[发明专利]一种形成浅沟槽隔离的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种形成浅沟槽隔离的方法。

背景技术

目前，在0.13μm以上的半导体制造工艺中，光阻可以旋涂的比较厚，足够用来作为氮化硅(SiN)刻蚀和沟槽刻蚀的阻挡层。这种光阻掩膜法(Photoresist Mask)主要是通在氮化硅蚀刻步骤中产生碳基聚合物覆盖在侧壁来形成有源区顶端圆滑化(Top Corner Rounding)。

当技术推进到90nm及以下时，光阻作为整个浅沟道隔离(Shallow Trench Isolation，简称：STI)刻蚀程的阻挡层已经应用极限了，因此就产生了硬掩膜法(Hard Mask)，这种方法是在氮化硅(SiN)刻蚀之后，将剩余光阻原位去除，利用硬掩模(SiN)作为后续沟槽刻蚀的阻挡层进行刻蚀。它主要是通化学清洗对硬掩膜进行去除(SiN pull back)和炉管的沟道内壁隔离层氧化(Liner Oxidation)来形成有源区顶端圆滑化(Top Corner Rounding)。

图1a-1c为现有技术中使用硬掩膜法(Hard Mask)形成的有源区顶端圆滑化(Top Corner Rounding)浅沟道隔离的结构示意图。首先，一硅衬底11的表面上依次沉积衬垫氧化层12、氮化硅层和底部抗反射层，刻蚀底部抗反射层、氮化硅层以形成具有沟槽图案的剩余氮化硅层13和剩余底部抗反射层14；然后对衬垫氧化层12进行刻蚀，得到碳基聚合物15覆盖在剩余氮化硅层12’和剩余衬垫氧化层13侧壁上；再在碳基聚合物15保护下对硅衬底14刻蚀，从而在剩余硅衬底14’上形成浅沟道结构。但是，由于沟道线宽低于0.13μm时光阻层因为衬底散射与驻波效应，已不适合再做为刻蚀的阻挡层。

中国专利(CN103400795A)公开了一种浅沟槽隔离工艺，包括：提供衬底，所述衬底由下向上依次包括硅衬底，垫氧层和SiN层；对衬底进行光刻处理，形成第一道较浅沟槽；对所述第一道较浅沟槽进行圆角话处理，形成浅沟槽；在所述浅沟槽侧壁生成薄氧化层，并进行氧化物填充。该专利主要通刻蚀程的精确控制，就可以省掉硬掩模回刻工艺以及掩模回刻工艺后的清洗步骤，节省了工艺步骤，降低制造成本。

中国专利(CN101777493A)公开了一种硬掩膜层刻蚀方法，该刻蚀方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上依次形成有硬掩膜层；固化所述图形化光阻层；以固化后的图形化光阻层为掩膜，刻蚀所述底部抗反射层，以形成图形化底部抗反射层；以固化后的图形化光阻层和图形化底部抗反射层做掩膜，刻蚀硬掩膜层，以形成图形化硬掩膜层。该专利提高了刻蚀选择比，并确保刻蚀底部抗反射层后，固化后的图形化光阻层的侧壁较为光滑，提高了半导体期间的性能。

然而，目前工艺中形成的沟槽顶端尖角，沟槽顶端尖角会对后续的栅极氧化物均匀化产生较大影响。目前，主要是通化学清洗的SIN拉回和炉管的沟道内壁隔离层氧化来形成顶端圆滑，但是工艺可控性差、适应性不好。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种形成浅沟槽隔离的方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案为：

一种形成浅沟槽隔离的方法，包括以下步骤：

步骤S1，提供一半导体结构，所述半导体结构包括一硅衬底和按照从下至上的顺序依次形成于该硅衬底表面的衬垫氧化层、氮化硅层和底部抗反射层；

步骤S2，于所述底部抗反射层的表面涂布光刻胶后，经曝光、显影后，形成具有沟槽图案的光阻；

步骤S3，以所述光阻为掩膜对所述底部抗反射层进行刻蚀后，对该光阻和剩余的底部抗反射层进行线宽修正工艺；

步骤S4，以修正后的光阻和剩余的底部抗反射层为掩膜对所述氮化硅层进行刻蚀后，依次去除所述修正后的光阻和修正后剩余的底部抗反射层；

步骤S5，继续以剩余的氮化硅层为掩膜并采用含有聚合物的刻蚀气体对所述衬垫氧化层进行刻蚀，并于所述剩余的氮化硅层的部分侧壁、剩余的衬垫氧化层的侧壁以及所述硅衬底的部分表面形成一聚合物保护层后，以所述聚合物保护层为掩膜对所述硅衬底进行刻蚀形成浅沟槽隔离结构。

作为本发明所述方法的进一步改进，所述方法还包括S6，继续对所述已形成浅沟槽隔离结构的半导体结构进行化学清洗以去除所述聚合物保护层。