STI的填充方法与流程

本发明涉及半导体器件制造工艺领域，特别是指一种sti的填充方法。

背景技术：

浅槽隔离(sti)是在衬底上制作的晶体管有源区之间隔离区的一种常见工艺，硅片在完成清洗烘干之后，首先在表面形成一层氧化层，这层氧化层在硅片表面作为隔离层保护有源区在后续去掉氮化层的过程中免受化学玷污。

然后硅片被放入约750摄氏度高温的设备中，在设备的腔体中氨气和二氯硅烷反应，在硅片表面形成一薄层氮化硅，这层氮化硅在整个浅槽隔离形成过程中就两个作用：1，氮化硅是一层坚固的掩膜材料，有助于在浅槽隔离氧化物淀积过程中保护有源区，2，氮化硅可以在化学机械抛光这一步中充当抛光的阻挡材料，即研磨终止层。然后进行光刻及刻蚀，形成sti沟槽，使用干法离子刻蚀机刻蚀出沟槽，刻蚀机利用大功率的射频能量在真空反应腔室中将氟基或者氯基的气体离化。射频能量能分解分子，离化原子，使反应腔室中充满多种等离子体，这些等离子体通过物理刻蚀、化学刻蚀将硅片上定义的隔离区的硅移走，被刻蚀出的沟槽侧壁的角度要求在75到80度之间，沟槽倾斜的侧壁及圆滑的底面有助于提高填充的质量和隔离结构的电学特性。沟槽刻蚀完成之后需要先热氧化生长一层薄的氧化硅层，以减少侧壁上的刻蚀损伤，并使沟槽的拐角平滑一些。然后再淀积一层较厚的氧化硅，这层氧化硅通常采用高密度pecvd法。

基于目前半导体晶圆的需求急剧增加,需要用更好的方法来提升产能,增加晶圆的产出,目前stihdp填充是瓶颈。由于晶圆生产过程中的工艺特殊性，晶圆边缘的工艺容差较大的问题，在hdp填充过程中，因氧化物和氮化物之间有一个台阶，如图1所示，图中圆圈处在氧化硅层与氮化硅层之间形成一个台阶，导致位于晶圆边缘的sti在填充时，填充性会变差，导致填充不完整。填充不完整的晶圆在在化学机械研磨过程之后，未填满的地方就会形成空洞缺陷，该缺陷会造成内部存储失效，影响器件的正常工作。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种sti填充方法，。

为解决上述问题，本发明所述的一种sti填充方法，是在晶圆上进行sti的填充，在填充过程中，通过减少氮化物的刻蚀时间，增加填充过程中刻蚀的次数，以及减少sti的填充次数，来提高填充能力。

进一步的改进是，所述的通过减产氮化物的刻蚀时间，是通过控制氧化物和氮化物在同一平面，减少化学机械研磨之后造成的空洞缺陷，从而增大对sti填充的能力。

进一步的改进是，所述的通过控制氧化物和氮化物在同一平面，能防止填充因横向覆盖过快而造成sti填充过早封口。

进一步的改进是，通过增加填充过程中刻蚀的次数,淀积功率增强,减少循环淀积的次数,保持填充形貌不变来整体提升sti填充的时间,提升产能。

进一步的改进是，所述的氧化膜的刻蚀，采用hf酸进行湿法刻蚀。

进一步的改进是，所述的氮化物的刻蚀，采用磷酸进行湿法刻蚀。

进一步的改进是，所述的氧化物及氮化物的淀积，均采用hdp填充工艺。

本发明所述的sti填充方法，在sti的填充过程中，通过控制氮化物和氧化物的刻蚀速率，使氮化物和氧化物处在同一个平面上，增大浅槽隔离填充能力，减少浅沟槽空洞缺陷，从而增加填充能力的窗口来减少hdp淀积次数来提升产能。

