專利名稱：淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，尤其是一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)制作方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制造技術(shù)中，為了使在半導(dǎo)體襯底上制造的不同的半導(dǎo)體器件之間電絕 緣，通常在半導(dǎo)體襯底上的不同的半導(dǎo)體器件之間形成淺溝槽隔離區(qū)(STI)。STI的形成方 法通常包括首先在半導(dǎo)體襯底上刻蝕溝槽，在溝槽內(nèi)填充絕緣介質(zhì)，直到溝槽內(nèi)填充滿， 然后進(jìn)行快速熱處理(RTP)使絕緣介質(zhì)層更致密，使溝槽內(nèi)的絕緣介質(zhì)內(nèi)的應(yīng)力均勻分 布；接著進(jìn)行平坦化，去除半導(dǎo)體襯底上的絕緣介質(zhì)和溝槽頂部的絕緣介質(zhì)，直到露出半導(dǎo) 體襯底，使半導(dǎo)體襯底和溝槽頂部處于同一平面，從而形成STI。例如在
公開日為:2007年6月13日，公告號為“CN1979798”，名稱為“實(shí)現(xiàn)STI的 工藝方法”的中國專利申請中，公開了一種實(shí)現(xiàn)STI的工藝方法。另外，隨著集成電路的制作向超大規(guī)模集成電路發(fā)展，集成電路內(nèi)部的電路密度 越來越大，所包含的器件數(shù)量也越來越多，這種發(fā)展使得晶片表面無法提供足夠的面積來 制作所需的互連線。為了滿足元件縮小后的互連線需求，兩層及兩層以上的多層金屬互連 線的設(shè)計(jì)成為超大規(guī)模集成電路技術(shù)所通常采用的一種方法。目前，不同金屬層或者金屬 層與襯墊層的導(dǎo)通，是通過在金屬層與金屬層之間或者金屬層與襯墊層之間的介質(zhì)層中形 成一溝槽，在溝槽內(nèi)填入導(dǎo)電材料，形成互連結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的。在上述的工藝制造中都需要形成溝槽，因此形成的溝槽的特征尺寸就關(guān)系到最終 形成的產(chǎn)品的可靠性。現(xiàn)有的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)制作方法大概可包括，首先參考圖1A，在硅襯底1正反面 分別形成第一氧化層加和第二氧化層2b，接著在第一氧化層加上形成第一保護(hù)層3a并在 第二氧化層2b上形成第二保護(hù)層北；參考圖1B，在第一保護(hù)層3a上形成圖形化的光刻膠， 以光刻膠為掩?？涛g第一保護(hù)層3a、第一氧化層加和硅襯底1，形成淺溝槽隔離4 ；參考圖 1C，在硅襯底1和第一保護(hù)層3a上采用化學(xué)氣相沉積形成第三氧化層5 ；然后參考圖1D，使 用化學(xué)機(jī)械研磨平坦化第三氧化層5 ；參考圖1E，下一道工藝是需要將第一保護(hù)層3a和第 二保護(hù)層北移除，由于濕法刻蝕屬于各向同性即刻蝕在所有方向(橫向，縱向)同時刻蝕， 保護(hù)層刻蝕去除采用的濕法刻蝕方法，晶片浸泡在磷酸液體中，去除第一保護(hù)層3a和第二 保護(hù)層北。由于晶片浸泡在磷酸液體中需要35 40分鐘，以保證能夠徹底去除第一保護(hù) 層3a和第二保護(hù)層北。但是由于第一保護(hù)層3a經(jīng)過化學(xué)機(jī)械研磨工序后而比第二保護(hù) 層北的厚度薄，在第一保護(hù)層3a和第二保護(hù)層北刻蝕速率和刻蝕時間相同的條件下，使 得第三氧化層5與第一氧化層Ia交接的棱角處出現(xiàn)過度刻蝕現(xiàn)象而破壞第三氧化層5和 有源區(qū)結(jié)構(gòu)，影響半導(dǎo)體器件的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是使用一次濕法刻蝕法去除保護(hù)層時出現(xiàn)過度刻蝕現(xiàn)象，破壞淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)和硅襯底結(jié)構(gòu)而影響半導(dǎo)體器件的質(zhì)量。一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)制作方法，首先提供已形成硅襯底的晶片，在所述硅襯底的 正反面分別形成第一氧化層和第二氧化層，在所述第一氧化層和第二氧化層上分別形成第 一保護(hù)層和第二保護(hù)層；干法刻蝕第一保護(hù)層、第一氧化層和硅襯底；在所述第一保護(hù)層 和出露的硅襯底上淀積第三氧化層；第一次濕法刻蝕去除部分第二保護(hù)層；平坦化第三氧 化層至出露第一保護(hù)層；第二次濕法刻蝕去除第一保護(hù)層和第二保護(hù)層，形成淺溝槽隔離 結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，所述第一保護(hù)層和第二保護(hù)層均采用的工藝條件為采用低壓化學(xué)氣相 淀積在爐管內(nèi)形成第一保護(hù)層和第二保護(hù)層，材料為氮化硅材料，形成厚度為1000 2000埃。優(yōu)選的，所述第一氧化層和第二氧化層采用低壓化學(xué)氣相淀積在爐管內(nèi)形成，形 成的厚度為1000 2000埃，采用的材料均為氧化硅。優(yōu)選的，所述第一保護(hù)層和第二保護(hù)層采用低壓化學(xué)氣相淀積在爐管內(nèi)形成，形 成的厚度為1000 2000埃。優(yōu)選的，所述第三氧化層采用的化學(xué)氣相沉積的方法形成，形成的厚度為3000 5000埃，采用材料為氧化硅。