专利名称：浅沟槽隔离方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造领域，特别涉及浅沟槽隔离方法。
背景技术：
浅沟槽隔离技术(Shallow Trench Isolation, STI)是一种器件隔离技术。浅 沟槽隔离结构制备的原理是将与浅沟槽对应的硅衬底表面刻蚀出沟槽，用化学气相沉积法 (Chemical Vapor D印osition，CVD)将二氧化硅(SiO2) ±真入所述沟槽中。随着半导体工艺进入深亚微米时代，0. 18微米以下的元件例如MOS电路的有源区 隔离层大多采用浅沟槽隔离技术来制作，在专利号为US7112513的美国专利中还能发现更 多关于浅沟槽隔离技术的相关信息。浅沟槽隔离技术的具体工艺包括在衬底上形成浅沟槽，所述浅沟槽用于隔离衬 底上的有源区，所述浅沟槽的形成方法可以为刻蚀工艺；在浅沟槽内填入介质，并在衬底 表面形成介质层，所述介质材料可以为氧化硅；对所述介质进行退火；用化学机械抛光法 (Chemical Mechanical Polishing, CMP)处理所述介质层。但是，现有的浅沟槽隔离技术形成的浅沟槽顶部的拐角一般比较陡直，请参考图 1，图1为采用现有技术在衬底100内形成浅沟槽101的示意图，采用现有技术形成的沟槽 101的拐角102比较陡直，从而使得填充隔离介质之后的所述沟槽101的隔离效果比较差。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种拐角具有一定弧度的沟槽隔离技术。为解决上述问题，本发明提供一种浅沟槽隔离方法，包括提供衬底；所述衬底上依次形成有衬垫氧化层，氮化硅层；所述衬垫氧化层和氮 化硅层内形成有暴露衬底的开口；对所述沟槽暴露出来的衬底进行氧化，形成扩散氧化层；去除所述扩散氧化层，形成第一沟槽；以所述氮化硅层为掩膜，刻蚀所述衬底，形成第二沟槽；在所述氮化硅层表面形成填充所述开口、第一沟槽和第二沟槽的填充氧化层；去除部分填充氧化层直至暴露出氮化硅层；去除所述氮化硅层和衬垫氧化层。可选的，所述扩散氧化层为从开口暴露的衬底位置开始沿衬垫氧化层逐渐变薄。可选的，所述扩散氧化层的形状为鸟嘴形状。可选的，所述扩散氧化层形成工艺为热氧化工艺。可选的，去除所述扩散氧化层的工艺为湿法去除工艺。可选的，刻蚀所述衬底形成第二沟槽的工艺为等离子体刻蚀工艺。可选的，形成填充所述开口、第一沟槽和第二沟槽的填充氧化层的工艺为化学气 相沉积工艺。
可选的，去除部分填充氧化层的工艺为化学机械抛光工艺。可选的，去除所述氮化硅层和衬垫氧化层的工艺为湿法去除工艺。与现有技术相比，本发明具有以下优点本发明提供的浅沟槽隔离方法先选用鸟 嘴效应形成沿扩散氧化层生成逐渐变薄的扩散氧化层，去除所述扩散氧化层形成具有弧度 顶部拐角第一沟槽，后续采用刻蚀工艺形成第二沟槽，本发明减少了刻蚀工艺形成的第二 沟槽深度，降低了刻蚀工艺难度，且所述第一沟槽具有弧度顶部拐角，提高了浅沟槽的隔离 效果。
通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目 的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按 实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。图1是现有的浅沟槽隔离技术形成的沟槽示意图；图2是本发明浅沟槽隔离方法的一实施例的流程示意图；图3至图9为本发明浅沟槽隔离方法的一实施例的过程示意图。
