改善浅沟槽隔离研磨凹陷的方法与流程

本发明涉及半导体，特别是涉及一种改善浅沟槽隔离研磨凹陷的方法。

背景技术：

1、在aa(有源区)harp(高深宽比工艺)淀积之后，由于原始aa与sti(浅沟槽隔离)之间明显的高度差，通常会导致aa上和sti上出现明显的高度差，如图1所示，这种高度差在inline(在线监控)上可以通过delta thk(在沟槽上、氮化层上的氧化膜高度差)来衡量，当delta thk越小，则表明aa上和sti上高度差越大，在研磨氧化膜后会形成凹陷。

2、如何改善研磨凹陷问题一直被广泛探讨，通常的做法是选择合适的cmp slurry(化学机械平坦化研磨液)，通过选择合适的氧化物与sin的研磨刻蚀速率可以一定程度改善研磨凹陷问题，但是研磨液的选择往往存在一定程度限制，无法短时间内获得理想刻蚀速率的研磨液。

3、为解决上述问题，需要提出一种新型的改善浅沟槽隔离研磨凹陷的方法。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种改善浅沟槽隔离研磨凹陷的方法，用于解决现有技术中研磨氧化膜后会形成凹陷，研磨液的选择往往存在一定程度限制，无法短时间内获得理想刻蚀速率的研磨液的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种改善浅沟槽隔离研磨凹陷的方法，包括：

3、步骤一、提供衬底，在所述衬底上形成牺牲氧化层以及位于所述牺牲氧化层上的氮化层；

4、步骤二、利用光刻、刻蚀在所述氮化层、所述牺牲氧化层以及下方的所述衬底上形成沟槽，在所述沟槽上形成衬垫氧化层；

5、步骤三、利用h2电离的等离子体处理所述衬垫氧化层以及所述氮化层的表面，以增加所述沟槽中硅和氧化硅界面的-oh键，使得氧化膜在所述沟槽中的生长速率增加；

6、步骤四、形成填充所述沟槽的氧化膜，使得所述沟槽上与所述氮化层的所述氧化膜的高度差为目标值；

7、步骤五、对所述氧化膜进行退火处理，之后研磨所述氧化膜至所述氮化层上形成浅沟槽隔离。

8、优选地，步骤一中的所述衬底包括块状半导体衬底或绝缘体上硅(soi)衬底。

9、优选地，步骤一中的所述衬底上还形成有外延层，在所述外延层上形成牺牲氧化层以及位于所述牺牲氧化层上的氮化层；步骤二中的所述沟槽形成于所述外延层上。

10、优选地，步骤二中的所述刻蚀的方法为干法刻蚀。

11、优选地，步骤二中利用热氧化法形成所述衬垫氧化层。

12、优选地，步骤三中利用h2电离的等离子体处理所述衬垫氧化层的工艺条件为：h2的压力为2-3torr，h2的气体流量为400-450sccm，处理时间为20-60s。

13、优选地，步骤四中利用化学气相沉积的方法形成所述氧化膜。

14、优选地，步骤四中利用teos和氧气反形成所述氧化膜，所述-oh键用于提高所述teos的活性。

15、优选地，步骤五中的所述研磨的方法为化学机械平坦化研磨。

16、优选地，步骤五中的所述退火处理包括蒸汽退火和干法退火。

17、如上所述，本发明的改善浅沟槽隔离研磨凹陷的方法，具有以下有益效果：

18、本发明在不改变现有工艺条件基础上，通过增加一道h2等离子体处理可以有效改善浅沟槽隔离研磨凹陷的问题。

技术特征：

1.一种改善浅沟槽隔离研磨凹陷的方法，其特征在于，至少包括：

2.根据权利要求1所述的改善浅沟槽隔离研磨凹陷的方法，其特征在于：步骤一中的所述衬底包括块状半导体衬底或绝缘体上硅(soi)衬底。

3.根据权利要求1所述的改善浅沟槽隔离研磨凹陷的方法，其特征在于：步骤一中的所述衬底上还形成有外延层，在所述外延层上形成牺牲氧化层以及位于所述牺牲氧化层上的氮化层；步骤二中的所述沟槽形成于所述外延层上。

4.根据权利要求1所述的改善浅沟槽隔离研磨凹陷的方法，其特征在于：步骤二中的所述刻蚀的方法为干法刻蚀。

5.根据权利要求1所述的改善浅沟槽隔离研磨凹陷的方法，其特征在于：步骤二中利用热氧化法形成所述衬垫氧化层。

6.根据权利要求1所述的改善浅沟槽隔离研磨凹陷的方法，其特征在于：步骤三中利用h2电离的等离子体处理所述衬垫氧化层的工艺条件为：h2的压力为2-3torr，h2的气体流量为400-450sccm，处理时间为20-60s。

7.根据权利要求1所述的改善浅沟槽隔离研磨凹陷的方法，其特征在于：步骤四中利用化学气相沉积的方法形成所述氧化膜。

8.根据权利要求7所述的改善浅沟槽隔离研磨凹陷的方法，其特征在于：步骤四中利用teos和氧气或臭氧反形成所述氧化膜，所述-oh键用于提高所述teos的活性。

9.根据权利要求1所述的改善浅沟槽隔离研磨凹陷的方法，其特征在于：步骤五中的所述研磨的方法为化学机械平坦化研磨。

10.根据权利要求1所述的改善浅沟槽隔离研磨凹陷的方法，其特征在于：步骤五中的所述退火处理包括蒸汽退火和干法退火。

技术总结
本发明提供一种改善浅沟槽隔离研磨凹陷的方法，提供衬底，在衬底上形成牺牲氧化层以及位于牺牲氧化层上的氮化层；利用光刻、刻蚀在氮化层、牺牲氧化层以及下方的衬底上形成沟槽，在沟槽上形成衬垫氧化层；利用H2电离的等离子体处理衬垫氧化层以及氮化层的表面，以增加沟槽中硅和氧化硅界面的‑OH键，使得氧化膜在沟槽中的生长速率增加；形成填充沟槽的氧化膜，使得沟槽上与氮化层的氧化膜的高度差为目标值；对氧化膜进行退火处理，之后研磨氧化膜至氮化层上形成浅沟槽隔离。本发明在不改变现有工艺条件基础上，通过增加一道H2等离子体处理可以有效改善浅沟槽隔离研磨凹陷的问题。

技术研发人员：胡敏,朱作华
受保护的技术使用者：华虹半导体（无锡）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10