優(yōu)選的，所述平坦化第三氧化層采用的化學(xué)機(jī)械研磨的方式。優(yōu)選的，所述第一次濕法刻蝕采用的工藝條件為采用對于氧化硅與氮化硅的刻 蝕選擇比不大于1 50的磷酸溶液，溫度160 165°C，刻蝕時間為8 15分鐘。優(yōu)選的，所述第二次濕法刻蝕采用的工藝條件為采用對于氧化硅與氮化硅的刻 蝕選擇比不大于1 50的磷酸溶液，溫度160 165°C，刻蝕時間為12 20分鐘。與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)通過二次濕法刻蝕去除第一保護(hù)層和 第二保護(hù)層，保證了同步徹底去除第一保護(hù)層和第二保護(hù)層時，避免了在現(xiàn)有技術(shù)中刻蝕 第一保護(hù)層過程中出現(xiàn)過度刻蝕現(xiàn)象，破壞淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)和硅襯底而影響半導(dǎo)體器件的 質(zhì)量。


圖IA至IE為現(xiàn)有淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)制作方法結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)制作方法的流程圖；圖3A至3F為本發(fā)明淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)制作方法的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例通過使用二次濕法蝕刻工序，刻蝕晶片上的保護(hù)層，防止晶片的保 護(hù)層當(dāng)僅使用一次濕法刻蝕法時出現(xiàn)過度刻蝕現(xiàn)象，破壞淺溝槽隔離和硅襯底結(jié)構(gòu)而影響 半導(dǎo)體器件的質(zhì)量。為使本發(fā)明的上述目的、特征與優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明 的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。圖2為本發(fā)明的制作流程圖，圖3A至3F為本發(fā)明淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)制作方法流程 圖。
參考附圖3A 3F，步驟S200，提供已形成硅襯底的晶片，在所述硅襯底的正反面 分別形成第一氧化層和第二氧化層，在所述第一氧化層和第二氧化層上分別形成第一保護(hù) 層和第二保護(hù)層；步驟S201，干法刻蝕第一保護(hù)層，第一氧化層和硅襯底形成淺溝槽隔離； 步驟S202，在所述第一保護(hù)層和淺溝槽隔離上淀積第三氧化層；步驟S203，第一次濕法蝕 刻，去除部分第二保護(hù)層；步驟S204，平坦化第三氧化層至出露第一保護(hù)層；步驟S205，第 二次濕法蝕刻去除第一保護(hù)層和第二保護(hù)層。本發(fā)明具體制作步驟如下步驟S200，提供已形成硅襯底的晶片，在所述硅襯底的正反面分別形成第一氧化 層和第二氧化層，在所述第一氧化層和第二氧化層上分別形成第一保護(hù)層和第二保護(hù)層。如圖3A所示，首先提供已形成硅襯底301的晶片，在所述硅襯底301的正反面通 過化學(xué)氣相淀積(CVD)分別形成第一氧化層30 和第二氧化層302b的晶片，接著將所述 晶片通過低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVD)在第一氧化層30 上形成第一保護(hù)層303a，在第二氧 化層302b下形成第二保護(hù)層30北。其中所述第一氧化層30 和第二氧化層302b采用材 料為氧化硅材料，厚度均為800 1000埃。所述第一保護(hù)層303a和第二保護(hù)層30 的采 用的為氮化硅材料，厚度可以為1000 2000埃，優(yōu)選為1150埃。氮化硅具有較高的硬度， 能夠保證在化學(xué)機(jī)械研磨的過程中作為研磨終止層防止晶片過度研磨。步驟S201，干法刻蝕第一保護(hù)層，第一氧化層和硅襯底形成淺溝槽隔離。如圖;3B所示，在第一保護(hù)層303a上形成一層光刻膠，通過曝光、顯影，接著干法刻 蝕露出硅襯底301形成淺溝槽隔離304。步驟S202，在所述第一保護(hù)層和淺溝槽隔離上淀積第三氧化層。如圖3C所示，通過化學(xué)氣相淀積在晶片正面形成第三氧化層305，第三氧化層305 在第一保護(hù)層303a上的厚度為1500 2200埃。步驟S203，第一次濕法蝕刻，去除部分第二保護(hù)層。如圖3D，使用刻蝕設(shè)備的保護(hù)蓋(未圖示)緊扣在第三氧化層305表面上，將晶片 放入磷酸溶液中浸泡進(jìn)行第一次濕法刻蝕。由于第三氧化層305被所述保護(hù)蓋保護(hù)，使得 在濕法蝕刻的過程僅刻蝕第二保護(hù)層30北?？涛g去除第二保護(hù)層的厚度為500 800埃， 采用對于氧化硅與氮化硅的刻蝕選擇比不大于1 50的磷酸溶液，溫度160 165°C，刻蝕 時間為8 15分鐘。步驟S204，平坦化第三氧化層至出露第一保護(hù)層。如圖3E所示，通過化學(xué)機(jī)械研磨將晶片的第三氧化層305表面平坦化。由于第一 保護(hù)層的303a采用的是氮化硅材料具有較高硬度的材料，所以化學(xué)機(jī)械研磨平坦至第一 保護(hù)層303a表面時氮化硅起到延緩研磨速度的作用。當(dāng)研磨完成后，第一保護(hù)層303a的 厚度為650埃，而第一保護(hù)層303a的上表面和第三氧化層305的上表面的高度差在200 300 埃。