專(zhuān)利名稱(chēng)：一種可消除硅錐現(xiàn)象影響的雙硬掩膜cmp工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬集成電路工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可消除硅錐現(xiàn)象影響的雙硬掩膜CMP工藝。
實(shí)踐中，‘鳥(niǎo)嘴’的尺寸很難減少到0.1μm以下。因此，當(dāng)微電子工藝的特征尺寸減小到0.35μm，場(chǎng)氧化工藝逐漸被淺槽隔離技術(shù)(STI)工藝所代替。用硬掩膜的保護(hù)有源區(qū)，將場(chǎng)區(qū)刻槽，再用CVD的方法在槽中形成隔離介質(zhì)，如圖2所示STI工藝的優(yōu)點(diǎn)是明顯的，可以最有效的利用有源區(qū)的線寬，提高集程度。結(jié)合化學(xué)機(jī)械拋光工藝的STI技術(shù)可以做到極高的表面平坦化，增加后道布線的層數(shù)。但是，STI工藝也存在工藝復(fù)雜，不易控制的問(wèn)題。常見(jiàn)的有，STI氧化硅過(guò)磨削(Dishing)和有源區(qū)硬掩膜過(guò)磨削(Erosion)。
STI氧化硅過(guò)磨削(Dishing)問(wèn)題由于圖形密度的影響，CMP工藝在不同圖形區(qū)域的磨削速率不同，在有源區(qū)圖形密度較大的區(qū)域相對(duì)于密度較小的區(qū)域，磨削速度較低。因此當(dāng)有源區(qū)圖形密度較低的區(qū)域，有源區(qū)上淺槽隔離氧化硅已經(jīng)磨削完成，但圖形密度較高的區(qū)域?qū)⒂醒趸铓埩?。為了清除殘留氧化硅，CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)工藝需要一定時(shí)間的過(guò)磨削。這種過(guò)磨削會(huì)造成隔離槽中的氧化硅損失，槽寬增加，這種現(xiàn)象越嚴(yán)重，使氧化硅平面低于有源區(qū)平面。這就是‘Dising’現(xiàn)象。
STI有源區(qū)硬掩膜過(guò)磨削(Erosion)問(wèn)題在CMP工藝中，為保護(hù)有源區(qū)不受影響，需在有源區(qū)淀積硬掩膜層。雖然工藝中采用的漿料對(duì)硬掩膜有選擇性，但由于工藝過(guò)程中的機(jī)械作用，硬掩膜層也會(huì)有磨削現(xiàn)象，特別是如上所述的過(guò)磨削。因硬掩膜層需要支持整個(gè)過(guò)磨削過(guò)程，損失較為嚴(yán)重，尤其是在有源區(qū)圖形密度低的區(qū)域，有源區(qū)邊緣有可能被磨到從而導(dǎo)致器件的出現(xiàn)某些問(wèn)題。這就是‘Erosion’現(xiàn)象。
這兩種現(xiàn)象，都將導(dǎo)致隔離槽中的氧化硅降低，造成有源區(qū)邊緣暴露，門(mén)電壓降低，漏電增加，即導(dǎo)致所謂的‘Hump’效應(yīng)。如圖3所示。
為控制‘Dishing’和‘Erosion’現(xiàn)象，隔離槽保護(hù)硬掩膜工藝被引進(jìn)淺槽隔離技術(shù)中如圖4。即在隔離槽中介電材料生長(zhǎng)之后，淀積硬掩膜層，然后保留寬槽部分的硬掩膜，其余部分以刻蝕的方法除去。這樣在CMP工藝當(dāng)中，場(chǎng)保護(hù)硬掩膜可以起到阻止寬隔離槽中介電材料的損失，并且由于調(diào)整了硬掩膜圖形的密度，對(duì)Erosion現(xiàn)象起到了良好的抑制作用。
在隔離槽形成的工藝中，分為兩步進(jìn)行，即硬掩膜的刻蝕和硅槽的刻蝕。如圖4反映的工藝流程中，即在刻蝕硬掩膜過(guò)程中，若有硬掩膜顆粒殘留在硅表面，在后續(xù)的硅槽刻蝕過(guò)程將會(huì)在槽內(nèi)產(chǎn)生硅錐，這是由干法刻蝕的各向同性的性質(zhì)造成的。在填充隔離電介質(zhì)后，在槽區(qū)電介質(zhì)表面，硅錐的形狀將被保留，并且由于在寬槽區(qū)場(chǎng)保護(hù)硬掩膜的存在，在CMP工藝過(guò)程中，無(wú)法對(duì)硅錐進(jìn)行有效的平坦化，殘余的硅錐將會(huì)對(duì)后續(xù)的多晶硅布線工藝造成影響。
在刻蝕場(chǎng)保護(hù)硬掩膜工藝中，由于場(chǎng)保護(hù)硬掩膜是整塊留在隔離區(qū)上，阻止了CMP工藝對(duì)硅錐的平坦化效果。因此，本發(fā)明在場(chǎng)保護(hù)硬掩膜上做假結(jié)構(gòu)，既將硬掩膜設(shè)計(jì)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或島狀結(jié)構(gòu)，以降低在膜淺槽隔場(chǎng)CMP后遺留的缺陷密度。這種帶假結(jié)構(gòu)的硬掩膜可以降低硅錐形成的電介質(zhì)峰在CMP工藝中被硬掩膜遮蔽的可能性，同時(shí)不防礙硬掩膜層對(duì)隔離槽氧化硅的保護(hù)作用。
本發(fā)明中修正光刻場(chǎng)保護(hù)硬掩膜層工藝步驟的掩膜版，采用正版或反版光刻的方法，在寬槽結(jié)構(gòu)中形成網(wǎng)狀或島狀的硬掩膜圖形，如圖7所示假圖形。
本發(fā)明中，硬掩膜材料可以氮化硅、氮氧化硅、炭化硅材料。
本發(fā)明中，整塊硬掩膜網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的網(wǎng)口大小0.4μm-1.1μm，網(wǎng)口間距為0.4μm-1.1μm。