附图说明

图1是现有的sti沟槽填充示意图，由于氮化物与氧化物的填充不一致，氧化物与氮化物的侧面不在一个平面上，形成台阶。

图2是本发明所示的sti沟槽填充示意图，控制氮化物与氧化物的侧面在同一平面上，使两层膜之间不再形成台阶，使填充完整不留空洞。

具体实施方式

由于sti填充过程中，氮化物和氧化物的速率不一致，在填充时氮化物和氧化物在横向上生长存在速率差，在侧面也就形成了台阶，这会导致在后期填充过程中台阶处形成空洞，以及sti开口处过早封口，对产品造成不利影响。

本发明所述的一种sti填充方法，是在晶圆上进行sti的填充，在hdp填充过程中，通过减少氮化物的刻蚀时间，同时增加填充过程中刻蚀的次数，以及减少sti的填充次数，来提高hdp的填充能力。

所述的通过减少氮化物的刻蚀时间，是通过通知刻蚀来使氧化物和氮化物的侧面在同一平面，由于氮化物的刻蚀速率相对较快，如果保持相同的刻蚀时间，那么氮化物的侧面与氧化物的侧面必然存在刻蚀的速率差，刻蚀得有快有慢，就形成了台阶。通过控制氮化物的刻蚀能防止hdp填充因横向覆盖过快而造成sti填充过早封口减少化学机械研磨之后造成的空洞缺陷，从而增大hdp填充的能力。

对于氧化膜的刻蚀，采用hf酸进行湿法刻蚀。

对于氮化物的刻蚀，采用磷酸进行湿法刻蚀。

增加刻蚀的次数，能更多地对氧化物及氮化物进行填充形貌的修正，更好地使氧化物及氮化物的侧面保持在同一层次，不形成台阶。

通过增加填充过程中刻蚀的次数,淀积功率增强,能减少循环淀积的次数,能够尽快地完成淀积，保持填充形貌不变来整体提升stihdp填充的时间,提升产能。

本发明将氮化物的刻蚀时间减少50％以上，保证氧化物和氮化物的侧面在同一层次上而无台阶形成，这样可以保证在填充过程中不会在氮化物和氧化物的侧面处形成空洞。而氮化物和氧化物的侧面需要与硅表面形成台阶，即氮化物与氧化物的侧面不能超出sti沟槽开口的范围，这样可以增加填充的开口面积，不会对开口形成遮挡，以提高sti沟槽内的填充能力。

从hdp填充完后切片数据来看,采用本发明工艺形成的sti开口处的顶角形貌(图2虚线圈注处)比常规工艺形成下的更加的光滑更易于填充,减少氮化物的刻蚀,消除在sti开口处的顶角处的驼峰和氮化物侧壁较低的梯度减少部区域更多的填充，能有效消除因空洞造成的缺陷，降低良率损失。

氮化物的刻蚀时间长短对缺陷的影响是非常明显的，经过实验，将氮化物的刻蚀时间减少50％能显著减少缺陷数量，而将氮化物的刻蚀时间增加50％后，晶圆上缺陷的数量又明显增多，说明氮化物的刻蚀时间长短是一个非常重要的工艺参数。后期的内部存储失效测试结果也验证了前述结论。

需要注意的是，本发明工艺中减少填充次数和增加填充过程中的刻蚀次数这两个条件是必须同时使用的,减少填充次数，比如减少了25％,由于是hdp填充工艺,次数减少同时也可以减少对侧壁的损伤。由于减少了填充次数,为了更好地填充,需要在每次的填充中双倍的刻蚀量来权衡原来的填充能力，本发明通过调整工艺参数，填充过程中氮化物与氧化物位于沟槽开口处的侧面不再形成台阶，那么hdp填充也就不会在造成空洞缺陷。

本发明所述的sti填充方法，在stihdp的填充过程中，通过控制氮化物和氧化物的刻蚀速率，使氮化物和氧化物处在同一个平面上，减少浅沟槽填充时的空洞缺陷，同时填充时保证开口的范围，增大浅槽隔离填充能力，减少hdp淀积次数来提升产能。

以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限定本发明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。