雙淺溝槽隔離的形成方法
【專利摘要】一種雙淺溝槽隔離的形成方法，包括：在基底表面形成氧化層和硬掩膜層，所述基底具有第一區(qū)域與第二區(qū)域；刻蝕所述第一區(qū)域和第二區(qū)域上的所述硬掩膜層和氧化層，直至暴露出基底表面，所述第一區(qū)域被暴露的表面形成第一部分區(qū)域，所述第二區(qū)域被暴露的表面形成第二部分區(qū)域；以所述硬掩膜層為掩膜，刻蝕所述第一部分區(qū)域形成第一淺溝槽，刻蝕所述第二部分區(qū)域形成第二淺溝槽；保護(hù)第二淺溝槽，并以所述硬掩膜層為掩膜進(jìn)一步刻蝕所述第一淺溝槽形成第三淺溝槽。采用所述方法形成的雙淺溝槽隔離形狀穩(wěn)定，均一性高，形貌好。
【專利說明】雙淺溝槽隔離的形成方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種雙淺溝槽隔離的形成方法。

【背景技術(shù)】
[0002]CMOS圖像傳感器(CMOS image sensor，CIS)使用于包含數(shù)字相機(jī)的應(yīng)用中。在半導(dǎo)體技術(shù)中，CIS用于感測投射至半導(dǎo)體基底的光線。一般來說，這些裝置利用了包含光電二極管及其他元件(例如，晶體管)的有源像素(active pixel)陣列(即，圖像傳感元件或單元)，將圖像轉(zhuǎn)為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)或電子信號。
[0003]CIS產(chǎn)品通常包含像素區(qū)域及邏輯(電路)區(qū)域。淺溝槽隔離(shallow trenchisolat1n, STI)為集成電路的特征部件，用以防止相鄰的半導(dǎo)體部件之間的漏電流(leakage current)。
[0004]暗電流(dark current)為像素在未照光的情形下所產(chǎn)生的有害電流。對應(yīng)暗電流的信號可稱為暗信號(dark signal)。暗電流的來源包含娃晶片內(nèi)的雜質(zhì),其可因?yàn)橹圃旃に嚰夹g(shù)及像素區(qū)域的內(nèi)生熱(heat buildup)而對娃晶晶格造成損害。過量的暗電流會產(chǎn)生漏電流并造成圖像退化及不佳的裝置效能。當(dāng)像素尺寸縮減(例如，先進(jìn)的CIS)，暗電流的漏電容限(tolerance)也必須降低。
[0005]許多方法對于CIS中的像素區(qū)域及邏輯區(qū)域均采用單一的淺溝槽隔離。也即，像素區(qū)域及邏輯區(qū)域中淺溝槽隔離的深度為相同的。然而隨著CIS的像素尺寸越來越小，為了增大像素區(qū)域的感光面積以及降低像素的暗電流，像素區(qū)域所使用的淺溝槽隔離需要做的更淺。這樣像素區(qū)域所使用的淺溝槽隔離就與邏輯區(qū)域的淺溝槽隔離深度不一致。
[0006]因此，需要開發(fā)一種新的雙淺溝槽隔離的形成方法，以在同一個(gè)芯片上制作出兩種不同深度的淺溝槽隔離。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明解決的問題是提供一種雙淺溝槽隔離的形成方法，以在同一個(gè)芯片上制作出兩種不同深度的淺溝槽隔離，從而增大像素區(qū)域的感光面積并降低像素的暗電流。
[0008]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種雙淺溝槽隔離的形成方法，包括:
[0009]在基底表面形成氧化層和硬掩膜層，所述基底具有第一區(qū)域與第二區(qū)域；
[0010]刻蝕所述第一區(qū)域和第二區(qū)域上的所述硬掩膜層和氧化層，直至暴露出基底表面，所述第一區(qū)域被暴露的表面形成第一部分區(qū)域，所述第二區(qū)域被暴露的表面形成第二部分區(qū)域；
[0011]以所述硬掩膜層為掩膜，刻蝕所述第一部分區(qū)域形成第一淺溝槽，刻蝕所述第二部分區(qū)域形成第二淺溝槽；
