層疊形成，所述半導(dǎo)體基底中具有第一隔離結(jié)構(gòu)；去除位于所述第一氮化層中的第一隔離結(jié)構(gòu)的部分厚度；在所述半導(dǎo)體基底上形成第二氮化層，所述第二氮化層覆蓋所述第一氮化層和第一隔離結(jié)構(gòu)；刻蝕所述第二氮化層以形成在第一氮化層的側(cè)壁的側(cè)墻；去除所述第一氮化層和側(cè)墻，形成所述淺溝槽隔離。那么在去除第一氮化層時，由于側(cè)墻的存在，能夠降低酸液對第一隔離結(jié)構(gòu)的侵蝕，能夠有效的減緩邊溝的凹陷度，甚至避免了邊溝的形成，進而使得淺溝槽隔離的性能得到提高。
【專利說明】淺溝槽隔離的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種淺溝槽隔離的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 集成電路制程的快速發(fā)展，使得半導(dǎo)體器件日益積集化與微小化。而隨著半導(dǎo)體 器件的積集化，半導(dǎo)體組件的尺寸與隔離半導(dǎo)體組件的隔離結(jié)構(gòu)的大小也隨之縮減。因此， 在半導(dǎo)體制程中，形成良好的隔離結(jié)構(gòu)顯得十分關(guān)鍵。
[0003] 常見的一種形成隔離結(jié)構(gòu)的方法是借助局部氧化形成場氧化層（Local Oxidation of Silicon,簡稱L0C0S)，然而，該方法對于積集度高的半導(dǎo)體裝置而言并不 適合，同一產(chǎn)生鳥嘴侵蝕的問題（Bird' s beak encroachment)。因此，目前以淺溝槽隔離 (shallow trench isolation,簡稱STI)制程成為主流，特別適用于次微米以下的集成電路 制程。
[0004] 在現(xiàn)有技術(shù)的淺溝槽隔離技術(shù)中，淺溝槽隔離是以氮化物為保護層，通過光刻和 刻蝕工藝在襯底中形成溝槽，再填充入氧化物作為電介質(zhì)，以實現(xiàn)集成電路中器件之間電 學(xué)隔離的隔離方案。但是目前的制作工藝中，在進行濕法去除氮化物時，會在淺溝槽隔離 的邊緣部分形成向下凹陷的形狀，如圖1所示，在淺溝槽隔離1的邊緣部分形成有向下凹 陷的形狀，通常稱為邊溝（divot)2。邊溝的存在會對淺溝槽隔離附件的半導(dǎo)體器件，例如 MOS管造成不良影響，例如會導(dǎo)致在有源區(qū)的側(cè)面形成反型層而導(dǎo)致寄生電流產(chǎn)生，進而影 響到器件的電學(xué)性能。而且，在后續(xù)的多晶娃刻蝕（poly etch)和側(cè)墻刻蝕（spacer etch) 時，由于邊溝的存在，會在其中形成多晶硅或者氮化物的殘留，這將進一步影響器件的電學(xué) 性能。
[0005] 為此如何提供一種制備方法，能夠減緩或者避免淺溝槽隔離中的邊溝，已成為本 領(lǐng)域亟需解決的技術(shù)問題之一。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于，提供一種淺溝槽隔離的制備方法，能夠減緩或者避免淺溝槽 隔離中的邊溝，從而提高所述淺溝槽隔離的電性能。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，一種淺溝槽隔離的制備方法，包括：
[0008] 提供半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底由襯底、墊氧化層以及第一氮化層依次層疊形 成，所述半導(dǎo)體基底中具有第一隔離結(jié)構(gòu)；
[0009] 去除位于所述第一氮化層中的第一隔離結(jié)構(gòu)的部分厚度；
[0010] 在所述半導(dǎo)體基底上形成第二氮化層，所述第二氮化層覆蓋所述第一氮化層和第 一隔離結(jié)構(gòu)；
[0011] 刻蝕所述第二氮化層以形成在第一氮化層的側(cè)壁的側(cè)墻；