具体实施例方式现有的浅沟槽隔离技术形成的浅沟槽顶部的拐角一般比较陡直，从而使得填充隔 离介质之后的所述沟槽的隔离效果比较差。为此，本发明的发明人提供了一种浅沟槽隔离方法，包括提供衬底；所述衬底上依次形成有衬垫氧化层，氮化硅层；所述衬垫氧化层和氮 化硅层内形成有暴露衬底的开口；对所述沟槽暴露出来的衬底进行氧化，形成扩散氧化层；去除所述扩散氧化层，形成第一沟槽；以所述氮化硅层为掩膜，刻蚀所述衬底，形成第二沟槽；在所述氮化硅层表面形成填充所述开口、第一沟槽和第二沟槽的填充氧化层；去除部分填充氧化层直至暴露出氮化硅层；去除所述氮化硅层和衬垫氧化层。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以 很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况 下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表 示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是实例，其在此不应 限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。图2是本发明浅沟槽隔离方法的一实施例的流程示意图，图3至图9为本发明浅 沟槽隔离方法的一实施例的过程示意图。下面结合图2至图9对本发明的浅沟槽隔离方法 进行说明。步骤S101，提供衬底；所述衬底上依次形成有衬垫氧化层，氮化硅层；所述衬垫氧 化层和氮化硅层内形成有暴露衬底的开口。
参考图3，提供衬底200，所述衬底200用于为后续工艺提供平台，所述衬底200可 以选自N型硅衬底、P型硅衬底、绝缘层上的硅(SOI)等衬底。所述衬底100上依次形成有衬垫氧化层210，氮化硅层220。所述衬垫氧化层210材料选自SiO2，所述衬垫氧化层210为后续形成的氮化硅层 220提供缓冲层，具体地说，氮化硅层220直接形成到衬底上会在衬底表面造成位错，而衬 垫氧化层210形成在衬底200和氮化硅层220之间，避免了直接在衬底上形成氮化硅层220 会产生位错的缺点，并且衬垫氧化层210还可以作为后续刻蚀氮化硅层220步骤中的刻蚀 停止层。所述衬垫氧化层210可以为选用热氧化工艺形成。所述热氧化工艺工艺可以选用 氧化炉执行。所述氮化硅层220用于作为后续化学机械抛光工艺的停止层，所述氮化硅层220 形成工艺可以为现有的化学气相沉积工艺。在所述衬垫氧化层210和氮化硅层220内形成有暴露衬底的开口 201，所述开口 201的形成工艺可以现有的等离子体刻蚀工艺。步骤S102，对所述沟槽暴露出来的衬底进行氧化，形成扩散氧化层。参考图4，所述扩散氧化层230为氧化硅，所述扩散氧化层230可以为选用热氧化 工艺形成。所述热氧化工艺可以选用氧化炉执行。需要特别指出的是，由于鸟嘴效应，所述扩散氧化层230通过衬垫氧化层210的界 面扩散，从开口 201暴露的衬底100位置开始沿衬垫氧化层210生成逐渐变薄的扩散氧化 层230，逐渐变薄的扩散氧化层230的形状和鸟的嘴部形状类似。步骤S103，去除所述扩散氧化层，形成第一沟槽。参考图5，采用湿法去除工艺去除所述扩散氧化层230，所述湿法去除工艺可以采 用公知的氧化层化学试剂去除工艺，在这里不再赘述。需要特别指出的是，由于在形成所述扩散氧化层230时，扩散氧化层230通过衬垫 氧化层210的界面扩散，从开口 201暴露的衬底100位置开始沿扩散氧化层230生成逐渐 变薄的扩散氧化层230，逐渐变薄的扩散氧化层230的形状和鸟的嘴部形状类似，在去除所 述扩散氧化层230后，形成了具有弧度顶部拐角的第一沟槽202，所述第一沟槽202的顶部 拐角的弧度取决与于所述扩散氧化层230的厚度，所述扩散氧化层230越厚，形成的第一沟 槽202的顶部拐角的弧度的越大。步骤S104，以所述氮化硅层为掩膜，刻蚀所述衬底，形成第二沟槽。参考图6，所述刻蚀工艺可以为等离子体刻蚀工艺，形成第二沟槽203;在这里需 要特别指出的是，之前已经采用湿法去除工艺形成了所述第一沟槽202，在采用刻蚀工艺形 成第二沟槽203减少了需要刻蚀的深度，降低了步骤S104中的刻蚀工艺的难度。所述第一沟槽202和第二沟槽203用于隔离的衬底上的有源区(未图示)。步骤S105，在所述氮化硅层表面形成填充所述开口、第一沟槽和第二沟槽的填充 氧化层。参考图7，所述填充氧化层240为氧化硅，所述填充所述开口 201、第一沟槽202和 第二沟槽203的填充工艺可以参考现有的沟槽填充工艺，具体可以选用化学气相沉积工艺 形成填充所述开口、第一沟槽和第二沟槽的填充氧化层对0。