步驟S205，第二次濕法蝕刻去除第一保護(hù)層和第二保護(hù)層。如圖3F所示，以濕法蝕刻的方式將第一保護(hù)層303a和第二保護(hù)層30 去除，形 成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。采用對于氧化硅與氮化硅的刻蝕選擇比不大于1 50的磷酸溶液進(jìn) 行刻蝕，溫度160 165°C，刻蝕時間為12 20分鐘。在本發(fā)明淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)制作方法的上述實(shí)施方式中，通過二次濕法刻蝕去除第一保護(hù)層和第二保護(hù)層，保證了同步徹底去除第一保護(hù)層和第二保護(hù)層時，避免了在現(xiàn)有 技術(shù)中刻蝕第一保護(hù)層過程中出現(xiàn)過度刻蝕現(xiàn)象，破壞淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)和有源區(qū)而影響半 導(dǎo)體器件的質(zhì)量。 顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)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
1.一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)制作方法，首先提供已形成硅襯底的晶片，在所述硅襯底的正 反面分別形成第一氧化層和第二氧化層，在所述第一氧化層和第二氧化層上分別形成第一 保護(hù)層和第二保護(hù)層；干法刻蝕第一保護(hù)層，第一氧化層和硅襯底；在所述第一保護(hù)層和出露的硅襯底上淀積第三氧化層；第一次濕法刻蝕去除部分第二保護(hù)層；平坦化第三氧化層至出露第一保護(hù)層；第二次濕法刻蝕去除第一保護(hù)層和第二保護(hù)層，形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)制作方法，其特征在于，所述第一保護(hù)層和第 二保護(hù)層均采用的工藝條件為采用低壓化學(xué)氣相淀積在爐管內(nèi)形成第一保護(hù)層和第二保 護(hù)層，材料為氮化硅材料，形成厚度為1000 2000埃。
3.如權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)制作方法，其特征在于，第一氧化層、第二氧化 層和第三氧化層均采用氧化硅。
4.如權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)制作方法，其特征在于，所述第一氧化層和第 二氧化層采用低壓化學(xué)氣相淀積在爐管內(nèi)形成，形成的厚度均為1000 2000埃，采用的材 料為氧化硅。
5.如權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)制作方法，其特征在于，所述第三氧化層采用 的化學(xué)氣相沉積的方法形成，形成的厚度為3000 5000埃，采用材料為氧化硅。
6.如權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)制作方法，其特征在于，所述平坦化第三氧化 層采用的化學(xué)機(jī)械研磨的方式。
7.如權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)制作方法，其特征在于，所述第一次濕法刻蝕 采用的工藝條件為采用對于氧化硅與氮化硅的刻蝕選擇比不大于1 50的磷酸溶液，溫 度160 165°C，刻蝕時間為8 15分鐘。
8.如權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)制作方法，其特征在于，所述第二次濕法刻蝕 采用的工藝條件為采用對于氧化硅與氮化硅的刻蝕選擇比不大于1 50的磷酸溶液，溫 度160 165°C，刻蝕時間為12 20分鐘。
全文摘要
一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)制作方法，首先提供已形成硅襯底的晶片，在所述硅襯底的正反面分別形成第一氧化層和第二氧化層，在所述第一氧化層和第二氧化層上分別形成第一保護(hù)層和第二保護(hù)層；干法刻蝕第一保護(hù)層，第一氧化層和硅襯底；在所述第一保護(hù)層和出露的硅襯底上淀積第三氧化層；第一次濕法刻蝕去除部分第二保護(hù)層；平坦化第三氧化層至出露第一保護(hù)層；第二次濕法刻蝕去除第一保護(hù)層和第二保護(hù)層，形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。通過二次濕法刻蝕去除第一保護(hù)層和第二保護(hù)層，保證了同步徹底去除第一保護(hù)層和第二保護(hù)層時，避免了在現(xiàn)有技術(shù)中刻蝕第一保護(hù)層過程中出現(xiàn)過度刻蝕現(xiàn)象，破壞淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)和硅襯底而影響半導(dǎo)體器件的質(zhì)量。
文檔編號H01L21/762GK102130036SQ20101002270
公開日2011年7月20日 申請日期2010年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月12日
發(fā)明者劉佳磊, 胡亞蘭 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司