专利名称：浅沟槽隔离制备方法
技术领域：
本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别涉及一种浅沟槽隔离制备方法。
背景技术：
浅沟道隔离(STI)是半导体集成电路领域中的重要结构，在浅沟道隔离模块中， 传统的工艺如果不加入氮化膜回刻的工艺，则在后面的HDP填充工艺中，会出现两种缺陷 1.STI的角上很容易形成空洞。由于在集成电路制造工艺中存在大量的湿法刻蚀氧化膜的 工艺，这个空洞在后续的工艺中很容易被不停的扩大。如果后续的工艺中还有氮化膜或者 多晶硅成长和刻蚀的工艺步骤，长在这个空洞中的膜几乎无法被刻蚀掉，形成残留；2.在 STI的角上很容易形成凹槽(divot)，造成后续的多晶硅成长往下搭，很容易形成寄生的电 路。于是，传统STI工艺中加入了氮化膜回刻工艺，可以达到让HDP填充到有源区的 效果，从而也能避免空洞。但是短时间氮化膜回刻工艺本身的工艺可控性比较差，比如仅 仅在相同的药液槽里，在H3P04分钟对氮化膜的刻蚀的差异可达到130A以上(从100入到 230人)，主要的原因在于H3P04药液的重复使用时间和较宽的药液温度控制(+/-5度)可 以导致短时间内磷酸对氮化膜刻蚀的较大差异。如图1所示，横坐标是磷酸中硅片处理批 次，由于氮化膜的刻蚀是完全裸露的，所以造成的影响为作为后续的CMP平坦化的停止层 (stop 1人yer)的片与片之间的厚度差异比较大，从而导致STI里面的HDP在平坦化处理 后，厚度差异也比较大，对器件的隔离作用影响比较大。另外，传统的氮化膜回刻工艺，由于磷酸直接接触硅基板，而硅基板往往是斥水性 的表面，造成磷酸在后续的清洗工艺中很难去除，形成大量缺陷。即，现有的氮化膜回刻工艺不稳定造成的氮化膜残膜量高度不均勻的问题，同时 还存在磷酸在硅基板表面处理后的缺陷问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种浅沟槽隔离制备方法为解决上述技术问题，本发明浅沟槽隔离制备方法的技术方案是，包括以下步 骤1)在硅衬底上依次成长衬底氧化膜、氮化膜和顶部氧化膜形成硬质掩膜层；2)刻蚀硬质掩膜层，到硅衬底上；3)采用光刻的方法进行浅沟槽刻蚀；4)以顶部氧化膜层作为掩膜层对氮化膜层进行侧向回刻；5)进行顶部氧化膜剥离和清洗；6)在浅沟槽内依次进行衬底氧化膜的成长和高密度等离子氧化膜的填充。作为本发明的进一步改进是，步骤3)中以步骤1)中的硬质掩膜层作为浅沟槽刻 蚀的掩膜层。
作为本发明另一种进一步改进是，步骤5)中的顶部氧化膜剥离和清洗分两步完 成，首先，用BOE或DHF剥离氧化膜，接着用氨水双氧水混合物加硫酸双氧水混合物进行清 洗。本发明在传统的硬质掩膜层上增加了一层顶部氧化膜，在对氮化膜进行回刻时可 以作为氮化膜的掩膜层，减少氮化膜回刻引起的高度不均勻的问题，并且避免在STI的角 上形成空洞。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明图1为氮化膜回刻造成的氮化膜损失变化和H3P04使用时间关系图；图2为本发明流程示意图；图3为本发明流程结构示意图。图中附图标记为1为硅基板，2为衬底氧化膜，3为氮化膜，4为顶部氧化膜，5为沟槽内衬底氧化膜， 6为等离子氧化膜。
具体实施例方式如图2所示，本发明浅沟槽隔离的制备方法，包括以下步骤首先，如图3a所示，在硅衬底1上依次成长衬底氧化膜2、氮化膜3和顶部氧化膜 4，这样在硅衬底1上形成硬质掩膜层。其中，衬底氧化膜2的厚度为100-200A、氮化膜3 的厚度为1000-2000A、顶部氧化膜4的厚度为50-500A。其中，以气相沉淀方法成长顶部