[0012]保護(hù)第二淺溝槽，并以所述硬掩膜層為掩膜進(jìn)一步刻蝕所述第一淺溝槽形成第三淺溝槽。
[0013]可選的，于所述硬掩膜層表面形成第一光刻膠層，通過曝光、顯影、刻蝕和去膠暴露出所述基底表面，以形成所述第一部分區(qū)域與第二部分區(qū)域。
[0014]可選的，所述第一光刻膠層的厚度為:2000人?4000人。
[0015]可選的，所述硬掩膜層為:氮化硅或氮化硅與氮氧化硅的組合。
[0016]可選的，所述第三淺溝槽的深度為大于等于200nm小于等于400nm，第一淺溝槽、第二淺溝槽的深度為大于等于120nm小于等于200nm。
[0017]可選的，形成第一區(qū)域的第一淺溝槽與第二區(qū)域的第二淺溝槽的步驟為同時(shí)以硬掩膜層為掩膜刻蝕相同的深度。
[0018]可選的，形成所述第三淺溝槽的步驟包括，于所述硬掩膜層表面形成第二光刻膠層，通過曝光、顯影、刻蝕和去膠形成所述第三淺溝槽；所述第二光刻膠層同時(shí)保護(hù)所述第二區(qū)域。
[0019]可選的，所述第二光刻膠層的厚度為:大于等于5000A。
[0020]可選的，所述基底為半導(dǎo)體晶圓。
[0021]可選的，所述第一區(qū)域?yàn)檫壿媴^(qū)域，所述第二區(qū)域?yàn)橄袼貐^(qū)域。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0023]本發(fā)明的技術(shù)方案中，在基底表面形成氧化層和硬掩膜層，所述基底具有第一區(qū)域與第二區(qū)域；刻蝕所述第一區(qū)域和第二區(qū)域上的所述硬掩膜層和氧化層，直至暴露出基底表面，所述第一區(qū)域被暴露的表面形成第一部分區(qū)域，所述第二區(qū)域被暴露的表面形成第二部分區(qū)域；與現(xiàn)有方法不同的，本發(fā)明以所述硬掩膜層為掩膜，刻蝕所述第一部分區(qū)域形成第一淺溝槽，刻蝕所述第二部分區(qū)域形成第二淺溝槽；保護(hù)第二淺溝槽，并以所述硬掩膜層為掩膜進(jìn)一步刻蝕所述第一淺溝槽形成第三淺溝槽。本發(fā)明中采用所述硬掩膜層為掩膜用于刻蝕淺溝槽，能夠防止因光刻膠無法阻擋刻蝕作用而導(dǎo)致的淺溝槽形狀不穩(wěn)定，并且使各淺溝槽的尺寸均一性提高，各淺溝槽的形貌更好，從而增大像素區(qū)域的感光面積并降低像素的暗電流。此外，采用所述硬掩膜層為掩膜，還能夠消除光刻膠作為掩膜時(shí)產(chǎn)生的反應(yīng)副產(chǎn)物造成的缺陷，該缺陷在0.13 μ m以上技術(shù)時(shí)還不會造成較大的良率損失，但在
0.13 μ m以下，可能會造成較大的良率損失。
[0024]進(jìn)一步，第二淺溝槽的深度為大于等于120nm且小于等于200nm。一方面，如果第二淺溝槽的深度大于200nm，會造成像素區(qū)域中各結(jié)構(gòu)的制程難度增加，并且由于第二淺溝槽的深寬比通常為2:1至3:1，如果第二淺溝槽的深度增大，第二淺溝槽的寬度也隨之增大，導(dǎo)致淺溝槽隔離占用太多像素區(qū)域的面積，像素區(qū)域中的有效面積減小，相應(yīng)的圖像傳感器性能下降；而如果第二淺溝槽的深度小于120nm，則最終形成的淺溝槽隔離起不到相應(yīng)的絕緣隔離作用，同樣導(dǎo)致相應(yīng)的圖像傳感器性能下降。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1至圖4是第一種現(xiàn)有雙淺溝槽隔離的形成方法各步驟對應(yīng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖5至圖9是第二種現(xiàn)有雙淺溝槽隔離的形成方法各步驟對應(yīng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖10至圖12是第三種現(xiàn)有雙淺溝槽隔離的形成方法各步驟對應(yīng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖13至圖17是本發(fā)明實(shí)施例提供的雙淺溝槽隔離的形成方法各步驟對應(yīng)結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029]正如【背景技術(shù)】所述，像素區(qū)域所使用的淺溝槽隔離就與邏輯區(qū)域的淺溝槽隔離深度不一致。