[0012] 去除所述第一氮化層和側(cè)墻，形成所述淺溝槽隔離。
[0013] 可選的，對于所述的淺溝槽隔離的制備方法，所述提供半導(dǎo)體基底的步驟包括：
[0014] 提供所述襯底，在所述襯底上依次形成所述墊氧化層和所述第一氮化層；
[0015] 選擇性刻蝕所述第一氮化層、墊氧化層以及襯底，以在所述襯底中形成淺溝槽；
[0016] 在所述淺溝槽內(nèi)沉積一隔離氧化物層；
[0017] 對所述襯底進行平坦化工藝，以形成所述第一隔離結(jié)構(gòu)。
[0018] 可選的，對于所述的淺溝槽隔離的制備方法，以光刻膠為掩模選擇性刻蝕所述第 一氮化層、墊氧化層以及襯底。
[0019] 可選的，對于所述的淺溝槽隔離的制備方法，所述去除位于所述第一氮化層之間 的第一隔離結(jié)構(gòu)的部分厚度的厚度為所述第一氮化層厚度的1/30-1/10。
[0020] 可選的，對于所述的淺溝槽隔離的制備方法，采用濕法刻蝕工藝去除所述第一隔 尚結(jié)構(gòu)的部分厚度。
[0021] 可選的，對于所述的淺溝槽隔離的制備方法，所述第二氮化層的厚度大于等于所 述去除的第一隔離結(jié)構(gòu)的部分厚度。
[0022] 可選的，對于所述的淺溝槽隔離的制備方法，采用化學(xué)氣相沉積工藝形成所述第 二氮化層。
[0023] 可選的，對于所述的淺溝槽隔離的制備方法，采用干法刻蝕工藝刻蝕所述第二氮 化層形成側(cè)墻。
[0024] 可選的，對于所述的淺溝槽隔離的制備方法，所述側(cè)墻的寬度為小于等于200A。
[0025] 可選的，對于所述的淺溝槽隔離的制備方法，采用濕法刻蝕工藝去除所述第一氮 化層和側(cè)墻，形成所述淺溝槽隔離。
[0026] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的淺溝槽隔離的制備方法，在所述半導(dǎo)體基底上形 成所述第一隔離結(jié)構(gòu)之后，去除位于所述氮化層中的第一隔離結(jié)構(gòu)的部分厚度，覆蓋上第 二氮化層，并刻蝕所述第二氮化層形成側(cè)墻。從而在后續(xù)去除第一氮化層時，由于側(cè)墻的存 在，能夠降低酸液對第一隔離結(jié)構(gòu)的侵蝕，能夠有效的減緩邊溝的凹陷度，甚至避免了邊溝 的形成，進而使得淺溝槽隔離的性能得到提高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中淺溝槽隔離的示意圖；
[0028] 圖2為本發(fā)明一實施例中淺溝槽隔離的制備方法的流程圖；
[0029] 圖3-圖9為本發(fā)明一實施例中淺溝槽隔離的制備方法中的器件結(jié)構(gòu)的示意圖。

【具體實施方式】
[0030] 下面將結(jié)合示意圖對本發(fā)明的淺溝槽隔離的制備方法進行更詳細的描述，其中表 示了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明，而仍然 實現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列描述應(yīng)當(dāng)被理解為對于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道，而 并不作為對本發(fā)明的限制。
[0031] 為了清楚，不描述實際實施例的全部特征。在下列描述中，不詳細描述公知的功能 和結(jié)構(gòu)，因為它們會使本發(fā)明由于不必要的細節(jié)而混亂。應(yīng)當(dāng)認為在任何實際實施例的開 發(fā)中，必須做出大量實施細節(jié)以實現(xiàn)開發(fā)者的特定目標(biāo)，例如按照有關(guān)系統(tǒng)或有關(guān)商業(yè)的 限制，由一個實施例改變?yōu)榱硪粋€實施例。另外，應(yīng)當(dāng)認為這種開發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗費 時間的，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說僅僅是常規(guī)工作。
