專(zhuān)利名稱：一種防止深溝絕緣工藝中產(chǎn)生空洞的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路制造工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種防止深溝絕緣工藝中產(chǎn)生
空洞的方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體集成電路工藝中，傳統(tǒng)的隔離技術(shù)是自對(duì)準(zhǔn)場(chǎng)氧化隔離技術(shù)，即以硬掩 膜掩蔽有源區(qū)，將場(chǎng)區(qū)的襯底硅暴露，然后用熱氧化的方法，產(chǎn)生隔離區(qū)氧化硅。這種方法 簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)，生產(chǎn)工藝成熟，缺點(diǎn)是會(huì)在有源區(qū)邊界形成'鳥(niǎo)嘴'區(qū)，實(shí)踐中，'鳥(niǎo)嘴'的尺 寸很難減少到0. 1 i！ m以下。因此，當(dāng)微電子工藝的特征尺寸減小到0. 25 ii m，場(chǎng)氧化工藝逐 漸被淺槽隔離技術(shù)(STI)工藝所代替。隨著技術(shù)的進(jìn)步，高頻器件、閃存器件、內(nèi)存器件對(duì) 隔離提出了更高的要求，絕緣硅技術(shù)和深溝隔離技術(shù)于是應(yīng)運(yùn)而生。 下面，請(qǐng)參考圖1至圖6，圖1至圖6是現(xiàn)有技術(shù)的深溝槽絕緣技術(shù)制造工藝，包 括圖1 :在襯底11上淀積氮化硅層12，形成有源區(qū)保護(hù)層；圖2 :使用光刻和干刻蝕技術(shù) 在所述襯底11上形成深溝槽；圖3 :使用光刻和干刻蝕技術(shù)在所述襯底上形成淺溝槽；圖 4 :在氮化硅層表面以及所述深溝槽和淺溝槽中淀積多晶硅絕緣材料13 ;圖5 :去除掉氮化 硅層12表面以及淺溝槽中的多晶硅絕緣材料；圖6 :在所述淺溝槽中淀積絕緣介質(zhì)(氧化 硅)14，進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨使淺溝槽表面平坦化。現(xiàn)有技術(shù)由于大量使用的多晶硅絕緣材料 會(huì)與襯底硅材料發(fā)生應(yīng)力匹配問(wèn)題，因而必須再使用刻蝕工藝去除淺溝中的多晶硅絕緣材 料，隨后結(jié)合氧化硅淀積，化學(xué)機(jī)械拋光，完成淺溝槽結(jié)構(gòu)制造，此外，由于溝刻蝕極易形成 尖角，尖角在后續(xù)的淀積工藝中會(huì)首先接合從而導(dǎo)致溝槽中產(chǎn)生大量的空洞，進(jìn)而降低絕 緣性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問(wèn)題是避免半導(dǎo)體溝槽中因溝槽側(cè)壁尖角的存在而導(dǎo)致溝槽中產(chǎn) 生大量的空洞。 本發(fā)明提供了一種防止深溝絕緣工藝中產(chǎn)生空洞的方法，所述方法包括以下步 驟步驟1 :在半導(dǎo)體基底上形成有源區(qū)保護(hù)層；步驟2 :刻蝕所述有源區(qū)保護(hù)層和半導(dǎo)體 基底以形成深溝槽；步驟3 :刻蝕所述有源區(qū)保護(hù)層以及半導(dǎo)體基底，以形成與所述深溝槽 相連通的淺溝槽；步驟4 :在所述深溝槽以及所述淺溝槽內(nèi)淀積絕緣介質(zhì)；步驟5 :進(jìn)行化 學(xué)機(jī)械研磨，使所述淺溝槽表面平坦化；所述方法在步驟3和步驟4之間，還包括以下步驟 步驟31 :對(duì)所述深溝槽的邊緣以及所述淺溝槽的邊緣采取高溫氧化工藝；步驟32 :進(jìn)行濕 法刻蝕，去除因所述高溫氧化工藝所形成的氧化硅。
可選的，所述絕緣介質(zhì)為非摻雜多晶硅、氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或碳化硅。
可選的，所述高溫氧化工藝的溫度范圍為900攝氏度至1300攝氏度。
可選的，所述深溝槽的深度范圍為1微米至10000微米。
可選的，所述淺溝槽的深度范圍為1納米至1微米。
可選的，在完成淀積絕緣介質(zhì)后，進(jìn)行退火處理。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種防止深溝絕緣工藝中產(chǎn)生空洞的方法具有以下優(yōu) 點(diǎn)本發(fā)明對(duì)溝槽側(cè)壁進(jìn)行高溫氧化，再去除高溫氧化所形成的氧化硅，從而消除了溝槽側(cè) 壁形成的尖角，避免了溝槽中產(chǎn)生大量的空洞，從而保證了溝槽的絕緣性能。


圖1至圖6為現(xiàn)有技術(shù)半導(dǎo)體深溝槽絕緣工藝示意圖； 圖7為本發(fā)明一種防止深溝絕緣工藝中產(chǎn)生空洞的方法的工藝流程圖； 圖8為本發(fā)明一種防止深溝絕緣工藝中產(chǎn)生空洞的方法的溝槽示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。 首先，請(qǐng)參考圖7，圖7為本發(fā)明一種防止深溝絕緣工藝中產(chǎn)生空洞的方法的工藝 流程圖，如圖所示，本發(fā)明包括以下步驟 步驟31 :在半導(dǎo)體基底上形成有源區(qū)保護(hù)層，實(shí)際操作中，是先在襯底硅上淀積 氧化層，比如淀積氧化硅層，之后在氧化層上淀積氮化硅層，本發(fā)明中所述的襯底為已經(jīng)在 硅片上淀積了氧化層的襯底； 步驟32 :刻蝕有源區(qū)保護(hù)層和半導(dǎo)體基底以形成深溝槽，一般使用氮化硅作為硬 掩膜，以各向異性(anisotropy)蝕刻法(干刻蝕)在半導(dǎo)體基底上定義陡峭的溝槽，所述 深溝槽的深度范圍為1微米至10000微米，優(yōu)選的，所述深溝槽的深度為500微米；