[0030]為了制作相應(yīng)的雙淺溝槽隔離，現(xiàn)有的一種方法如圖1至4所示。
[0031]請參考圖1，提供基底100，基底100包括像素區(qū)域P和邏輯區(qū)域L。在基底100上形成氧化硅層110，在氧化硅層I1上形成氮化硅層120。
[0032]請參考圖2，在氮化硅層120上形成第一光刻膠層130，對第一光刻膠層130進(jìn)行曝光和顯影等工藝形成位于邏輯區(qū)域L上的開口(未標(biāo)注)，并采用具有開口的第一光刻膠層130為掩膜，刻蝕位于邏輯區(qū)域L上的氮化硅層120、氧化硅層110和基底100，從而形成位于邏輯區(qū)域L上的深度較大的第一淺溝槽140。
[0033]請參考圖3，去除圖2所示第一光刻膠層130以重新暴露氮化硅層120，并形成第二光刻膠層150再次覆蓋氮化硅層120。第二光刻膠層150填充滿圖2中形成的第一淺溝槽140，以保護(hù)第一淺溝槽140。對第二光刻膠層150進(jìn)行曝光和顯影等工藝形成位于像素區(qū)域P上的開口(未標(biāo)注)，并采用具有所述開口的第二光刻膠層150為掩膜，刻蝕位于像素區(qū)域P上的氮化硅層120、氧化硅層110和基底100，從而形成位于像素區(qū)域P上的深度較小的第二淺溝槽160。
[0034]請參考圖4，去除圖3所示第二光刻膠層150，從而重新暴露第一淺溝槽140。到此，形成深度較大的第一淺溝槽140和深度較小的第二淺溝槽160。后續(xù)再通過填充工藝，即可形成深度不同的雙淺溝槽隔離。
[0035]為了制作相應(yīng)的雙淺溝槽隔離，現(xiàn)有的另一種方法如圖5至9所示。
[0036]請參考圖5，提供基底200，基底200包括像素區(qū)域P和邏輯區(qū)域L。在基底200上形成氧化娃層210,在氧化娃層210上形成氮化娃層220。并在氮化娃層220上形成第一光刻膠層230，對第一光刻膠層230進(jìn)行曝光和顯影等工藝形成位于像素區(qū)域P和邏輯區(qū)域L上的開口(未標(biāo)注)，并采用具有開口的第一光刻膠層230為掩膜，刻蝕位于像素區(qū)域P和邏輯區(qū)域L上的氮化硅層220和氧化硅層210，從而形成位于邏輯區(qū)域L上的第一開口 240和位于像素區(qū)域P上的第二開口 250。
[0037]請參考圖6，去除圖5所示第一光刻膠層230。
[0038]請參考圖7，形成第二光刻膠層270覆蓋氮化硅層220，并對第二光刻膠層270進(jìn)行曝光和顯影等工藝，使第二光刻膠層270位于圖6所示第二開口 250上方的部分被去除，此時(shí)第二光刻膠層270填充滿第一開口 240,從而保護(hù)第一開口 240。然后以第二光刻膠層270為掩膜，沿圖6所示第二開口 250刻蝕基底200，從而形成位于像素區(qū)域P的深度較小的第一淺溝槽260。
[0039]請參考圖8，去除圖7所示第二光刻膠層270，并形成第三光刻膠層280再次覆蓋氮化硅層220，并對第三光刻膠層280進(jìn)行曝光和顯影等工藝，使第三光刻膠層280位于圖6所不第一開口 240上方的部分被去除,此時(shí)第三光刻膠層280填充滿第一淺溝槽260，從而保護(hù)第一淺溝槽260。然后以第三光刻膠層280為掩膜，沿圖6所示第一開口 240刻蝕基底200，從而形成位于邏輯區(qū)域L的深度較大的第二淺溝槽290。