[0032] 在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要 求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非 精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。
[0033] 本發(fā)明的核心思想在于，提供一種淺溝槽隔離的制備方法，包括：
[0034] 步驟S101，提供半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底由襯底、墊氧化層（padoxide)以及 第一氮化層依次層疊形成，所述半導(dǎo)體基底中具有第一隔離結(jié)構(gòu)；
[0035] 步驟S102,去除位于所述第一氮化層中的第一隔離結(jié)構(gòu)的部分厚度；
[0036] 步驟S103,在所述半導(dǎo)體基底上形成第二氮化層，所述第二氮化層覆蓋所述第一 氮化層和第一隔離結(jié)構(gòu)；
[0037] 步驟S104,刻蝕所述第二氮化層以形成在第一氮化層的側(cè)壁的側(cè)墻；
[0038] 步驟S105,去除所述第一氮化層和側(cè)墻，形成所述淺溝槽隔離。
[0039] 通過去除位于所述氮化層之間的第一隔離結(jié)構(gòu)的部分厚度，覆蓋上第二氮化層， 并刻蝕所述第二氮化層形成側(cè)墻，從而在后續(xù)去除第一氮化層時，由于側(cè)墻的存在，能夠降 低酸液對第一隔離結(jié)構(gòu)的侵蝕，能夠有效的減緩邊溝的凹陷度，甚至避免了邊溝的形成，進 而使得淺溝槽隔離的性能得到提高。
[0040] 以下列舉所述淺溝槽隔離的制備方法的較優(yōu)實施例，以清楚說明本發(fā)明的內(nèi)容， 應(yīng)當(dāng)明確的是，本發(fā)明的內(nèi)容并不限制于以下實施例，其他通過本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的常 規(guī)技術(shù)手段的改進亦在本發(fā)明的思想范圍之內(nèi)。
[0041] 請結(jié)合圖2以及圖3-圖9,具體說明本發(fā)明的淺溝槽隔離的制備方法。其中，圖2 為本發(fā)明一實施例中淺溝槽隔離的制備方法的流程圖，圖3-圖9為本發(fā)明一實施例中淺溝 槽隔離的制備方法中的過程示意圖。
[0042] 首先，如圖2所示，進行步驟S101，提供半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底由襯底、墊氧 化層以及第一氮化層依次層疊形成，所述半導(dǎo)體基底上具有第一隔離結(jié)構(gòu)。較佳的，所述步 驟SlOl包括步驟SlOll?步驟S1013三個子步驟，具體包括：
[0043] 進行步驟SlOll，提供所述襯底200,在所述襯底200上依次形成所述墊氧化層210 和所述第一氮化層220,如圖3所示。其中，所述襯底200的構(gòu)成材料可以采用未摻雜的單 晶硅、摻雜有雜質(zhì)的單晶硅、絕緣體上硅（SOI)等。作為示例，在本實施例中，襯底200選用 單晶硅材料構(gòu)成。在所述襯底200中還可以形成有埋層（圖中未示出）等。所述墊氧化層 210和第一氮化層220的材料及厚度的選擇可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的可行方案，在此不作詳 細介紹。