步驟33 :刻蝕所述有源區(qū)保護(hù)層以及半導(dǎo)體基底，以形成與所述深溝槽相連通的 淺溝槽，所述淺溝槽的深度范圍為1納米至1微米，優(yōu)選的，所述淺溝槽的深度為500納米；
步驟34 :對(duì)所述深溝槽的邊緣以及所述淺溝槽的邊緣采取高溫氧化工藝，所述高 溫氧化工藝的溫度范圍為900攝氏度至1300攝氏度，優(yōu)選的，所述高溫氧化工藝的溫度為 1100攝氏度，高溫氧化后，會(huì)將襯底內(nèi)溝槽側(cè)壁的硅以及氮化硅的表面氧化成氧化硅；
步驟34 :進(jìn)行濕法刻蝕，去除因所述高溫氧化工藝所形成的氧化硅，由于濕法刻 蝕具有各向異性的特點(diǎn)，因此不論淺溝槽或者深溝槽原先存在的尖角，都會(huì)因此被刻蝕掉， 形成比較圓滑的邊角，從而也就避免了溝槽內(nèi)空洞的形成，保證了溝槽隔離的性能；
步驟35 :在所述深溝槽淀積絕緣介質(zhì)， 一般是利用化學(xué)氣相沉淀(CVD)在氮化硅 層表面和所述深溝槽以及所述淺溝槽內(nèi)中填入絕緣介質(zhì)，所述絕緣介質(zhì)為非摻雜多晶硅、 氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或碳化硅，在實(shí)際操作中，為了使得淀積的絕緣介質(zhì)致密化，通常 會(huì)在淀積完成后進(jìn)行退火處理； 步驟36 :進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，使所述淺溝槽表面平坦化。 最后，請(qǐng)參考圖8，圖8為本發(fā)明一種防止深溝絕緣工藝中產(chǎn)生空洞的方法的溝槽 示意圖，從圖上可以看到氮化硅層22位于襯底21上，其中溝槽刻蝕已經(jīng)完成，經(jīng)過(guò)高溫氧 化再去除氧化硅后，溝槽中的夾角變得圓滑，從而避免了溝槽內(nèi)空洞的形成，保證了溝槽隔 離的性能。 雖然本發(fā)明己以較佳實(shí)施例披露如上，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(dòng)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)c
權(quán)利要求
一種防止深溝絕緣工藝中產(chǎn)生空洞的方法，所述方法包括以下步驟步驟1在半導(dǎo)體基底上形成有源區(qū)保護(hù)層；步驟2刻蝕所述有源區(qū)保護(hù)層和半導(dǎo)體基底以形成深溝槽；步驟3刻蝕所述有源區(qū)保護(hù)層以及半導(dǎo)體基底，以形成與所述深溝槽相連通的淺溝槽；步驟4在所述深溝槽以及所述淺溝槽內(nèi)淀積絕緣介質(zhì)；步驟5進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，使所述淺溝槽表面平坦化；其特征在于所述方法在步驟3和步驟4之間，還包括以下步驟對(duì)所述深溝槽的邊緣以及所述淺溝槽的邊緣采取高溫氧化工藝；進(jìn)行濕法刻蝕，去除因所述高溫氧化工藝所形成的氧化硅。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防止深溝絕緣工藝中產(chǎn)生空洞的方法，其特征在于所述 絕緣介質(zhì)為非摻雜多晶硅、氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或碳化硅。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防止深溝絕緣工藝中產(chǎn)生空洞的方法，其特征在于所述 高溫氧化工藝的溫度范圍為900攝氏度至1300攝氏度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防止深溝絕緣工藝中產(chǎn)生空洞的方法，其特征在于所述 深溝槽的深度范圍為1微米至10000微米。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防止深溝絕緣工藝中產(chǎn)生空洞的方法，其特征在于所述 淺溝槽的深度范圍為1納米至1微米。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防止深溝絕緣工藝中產(chǎn)生空洞的方法，其特征在于在完 成淀積絕緣介質(zhì)后，進(jìn)行退火處理。
全文摘要
本發(fā)明提供一種防止深溝絕緣工藝中產(chǎn)生空洞的方法，在半導(dǎo)體基底上形成有源區(qū)保護(hù)層；刻蝕所述有源區(qū)保護(hù)層和半導(dǎo)體基底以形成深溝槽；刻蝕所述有源區(qū)保護(hù)層以及半導(dǎo)體基底，以形成與所述深溝槽相連通的淺溝槽；對(duì)所述深溝槽的邊緣以及所述淺溝槽的邊緣采取高溫氧化工藝；進(jìn)行濕法刻蝕，去除因所述高溫氧化工藝所形成的氧化硅，在所述深溝槽以及所述淺溝槽內(nèi)淀積絕緣介質(zhì)；進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，使所述淺溝槽表面平坦化。本發(fā)明提供的方法使得溝槽邊角圓滑，避免了溝槽中產(chǎn)生大量的空洞，從而保證了溝槽的絕緣性能。
文檔編號(hào)H01L21/762GK101710575SQ20091019997
公開(kāi)日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者朱駿 申請(qǐng)人:上海集成電路研發(fā)中心有限公司