[0040]請參考圖9，去除圖8所示第三光刻膠層280，從而重新暴露第一淺溝槽260。到此，形成深度較小的第一淺溝槽260和深度較大的第二淺溝槽290。后續(xù)再通過填充工藝，即可形成深度不同的雙淺溝槽隔離。
[0041]為了制作相應(yīng)的雙淺溝槽隔離，現(xiàn)有的另一種方法如圖10至12所示。
[0042]請參考圖10，提供基底300，基底300包括像素區(qū)域P和邏輯區(qū)域L。在基底300上形成氧化娃層310,在氧化娃層310上形成氮化娃層320。并在氮化娃層320上形成第一光刻膠層330，對第一光刻膠層330進(jìn)行曝光和顯影等工藝形成位于像素區(qū)域P和邏輯區(qū)域L上的開口(未標(biāo)注)，并采用具有開口的第一光刻膠層330為掩膜，刻蝕位于像素區(qū)域P和邏輯區(qū)域L上的氮化硅層320和氧化硅層310，從而形成位于邏輯區(qū)域L上的第一淺溝槽340和位于像素區(qū)域P上的第二淺溝槽350，并且第一淺溝槽340和第二淺溝槽350深度均較小。
[0043]請參考圖11，去除圖10所示第一光刻膠層330，然后在氮化硅層320上形成第二光刻膠層360，對第二光刻膠層360進(jìn)行曝光和顯影等工藝，以去除位于圖10所示第一淺溝槽340上方的光刻膠，此時(shí)第二光刻膠層360填充滿圖10所示第二淺溝槽350，以保護(hù)第二淺溝槽350。然后以第二光刻膠層360為掩膜，沿圖10所示第一淺溝槽340繼續(xù)刻蝕基底300，從而使第一淺溝槽340轉(zhuǎn)換成深度較大的第三淺溝槽370。
[0044]請參考圖12，去除圖11所示第二光刻膠層360，從而重新暴露第二淺溝槽350。到此，形成深度較小的第二淺溝槽350和深度較大的第三淺溝槽370。后續(xù)再通過填充工藝，即可形成深度不同的雙淺溝槽隔離。
[0045]然而，隨著IC制造工藝的發(fā)展，當(dāng)關(guān)鍵尺寸到達(dá)0.13 μ m以下時(shí)，上述三種方法均不適用于圖像傳感器中雙淺溝槽隔離的形成。這是因?yàn)?為了保證光刻工藝中的分辨率，關(guān)鍵尺寸越來越小，光刻工藝所用的光刻膠就需要越薄，因此，當(dāng)關(guān)鍵尺寸到達(dá)0.13 μ m以下時(shí)，相應(yīng)的光刻膠(厚度)已經(jīng)不足以阻擋刻蝕作用，如果此時(shí)仍然采用上述三種方法，都需要直接采用光刻膠作為掩膜刻蝕形成相應(yīng)的淺溝槽，而此時(shí)光刻膠無法阻擋刻蝕作用，因此，不僅會造成所形成的淺溝槽形狀不穩(wěn)定，各淺溝槽的尺寸不均一，各淺溝槽的形貌較差，而且還會造成結(jié)構(gòu)表面(例如氮化硅表面或基底表面)被刻蝕作用破壞，進(jìn)而導(dǎo)致器件漏電嚴(yán)重。
[0046]為此，本發(fā)明提供一種新的雙淺溝槽隔離的形成方法，所述方法在基底表面形成氧化層和硬掩膜層，所述基底具有第一區(qū)域與第二區(qū)域；刻蝕所述第一區(qū)域和第二區(qū)域上的所述硬掩膜層和氧化層，直至暴露出基底表面，所述第一區(qū)域被暴露的表面形成第一部分區(qū)域，所述第二區(qū)域被暴露的表面形成第二部分區(qū)域；與現(xiàn)有方法不同的，所述方法以所述硬掩膜層為掩膜，刻蝕所述第一部分區(qū)域形成第一淺溝槽，刻蝕所述第二部分區(qū)域形成第二淺溝槽；保護(hù)第二淺溝槽，并以所述硬掩膜層為掩膜進(jìn)一步刻蝕所述第一淺溝槽形成第三淺溝槽。由于采用所述硬掩膜層為掩膜，用于刻蝕第一淺溝槽和第二淺溝槽，因此，能夠防止因光刻膠無法阻擋刻蝕作用而導(dǎo)致的淺溝槽形狀不穩(wěn)定，并且使各淺溝槽的尺寸均一性提高，各淺溝槽的形貌更好。此外，采用所述硬掩膜層為掩膜，還能夠消除光刻膠作為掩膜時(shí)產(chǎn)生的反應(yīng)副產(chǎn)物造成的缺陷，該缺陷在0.13 μ m以上技術(shù)時(shí)還不會造成較大的良率損失，但在0.13 μ m以下,可能會造成較大的良率損失。