氧化膜。其次，如图3b所示，刻蚀硬质掩膜层，到硅衬底上。接着，如图3c所示，采用光刻的方法在硅衬底进行浅沟槽刻蚀，此时，以硬质掩膜 层作为浅沟槽刻蚀的掩膜层。然后，如图3d所示，采用体积比浓度为85%左右的磷酸，以顶部氧化膜层4作为掩 膜层对氮化膜层3进行侧向回刻。接着，如图3e所示，进行顶部氧化膜剥离和清洗。此处的顶部氧化膜剥离和清洗 可以分两步完成，首先，用BOE(氧化物蚀刻缓冲液)或DHF(稀释氢氟酸)剥离氧化膜，接 着用氨水双氧水混合物加硫酸双氧水混合物进行清洗。其中，BOE中包含NH4F和冊，其中 两者的体积比为NH4F HF在5 1至15 1之间。DHF中包含DI HF，其中两者的体 积比为DI HF在50 1至400 1之间、氨水双氧水混合物包括ΝΗ40Η、Η202和DI，其中 三者的体积比NH4OH H2O2 DI在1 1 5至1 6 40之间、硫酸双氧水混合物包 含H2SO4和H2O2，其中两者的体积比H2SO4 H2O2为4 ;1至20 1之间。或者，此处的顶部氧化膜剥离和清洗以硫酸双氧水+DHF+氨水双氧水混合物+盐 水双氧水混合物一步完成。硫酸双氧水包含H2SO4和H2O2，其中两者的体积比=H2SO4 H2O2 在4 1至20 1之间、DHF中包含DI和HF，其中两者的体积比为DI HF在50 1 至400 1之间、氨水双氧水混合物中包含ΝΗ40Η、Η202和DI，其中三者的体积比为 NH4OH H2O2 DI在1 1 5至1 6 40之间、盐水双氧水混合物包含NH40H、H2O2和DI，其中三者的体积比为=NH4OH H2O2 DI在1 1 5至1 6 40之间。最后，如图3f所示，在浅沟槽内依次进行衬底氧化膜的成长和高密度等离子氧化 膜的填充。由于本方法做过氮化膜回刻，高密度等离子可直接填充到有源区，避免了在浅沟 槽隔离的角上形成空洞，改善了高密度等离子的填充侧向形貌。本发明实现了氮化膜回刻的效果，即HDP可直接填充到有源区，避免了在STI的角 上形成空洞，改善了 HDP的填充侧向形貌，而且本方法避免了氮化膜刻蚀本身造成的垂直 氮化膜损失量的变化，从而使STI CMP(化学机械抛光)后的HDP的高度更加可控和均勻。 后续的氧化膜剥离和清洗过程可以清除磷酸直接接触硅基板造成的缺陷。
权利要求
一种浅沟槽隔离制备方法，其特征在于，包括以下步骤1)在硅衬底上依次成长衬底氧化膜、氮化膜和顶部氧化膜形成硬质掩膜层；2)刻蚀硬质掩膜层，到硅衬底上；3)采用光刻的方法进行浅沟槽刻蚀；4)以顶部氧化膜层作为掩膜层对氮化膜层进行侧向回刻；5)进行顶部氧化膜剥离和清洗；6)在浅沟槽内依次进行衬底氧化膜的成长和高密度等离子氧化膜的填充。
2.根据权利要求1所述的浅沟槽隔离制备方法，其特征在于，步骤1)中顶部氧化膜的 膜厚为50-500 A。
3.根据权利要求1所述的浅沟槽隔离制备方法，其特征在于，步骤1)中以气相沉淀方 法成长顶部氧化膜。
4.根据权利要求1所述的浅沟槽隔离制备方法，其特征在于，步骤3)中以步骤1)中的 硬质掩膜层作为浅沟槽刻蚀的掩膜层。
5.根据权利要求1所述的浅沟槽隔离制备方法，其特征在于，步骤4)中以磷酸对氮化 膜层进行侧向回刻。
6.根据权利要求1所述的浅沟槽隔离制备方法，其特征在于，步骤5)中的顶部氧化膜 剥离和清洗分两步完成，首先，用B0E或DHF剥离氧化膜，接着用氨水双氧水混合物加硫酸 双氧水混合物进行清洗。
7.根据权利要求1所述的浅沟槽隔离制备方法，其特征在于，步骤5)中的顶部氧化膜 剥离和清洗以按照下列排列顺序加入的硫酸双氧水+DHF+氨水双氧水混合物+盐水双氧水 混合物一步完成。
8.根据权利要求1所述的浅沟槽隔离制备方法，其特征在于，步骤5)中的顶部氧化膜 剥离和清洗以按照下列排列顺序加入的DHF+硫酸双氧水+氨水双氧水混合物+盐水双氧 水混合物一步完成。
9.根据权利要求1所述的浅沟槽隔离制备方法，其特征在于，步骤6)中等离子氧化膜 的填充到有源区。
全文摘要
本发明公开了一种浅沟槽隔离制备方法，包括以下步骤1.在硅衬底上依次成长衬底氧化膜、氮化膜和顶部氧化膜形成硬质掩膜层；2.刻蚀硬质掩膜层，到硅衬底上；3.采用光刻的方法进行浅沟槽刻蚀；4.以顶部氧化膜层作为掩膜层对氮化膜层进行侧向回刻；5.进行顶部氧化膜剥离和清洗；6.在浅沟槽内依次进行衬底氧化膜的成长和高密度等离子氧化膜的填充。本发明在传统的硬质掩膜层上增加了一层顶部氧化膜，在对氮化膜进行回刻时可以作为氮化膜的掩膜层，减少氮化膜回刻引起的高度不均匀的问题，并且避免在STI的角上形成空洞。
文档编号H01L21/311GK101894786SQ20091005728
公开日2010年11月24日 申请日期2009年5月20日 优先权日2009年5月20日
发明者姚嫦娲, 杨华 申请人:上海华虹Nec电子有限公司