步骤S106，采用化学机械抛光去除部分填充氧化层直至暴露出氮化硅层。参考图8，去除所述位于氮化硅层220表面的填充氧化层M0，直至暴露出氮化硅 层220，所述去除工艺可以为化学机械抛光工艺，在这里不再赘述。步骤S107，去除所述氮化硅层和衬垫氧化层。参考图9，去除所述氮化硅层220和衬垫氧化层210，采用湿法去除工艺去除所述 氮化硅层220和衬垫氧化层210，需要特别指出的是，采用湿法去除工艺去除所述氮化硅层 220时，填充氧化层240并不会被去除，从而填充氧化层240形成比较高的台阶；后续采用 湿法去除工艺去除衬垫氧化层210会去除部分填充氧化层M0，但是由于所述填充氧化层 240形成比较高的台阶，在去除衬垫氧化层210后，填充氧化层240仍会填充所述第一沟槽 202和第二沟槽203，并会高于所述第一沟槽202。本发明提供的浅沟槽隔离方法先选用鸟嘴效应形成沿扩散氧化层230生成逐渐 变薄的扩散氧化层230，去除所述扩散氧化层230形成具有弧度顶部拐角第一沟槽202，后 续采用刻蚀工艺形成第二沟槽，本发明减少了刻蚀工艺形成的第二沟槽深度，降低了刻蚀 工艺难度，且所述第一沟槽202具有弧度顶部拐角，提高了浅沟槽的隔离效果。虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术 人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应 当以权利要求所限定的范围为准。
权利要求
1.一种浅沟槽隔离方法，其特征在于，包括提供衬底；所述衬底上依次形成有衬垫氧化层，氮化硅层；所述衬垫氧化层和氮化硅 层内形成有暴露衬底的开口；对所述沟槽暴露出来的衬底进行氧化，形成扩散氧化层；去除所述扩散氧化层，形成第一沟槽；以所述氮化硅层为掩膜，刻蚀所述衬底，形成第二沟槽；在所述氮化硅层表面形成填充所述开口、第一沟槽和第二沟槽的填充氧化层；去除部分填充氧化层直至暴露出氮化硅层；去除所述氮化硅层和衬垫氧化层。
2.如权利要求1所述的浅沟槽隔离方法，其特征在于，所述扩散氧化层为从开口暴露 的衬底位置开始沿衬垫氧化层逐渐变薄。
3.如权利要求2所述的浅沟槽隔离方法，其特征在于，所述扩散氧化层的形状为鸟嘴 形状。
4.如权利要求2所述的浅沟槽隔离方法，其特征在于，所述扩散氧化层形成工艺为热氧化工艺。
5.如权利要求1所述的浅沟槽隔离方法，其特征在于，去除所述扩散氧化层的工艺为 湿法去除工艺。
6.如权利要求1所述的浅沟槽隔离方法，其特征在于，刻蚀所述衬底形成第二沟槽的 工艺为等离子体刻蚀工艺。
7.如权利要求1所述的浅沟槽隔离方法，其特征在于，形成填充所述开口、第一沟槽和 第二沟槽的填充氧化层的工艺为化学气相沉积工艺。
8.如权利要求1所述的浅沟槽隔离方法，其特征在于，去除部分填充氧化层的工艺为 化学机械抛光工艺。
9.如权利要求1所述的浅沟槽隔离方法，其特征在于，去除所述氮化硅层和衬垫氧化 层的工艺为湿法去除工艺。
全文摘要
一种浅沟槽隔离方法，包括提供衬底；所述衬底上依次形成有衬垫氧化层，氮化硅层；所述衬垫氧化层和氮化硅层内形成有暴露衬底的开口；对所述沟槽暴露出来的衬底进行氧化，形成扩散氧化层；去除所述扩散氧化层，形成第一沟槽；以所述氮化硅层为掩膜，刻蚀所述衬底，形成第二沟槽；在所述氮化硅层表面形成填充所述开口、第一沟槽和第二沟槽的填充氧化层；去除部分填充氧化层直至暴露出氮化硅层；去除所述氮化硅层和衬垫氧化层。本发明提供的浅沟槽隔离方法形成的浅沟槽具有弧度顶部拐角，提高了浅沟槽的隔离效果。
文档编号H01L21/762GK102087990SQ20091025364
公开日2011年6月8日 申请日期2009年12月7日 优先权日2009年12月7日
发明者余心梅, 张明敏, 赵志勇, 邵永军 申请人:无锡华润上华半导体有限公司, 无锡华润上华科技有限公司