[0047]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說明。
[0048]本發(fā)明實(shí)施例提供一種雙淺溝槽隔離的形成方法，請結(jié)合參考圖13至圖17。
[0049]請參考圖13，在基底400表面形成氧化層411和硬掩膜層413，基底400具有第一區(qū)域A與第二區(qū)域B。
[0050]本實(shí)施例中，基底400為半導(dǎo)體晶圓。
[0051]半導(dǎo)體晶圓為用于集成電路制作所用的硅晶片。本實(shí)施例中，半導(dǎo)體晶圓具體用于制作圖像傳感器。所述圖像傳感器可以為前照式(front-side illuminated, FSI)傳感器，也可以是背照式(backside illuminated, BSI)傳感器。在FSI傳感器中，光線由娃晶片的前表面所發(fā)出，在BSI傳感器中，光線則由硅晶片的背表面所發(fā)出。
[0052]本實(shí)施例中，第一區(qū)域A為邏輯區(qū)域，第二區(qū)域B為像素區(qū)域。
[0053]像素區(qū)域(也可以稱為像素陣列區(qū))通常包括排列成陣列的像素(未示出)。其中每個(gè)像素可包括各種半導(dǎo)體器件(例如晶體管等)。像素區(qū)域也可以包括各種元件(元件亦為半導(dǎo)體器件)，例如光檢測器(未示出)等，例如光電二極管，光電二極管可以感測通往像素的光量并記錄光線的強(qiáng)度或亮度等等。像素區(qū)域可以用于吸收光線并產(chǎn)生光電荷或光電子，像素區(qū)域收集且聚積于光檢測器(例如光電二極管)的感光區(qū)，并可用于讀取所產(chǎn)生的光電子并將其轉(zhuǎn)成電子信號。像素區(qū)域內(nèi)的晶體管通常包括不同類型，例如重置(reset)晶體管、源跟隨晶體管、傳輸(transfer)晶體管等等。
[0054]邏輯區(qū)域通常包括邏輯電路及輸入端/輸出端，用以提供像素的操作環(huán)境以及提供像素與外部聯(lián)通支持。邏輯區(qū)域內(nèi)的電路可以包括晶體管、驅(qū)動像素、獲得信號電荷電路、模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器、形成輸出信號處理電路、電連接線以其他部件等等。
[0055]本實(shí)施例中，氧化層411的材料可以為氧化硅。氧化層411可以采用熱氧化方法或者化學(xué)氧化方法在晶圓表面直接形成。例如采用干法熱氧化方法形成氧化層411。氧化層411具有緩沖層的作用，即氧化層411可以用來減小后續(xù)形成的硬掩膜層413對晶圓的應(yīng)力。
[0056]本實(shí)施例中，硬掩膜層413為氮化硅或氮化硅與氮氧化硅的組合。硬掩膜層413可以采用低壓力化學(xué)氣相沉積法(LPCVD)形成。
[0057]請繼續(xù)參考圖13，于硬掩膜層413表面形成第一光刻膠層415。并且，本實(shí)施例還包括通過曝光和顯影等工藝，以在第一光刻膠層415形成開口(未標(biāo)注)。
[0058]本實(shí)施例中，形成具有所述開口的第一光刻膠層415的過程可以為:對晶圓(即基底400)進(jìn)行清洗、脫水和表面成底膜處理，之后可以采用旋轉(zhuǎn)涂膠方法在硬掩膜層413上形成光刻膠層，旋轉(zhuǎn)涂膠方法采用真空吸引法將晶圓吸在甩膠機(jī)的吸盤上，把具有一定粘度的光刻膠滴在基片的表面，再設(shè)定的轉(zhuǎn)速和時(shí)間甩膠；由于離心力的作用，光刻膠在晶圓表面均勻地展開，多余的光刻膠被甩掉，獲得一定厚度的光刻膠層；光刻膠層的厚度是由光刻膠的粘度和甩膠的轉(zhuǎn)速來控制；在旋轉(zhuǎn)涂膠后，對光刻膠層進(jìn)行軟烘；軟烘后，對光刻膠層進(jìn)行曝光和顯影，從而形成所述開口 ；在顯影之后，進(jìn)行堅(jiān)膜烘焙，最后還可以進(jìn)行檢查工序。對于采用深紫外光刻膠層，在曝光和顯影之間還可以增加一道烘焙工序。通過上述工序，形成具有所述開口的第一光刻膠層415。