[0044] 進行步驟S1012,選擇性刻蝕所述第一氮化層220、墊氧化層210以及襯底200,以 在所述襯底200中形成淺溝槽201，如圖4所示。在本實施例中，以光刻膠為掩模選擇性刻 蝕所述第一氮化層220、墊氧化層210以及襯底200,由于以光刻膠為掩模進行刻蝕的刻蝕 邊緣不尖銳，可以提高半導(dǎo)體襯底的角落部位的尖角圓滑度，這也有利于形成的淺溝槽隔 離具有較佳的質(zhì)量。但并不限于以光刻膠為掩模選擇性刻蝕所述第一氮化層220、墊氧化層 210以及襯底200,還可以選擇以硬質(zhì)掩模（hardmask)作為掩模進行選擇性刻蝕，亦在本發(fā) 明的思想范圍之內(nèi)。
[0045] 進行步驟S1013,請參考圖5,在所述淺溝槽201內(nèi)沉積一隔離氧化物層，所述隔離 氧化物層可以采用化學(xué)氣相沉積工藝形成，然后對所述襯底200進行平坦化工藝，以形成 所述第一隔離結(jié)構(gòu)300。
[0046] 經(jīng)過步驟SlOll?步驟S1014,形成了如圖5所示的半導(dǎo)體基底20,所述半導(dǎo)體基 底20由襯底200、墊氧化層210以及第一氮化層220依次層疊形成，所述半導(dǎo)體基底20中 具有第一隔離結(jié)構(gòu)300。
[0047] 然后，進行步驟S102,去除位于所述第一氮化層220中的第一隔離結(jié)構(gòu)300的部分 厚度，如圖6所示。所述去除位于所述第一氮化層220之間的第一隔離結(jié)構(gòu)300的部分厚 度的厚度為所述第一氮化層220厚度的1/30-1/10,在本實施例中，采用去除的厚度為所述 第一氮化層220厚度的1/15。優(yōu)選的，采用濕法刻蝕工藝去除所述第一隔離結(jié)構(gòu)300的部 分厚度。所述第一隔離結(jié)構(gòu)300去除的厚度應(yīng)當(dāng)綜合工藝能力、對產(chǎn)品相關(guān)指標(biāo)的需求情 況等參數(shù)加以變動，以獲得最優(yōu)方案。
[0048] 請參考圖7,進行步驟S103,在所述半導(dǎo)體基底上形成第二氮化層400,所述第二 氮化層400覆蓋所述第一氮化層220和第一隔離結(jié)構(gòu)300。所述第二氮化層可以采用化學(xué) 氣相沉積工藝形成，優(yōu)選的，所述第二氮化層400的材質(zhì)與所述第一氮化層220的材質(zhì)相同 或者相近，例如二者都可以是氮化硅，便于后續(xù)形成側(cè)墻后的刻蝕時能夠起到較佳的輔助 作用，減少或避免酸液對第一隔離結(jié)構(gòu)300的侵蝕。
[0049] 較優(yōu)的，所述第二氮化層400的厚度大于等于所述第一氮化層220的厚度，在本實 施例中，使得所述第二氮化層400的厚度略大于所述第一氮化層220的厚度，如此既能夠避 免第二氮化層400的厚度過厚而造成浪費，也能夠有利于在步驟S104時的刻蝕。
[0050] 然后進行步驟S104,刻蝕所述第二氮化層400以形成在第一氮化層220的側(cè)壁的 側(cè)墻410,如圖8所示。在圖8中可知，位于所述第一氮化層220上方的全部及第一隔離結(jié) 構(gòu)300上方的大部分第二氮化層皆被去除，由此能夠解釋沉積的第二氮化層的厚度。在本 實施例中，采用干法刻蝕工藝形成所述側(cè)墻410,即僅保留所述第一隔離結(jié)構(gòu)300上方兩側(cè) 靠近第一氮化層220處的部分第二氮化層，形成為所述側(cè)墻410,其寬度優(yōu)選為小于等于 200A,所述寬度只是側(cè)墻410與所述第一隔離結(jié)構(gòu)300相接處處的尺寸。較優(yōu)的，所述側(cè) 墻410的寬度不能夠過小，以幾十埃為宜，例如30A, 45人等。
[0051] 最后，進行步驟S105,如圖9所示，去除所述第一氮化層和側(cè)墻，本實施例中采用 濕法刻蝕工藝去除所述第一氮化層和側(cè)墻，例如采用磷酸溶液進行去除，以形成所述淺溝 槽隔離320。在進行刻蝕時，由于所述第一隔離結(jié)構(gòu)上方還具有側(cè)墻，而側(cè)墻的存在能夠使 得酸液對第一隔離結(jié)構(gòu)的侵蝕大大降低，避免了形成現(xiàn)有技術(shù)中的邊溝。
