[发明专利]采用牺牲衬垫氧化层来改善浅沟隔离角部圆化的方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体集成电路制造领域，尤其涉及一种采用牺牲衬垫氧化层来改善浅沟隔离角部圆化的方法。

背景技术

浅沟隔离(STI，或浅沟槽隔离)广泛应用于先进的逻辑电路工艺中。浅沟隔离的优劣会直接影响到器件的特性，尤其是对于窄沟器件(narrow width device)更为显著。由于STI角部的氧化层厚度通常会比较薄，加之多晶硅电极会覆盖在这个区域，导致晶体管的阈值电压降低，这通常称之为“反窄沟效应”。为了避免上述情况的发生，常见的处理方式是将浅沟隔离角部圆化(即修饰成圆角)。常规的角部圆化方法为：干法刻蚀形成浅沟隔离后，采用湿法刻蚀衬垫氮化硅层下面的缓冲氧化层，形成切口；之后采用高温热氧化制备衬垫氧化层，形成角部圆化。这种常规的方法需要很好的控制高温热氧化工艺，但是仍然会出现角部不够圆化的情况。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种采用牺牲衬垫氧化层来改善浅沟隔离角部圆化的方法，采用该方法可以大大提高STI角部圆化轮廓。

为解决上述技术问题，本发明提供一种采用牺牲衬垫氧化层来改善浅沟隔离角部圆化的方法，包括如下步骤：

第一步，浅沟隔离刻蚀；

第二步，在浅沟隔离露出的硅表面生长一层牺牲衬垫氧化层；

第三步，牺牲衬垫氧化层剥离；

第四步，氮化硅开窗口；

第五步，在浅沟隔离露出的硅表面生长一层衬垫氧化层。

第一步具体为：在硅衬底上生长缓冲氧化层，在缓冲氧化层上沉积衬垫氮化硅层，然后刻蚀形成浅沟隔离。

第二步所述生长牺牲衬垫氧化层采用高温热氧化工艺，工艺温度为800-1000℃，该牺牲衬垫氧化层的厚度为100-250埃。

第三步所述牺牲衬垫氧化层剥离采用湿法刻蚀工艺，采用稀释的HF酸，浓度为10∶1-300∶1。

第三步所述牺牲衬垫氧化层剥离，在剥离牺牲衬垫氧化层的同时，刻蚀衬垫氮化硅层下面的缓冲氧化层，形成切口。

第四步采用湿法刻蚀工艺刻蚀衬垫氮化硅层。该湿法刻蚀工艺采用温度为130-160℃的热磷酸。

第五步所述生长衬垫氧化层采用高温热氧化工艺，工艺温度为800-1100℃，该衬垫氧化层的厚度为100-250埃。

和现有技术相比，本发明具有以下有益效果：相对于常规的角部圆化方法，该方法采用了先生长牺牲衬垫氧化层，然后剥离再重新生长衬垫氧化层，可以大大提高STI角部圆化轮廓。

附图说明

图1是本发明第一步完成后的STI结构示意图；

图2是本发明第二步完成后的STI结构示意图；

图3是本发明第三步完成后的STI结构示意图。

图4是本发明第四步完成后的STI结构示意图；

图5是本发明第五步完成后的STI结构示意图。

其中，1为硅衬底，2为缓冲氧化层，3为衬垫氮化硅层，4为牺牲衬垫氧化层，5为衬垫氧化层，6是切口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种采用牺牲衬垫氧化层来改善浅沟隔离角部圆化的方法，相对于常规的角部圆化方法，该方法采用了先生长牺牲衬垫氧化层，然后剥离再重新生长衬垫氧化层，可以大大提高STI角部圆化轮廓。其主要工艺流程如下：

第一步，STI刻蚀。这步采用常规的STI刻蚀工艺。如图1所示，在硅衬底1上生长缓冲氧化层2，在缓冲氧化层2上再沉积衬垫氮化硅层3，然后刻蚀形成STI；

第二步，牺牲衬垫氧化层生长。这步工艺采用高温热氧化工艺，如图2所示，在露出的硅表面生长一层牺牲衬垫氧化层4。该步骤采用的工艺温度为800-1000℃，该牺牲衬垫氧化层4的厚度为100-250埃。

第三步，牺牲衬垫氧化层剥离。这步工艺采用湿法刻蚀，采用稀释的HF酸，浓度为10∶1-300∶1(水∶HF酸)。如图3所示，在剥离牺牲衬垫氧化层4的同时，可以刻蚀衬垫氮化硅层3下面的缓冲氧化层2，形成切口6(undercut)，这个切口6可以进一步改善后续氧化层生长时的角部圆化。

第四步，衬垫氮化硅层3开窗口，见图4。这步工艺采用湿法刻蚀氮化硅，通常是采用温度为130到160摄氏度的热磷酸。由于STI开槽处的窗口更大了，可以提高后续工艺填沟的能力。

第五步，衬垫氧化层生长。如图5所示，在露出的硅表面生长一层衬垫氧化层5。这步工艺采用高温热氧化工艺，生长真正的衬垫氧化层。该步骤采用的工艺温度为800-1100℃，衬垫氧化层5的厚度为100-250埃。

上述工艺参数可以根据相应的控制和产能进行优化调整。