[0059]請繼續(xù)參考圖13，刻蝕第一區(qū)域A和第二區(qū)域B上的硬掩膜層413和氧化層411，直至暴露出基底表面400，第一區(qū)域A被暴露的表面形成第一部分區(qū)域417，第二區(qū)域B被暴露的表面形成第二部分區(qū)域419。
[0060]本實(shí)施例中，可以沿第一光刻膠層415的上述開口刻蝕硬掩膜層413和氧化層411，從而形成第一部分區(qū)域417和第二部分區(qū)域419。
[0061]本實(shí)施例中，硬掩膜層413的材料為氮化硅或氮化硅與氮氧化硅的組合，氧化層411的材料為氧化硅，因此刻蝕硬掩膜層413和氧化層411采用的氣體可以為CF4、CHF3、SiF4和NF3中的一種或者多種。
[0062]本實(shí)施例中，第一光刻膠層415的厚度為:2000A?4000A。第一光刻膠層415用于形成位于第一區(qū)域A上的第一部分區(qū)域417和第二部分區(qū)域419，而第一部分區(qū)域417和第二部分區(qū)域419后續(xù)用于精度較高的淺溝槽隔離，因此，第一光刻膠層415的厚度需要較薄，即厚度在4000A以下，從而保證足夠的光刻分辨率。同時(shí)第一光刻膠層415的厚度需要保證第一部分區(qū)域417的形成，其厚度需要在2000A以上。此外，第一光刻膠層415的厚度還與像素區(qū)域的最小尺寸有關(guān)，像素區(qū)域的最小尺寸越小，要求第一光刻膠層415的厚度越小。例如當(dāng)像素區(qū)域的最小尺寸為80nm時(shí)，第一光刻膠層415的厚度需要控制在2000A?2500A，從而保證光刻分辨率達(dá)到所需要求。
[0063]請參考圖14，去除圖13所示的第一光刻膠層415。
[0064]本實(shí)施例中，可采用濕式剝除或等離子體灰化(ashing)來移除光刻膠。本實(shí)施例具體可以采用氧氣的等離子體刻蝕工藝去除第一光刻膠層415。
[0065]請參考圖15，以硬掩膜層413為掩膜，刻蝕第一部分區(qū)域417形成第一淺溝槽421，刻蝕第二部分區(qū)域419形成第二淺溝槽423。
[0066]本實(shí)施例中，形成第一部分區(qū)域417的第一淺溝槽421與形成第二部分區(qū)域419的第二淺溝槽423的步驟為:同時(shí)以硬掩膜層413為掩膜，對第一部分區(qū)域417和第二部分區(qū)域419刻蝕相同的深度。
[0067]本實(shí)施例中，第一部分區(qū)域417和第二部分區(qū)域419的組成為單晶硅，因此刻蝕第一部分區(qū)域417和第二部分區(qū)域419采用的氣體可以為F2、溴基氣體(例如Br2)或者氯基氣體(例如C12)等。
[0068]事實(shí)上，如果直接采用光刻膠層為掩模形成淺溝槽，不僅造成淺溝槽形狀不穩(wěn)定和各淺溝槽尺寸不均一問題，而且光刻膠在刻蝕過程中會產(chǎn)生小顆粒狀的副產(chǎn)物，這些副產(chǎn)物會落在所形成的淺溝槽表面，造成淺溝槽表面存在小立柱。隨著淺溝槽隔離尺寸的減小，這些小立柱的不利影響作用放大，導(dǎo)致淺溝槽隔離性能下降。而本實(shí)施例選擇在去除第一光刻膠層415之后，再采用硬掩膜層413為掩模，刻蝕形成第一淺溝槽421和第二淺溝槽423，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0069]1.防止因光刻膠層無法起到刻蝕保護(hù)作用而引起的淺溝槽形狀不穩(wěn)定問題和各淺溝槽尺寸不均一問題，形成形狀穩(wěn)定、形貌良好且尺寸更小更準(zhǔn)確的淺溝槽，從而保證最終形成的雙淺溝槽隔離性能良好，進(jìn)而保證采用此雙淺溝槽隔離的圖像傳感器中，像素區(qū)域的感光面積增大，并且像素的暗電流減??；