[0052] 對比圖9和圖1，能夠明顯的看出，圖1中的邊溝2極為明顯，其凹陷已低于襯底， 而在圖9中，所述淺溝槽隔離320的邊溝310輕微，只是一個較小的坡度，因此能夠有效的 減少甚至避免如【背景技術(shù)】中所述的各種問題發(fā)生。
[0053] 本發(fā)明的淺溝槽隔離的制備方法，在所述半導(dǎo)體基底上形成所述第一隔離結(jié)構(gòu)之 后，去除位于所述氮化層之間的第一隔離結(jié)構(gòu)的部分厚度，覆蓋上第二氮化層，并刻蝕所述 第二氮化層形成側(cè)墻。從而在后續(xù)去除第一氮化層時，由于側(cè)墻的存在，能夠降低酸液對第 一隔離結(jié)構(gòu)的侵蝕，能夠有效的減緩邊溝的凹陷度，甚至避免了邊溝的形成，進而使得淺溝 槽隔離的性能得到提高。
[0054] 顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種淺溝槽隔離的制備方法，包括： 提供半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底由襯底、墊氧化層W及第一氮化層依次層疊形成，所 述半導(dǎo)體基底中具有第一隔離結(jié)構(gòu)； 去除位于所述第一氮化層中的第一隔離結(jié)構(gòu)的部分厚度； 在所述半導(dǎo)體基底上形成第二氮化層，所述第二氮化層覆蓋所述第一氮化層和第一隔 離結(jié)構(gòu)； 刻蝕所述第二氮化層W形成在第一氮化層的側(cè)壁的側(cè)墻； 去除所述第一氮化層和側(cè)墻，形成所述淺溝槽隔離。
2. 如權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離的制備方法，其特征在于，所述提供半導(dǎo)體基底的 步驟包括： 提供所述襯底，在所述襯底上依次形成所述墊氧化層和所述第一氮化層； 選擇性刻蝕所述第一氮化層、墊氧化層W及襯底，W在所述襯底中形成淺溝槽； 在所述淺溝槽內(nèi)沉積一隔離氧化物層； 對所述襯底進行平坦化工藝，W形成所述第一隔離結(jié)構(gòu)。
3. 如權(quán)利要求2所述的淺溝槽隔離的制備方法，其特征在于，W光刻膠為掩模選擇性 刻蝕所述第一氮化層、墊氧化層W及襯底。
4. 如權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離的制備方法，其特征在于，所述去除位于所述第一 氮化層之間的第一隔離結(jié)構(gòu)的部分厚度的厚度為所述第一氮化層厚度的1/30-1/10。
5. 如權(quán)利要求4所述的淺溝槽隔離的制備方法，其特征在于，采用濕法刻蝕工藝去除 所述第一隔離結(jié)構(gòu)的部分厚度。
6. 如權(quán)利要求4所述的淺溝槽隔離的制備方法，其特征在于，所述第二氮化層的厚度 大于等于所述去除的第一隔離結(jié)構(gòu)的部分厚度。
7. 如權(quán)利要求6所述的淺溝槽隔離的制備方法，其特征在于，采用化學(xué)氣相沉積工藝 形成所述第二氮化層。
8. 如權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離的制備方法，其特征在于，采用干法刻蝕工藝刻蝕 所述第二氮化層形成側(cè)墻。
9. 如權(quán)利要求8所述的淺溝槽隔離的制備方法，其特征在于，所述側(cè)墻的寬度為小于 等于200A。
10. 如權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離的制備方法，其特征在于，采用濕法刻蝕工藝去除 所述第一氮化層和側(cè)墻，形成所述淺溝槽隔離。
【文檔編號】H01L21/762GK104425347SQ201310407961
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】陳建奇 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司