本發(fā)明中，整塊硬掩膜島狀結(jié)構(gòu)的大小為0.1μm-0.4μm，島間距離為0.4μm-1.1μm。
本發(fā)明通過(guò)硬掩膜層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單改變，可以比較簡(jiǎn)單地消除硅錐現(xiàn)象對(duì)淺槽隔離工藝技術(shù)的影響，提高多晶布線的成品率，也消除了由于硅錐現(xiàn)象而有可能產(chǎn)生的，對(duì)晶體管漏電擊穿等現(xiàn)象的影響。同時(shí)較為均勻的網(wǎng)狀或島狀硬掩膜圖形密度，有利于平坦化工藝的控制和效果。
圖2是淺槽隔離技術(shù)示意3a是有源區(qū)邊緣的物理結(jié)構(gòu)示意3b是有源區(qū)邊緣寄生晶體管對(duì)晶體管電性能的影響示意4是場(chǎng)保護(hù)氮化硅技術(shù)流程示意5是硅錐現(xiàn)象在工藝過(guò)程中的影響示意6是寬槽中場(chǎng)保護(hù)硬掩膜圖形修正示意7是光刻版在場(chǎng)區(qū)處的圖形示意圖附圖
標(biāo)號(hào)1為場(chǎng)氧化工藝的隔離區(qū)、2為場(chǎng)氧化工藝的‘鳥(niǎo)嘴’現(xiàn)象、3為淺槽隔離技術(shù)的場(chǎng)氧化硅、4為有源區(qū)邊緣的寄生晶體管、5為邊緣區(qū)的柵氧化硅、6為用以阻止寬槽內(nèi)的隔離氧化硅的dishing和小有源區(qū)的erosion的場(chǎng)保護(hù)氮化硅、7為表示表面顆粒、8為硅錐、9表示硬掩膜刻蝕工藝步驟、10表示隔離槽刻蝕工藝步驟、11表示隔離槽電介質(zhì)材料淀積工藝步驟、12表示場(chǎng)保護(hù)硬掩膜材料淀積工藝步驟、13表示場(chǎng)保護(hù)硬掩膜刻蝕工藝步驟、14表示CMP工藝步驟、15表示硬掩膜材料去除工藝步驟。
3、高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法，填充隔離槽電介質(zhì)。
4、二次氮化硅淀積。
5、場(chǎng)保護(hù)硬掩膜光刻，刻蝕，采用帶有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的掩膜版；產(chǎn)生隔離槽區(qū)域上網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的場(chǎng)保護(hù)硬掩膜。
6、氧化硅CMP工藝。
7、濕法刻蝕硬掩膜。
權(quán)利要求
1.一種在雙硬掩膜淺槽隔離技術(shù)CMP工藝，為保護(hù)寬隔離槽中的電介質(zhì)在工藝過(guò)程中不受損而淀積整塊硬掩膜，其特征在于上述的整塊硬掩膜通過(guò)采用正版或反版光刻的方法產(chǎn)生網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或島狀結(jié)構(gòu)，以降低在膜淺槽隔場(chǎng)CMP后遺留的缺陷密度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整塊硬掩膜，其特征在于所述的硬掩膜材料可采用氮化硅、氮氧化硅、炭化硅的材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整塊硬掩膜網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其特征在于所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的網(wǎng)口大小為0.4～1.1μm，網(wǎng)口間距0.4～1.1μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整塊硬掩膜島狀結(jié)構(gòu)，其特征在于所述島狀結(jié)構(gòu)的大小為0.1～0.4μm，島間距離0.4～1.1μm。
全文摘要
本發(fā)明是一種可消除硅錐現(xiàn)象影響的雙硬掩膜CMP工藝。淺槽隔離技術(shù)(STI)是隨著深亞微米集成電路技術(shù)的發(fā)展，而產(chǎn)生的一種新興的場(chǎng)區(qū)隔離技術(shù)。該技術(shù)具有特征尺寸小、集成度高、隔離效果好的特點(diǎn)。但是，該技術(shù)同時(shí)存在工藝復(fù)雜、控制困難的問(wèn)題，其中較為突出的是在CMP工藝中的Dishing和Erosion的問(wèn)題。為此開(kāi)發(fā)的場(chǎng)保護(hù)硬掩膜工藝，有效地解決了這兩個(gè)問(wèn)題。然而，又出現(xiàn)新的問(wèn)題，就是在刻蝕工藝步驟中，產(chǎn)生硅錐現(xiàn)象，由于硬掩膜的保護(hù)使CMP工藝無(wú)法有效修正。本發(fā)明提出采用帶有假結(jié)構(gòu)的硬掩膜的方法，在不損失硬掩膜的保護(hù)作用的條件下，提高對(duì)硅錐現(xiàn)象的修正。
文檔編號(hào)H01L21/76GK1396645SQ0211214
公開(kāi)日2003年2月12日 申請(qǐng)日期2002年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月20日
發(fā)明者金虎, 張征 申請(qǐng)人:上海華虹(集團(tuán))有限公司