[0070]2.避免在刻蝕過程中因光刻膠的存在而產(chǎn)生副產(chǎn)物，消除淺溝槽表面的雜質(zhì)顆粒，防止淺溝槽形成過程中受到污染，提高淺溝槽隔離的性能；
[0071]3.防止晶圓表面受到破壞，從而防止器件發(fā)生漏電；
[0072]4.提高采用此方法形成的半導(dǎo)體產(chǎn)品的良率。
[0073]請參考圖16，形成第二光刻膠層425填充滿圖15所示第二淺溝槽423，從而保護(hù)第二淺溝槽423，并以硬掩膜層413為掩膜進(jìn)一步刻蝕第一淺溝槽421形成第三淺溝槽427。
[0074]本實(shí)施例中，第二光刻膠層425暴露第一淺溝槽421，因此第二光刻膠層425的形成過程可以為:在采用旋轉(zhuǎn)涂膠方法形成的光刻膠層后，對光刻膠層進(jìn)行曝光和顯影等工藝，從而去除位于第一淺溝槽421上方的光刻膠層,形成如圖16所不的第二光刻膠層425。
[0075]本實(shí)施例中，進(jìn)一步刻蝕第一淺溝槽421形成第三淺溝槽427所采用的氣體同樣可以為F2、溴基氣體(例如Br2)或者氯基氣體(例如C12)等。
[0076]本實(shí)施例中，第二光刻膠層425的厚度為:大于等于5000A。第二光刻膠層425用于在第二區(qū)域上形成第二部分區(qū)域419，為了保證形成第二部分區(qū)域419后，仍然有部分光刻膠保護(hù)第一區(qū)域A，特別設(shè)置第二光刻膠層425的厚度大于等于5000A,從而使第一區(qū)域A(即像素區(qū)域)得到良好保護(hù)。
[0077]請參考圖17，去除圖16所示的第二光刻膠層425，以重新暴露第二淺溝槽423。
[0078]本實(shí)施例中，第二光刻膠層425同樣可以采用濕式剝除或等離子體灰化移除。
[0079]到此，本實(shí)施例形成了深度較大的第三淺溝槽427和深度較小的第二淺溝槽423。
[0080]本實(shí)施例中，第三淺溝槽427的深度為大于等于200nm且小于等于400nm。第三淺溝槽427位于邏輯區(qū)域(即第一區(qū)域A)，其深度通常需要保證工作電壓較大的半導(dǎo)體器件的隔離作用，因此，其深度需要保證在200nm以上；同時(shí)，第三淺溝槽427如果太深，不僅造成工藝難度增加，而且還導(dǎo)致第二淺溝槽423的深度也隨之增加，因此，本實(shí)施例控制其深度在400nm以下。
[0081]本實(shí)施例中，第二淺溝槽423的深度為大于等于120nm且小于等于200nm。一方面，如果第二淺溝槽423的深度大于200nm，會造成像素區(qū)域(即第二區(qū)域B)中各結(jié)構(gòu)的制程難度增加，并且由于第二淺溝槽423的深寬比通常為2:1至3:1，如果第二淺溝槽423的深度增大，第二淺溝槽423的寬度也隨之增大，導(dǎo)致淺溝槽隔離占用太多像素區(qū)域的面積，像素區(qū)域中的有效面積減小，相應(yīng)的圖像傳感器性能下降；而如果第二淺溝槽423的深度小于120nm，則最終形成的淺溝槽隔離起不到相應(yīng)的絕緣隔離作用，同樣導(dǎo)致相應(yīng)的圖像傳感器性能下降。
[0082]圖中雖未顯示，在形成第三淺溝槽427和第二淺溝槽423之后，可以在第三淺溝槽427和第二淺溝槽423中沉積介電材料，從而形成完整的雙淺溝槽隔離。所述介電材料可以為氧化娃。具體的，可以通過采用高密度等離子體化學(xué)氣相沉積(high density plasmaCVD, HDP-CVD)來沉積氧化硅材料填充第三淺溝槽427和第二淺溝槽423。并且，在填充工藝之后，還可以采用平坦化工藝進(jìn)行修整或者去除不需要的膜層。例如可以利用化學(xué)機(jī)械研磨(chemical mechanical polishing, CMP)研磨各淺溝槽隔離表面，使各淺溝槽隔離表面齊平。
[0083]本實(shí)施例所提供的雙淺溝槽隔離的形成方法中，在形成第一淺溝槽421時(shí)和第二淺溝槽423時(shí)，選擇在去除光刻膠層之后，再對基底400進(jìn)行刻蝕，從而防止所形成的淺溝槽形狀出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，并防止所形成的各淺溝槽出現(xiàn)形貌不佳和尺寸不均一的問題，所形成的淺溝槽形狀穩(wěn)定，各淺溝槽形貌良好且尺寸更小更準(zhǔn)確。
[0084]雖然本發(fā)明披露如上，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】
1.一種雙淺溝槽隔離的形成方法，其特征在于，包括: 在基底表面形成氧化層和硬掩膜層，所述基底具有第一區(qū)域與第二區(qū)域； 刻蝕所述第一區(qū)域和第二區(qū)域上的所述硬掩膜層和氧化層，直至暴露出基底表面，所述第一區(qū)域被暴露的表面形成第一部分區(qū)域，所述第二區(qū)域被暴露的表面形成第二部分區(qū)域； 以所述硬掩膜層為掩膜，刻蝕所述第一部分區(qū)域形成第一淺溝槽，刻蝕所述第二部分區(qū)域形成第二淺溝槽； 保護(hù)第二淺溝槽，并以所述硬掩膜層為掩膜進(jìn)一步刻蝕所述第一淺溝槽形成第三淺溝槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙淺溝槽隔離的形成方法，其特征在于，于所述硬掩膜層表面形成第一光刻膠層，通過曝光、顯影、刻蝕和去膠暴露出所述基底表面，以形成所述第一部分區(qū)域與第二部分區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙淺溝槽隔離的形成方法，其特征在于，所述第一光刻膠層的厚度為:2000A?4000人。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙淺溝槽隔離的形成方法，其特征在于，所述硬掩膜層為:氮化硅或氮化硅與氮氧化硅的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙淺溝槽隔離的形成方法，其特征在于，所述第三淺溝槽的深度為大于等于200nm小于等于400nm，第一淺溝槽、第二淺溝槽的深度為大于等于120nm小于等于200nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙淺溝槽隔離的形成方法，其特征在于，形成第一區(qū)域的第一淺溝槽與第二區(qū)域的第二淺溝槽的步驟為同時(shí)以硬掩膜層為掩膜刻蝕相同的深度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙淺溝槽隔離的形成方法，其特征在于，形成所述第三淺溝槽的步驟包括，于所述硬掩膜層表面形成第二光刻膠層，通過曝光、顯影、刻蝕和去膠形成所述第三淺溝槽；所述第二光刻膠層同時(shí)保護(hù)所述第二區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的雙淺溝槽隔離的形成方法，其特征在于，所述第二光刻膠層的厚度為:大于等于5000A。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙淺溝槽隔離的形成方法，其特征在于，所述基底為半導(dǎo)體晶圓。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙淺溝槽隔離的形成方法，其特征在于，所述第一區(qū)域?yàn)檫壿媴^(qū)域，所述第二區(qū)域?yàn)橄袼貐^(qū)域。
【文檔編號】H01L27/146GK104201147SQ201410459326
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月10日
【發(fā)明者】王永剛, 李 杰 申請人:格科微電子（上海）有限公司