專利名稱：Sti結構的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種淺溝槽隔離結構的制備方法。
背景技術：
淺溝槽隔離技術(ShallowTrench Isolation)是一種在超大規模集 成電路中廣泛使用的器件隔離技術。由于STI工藝制備的隔離結構本身具 所占面積相對較小的優勢，成為先進制程所采用的主^E器件隔離結構。STI 結構制備的原理是局部的把硅襯底表面刻蝕開，然后用CVD (化學氣相淀 積法)法把Si02填入所挖開的溝槽中。目前通用的制備流程為(1)在 襯底上生長襯墊氧化層(為氧化硅)，接著淀積硬掩膜層；(2)光刻膠涂 布和曝光顯影(見圖la); (3)硬掩膜(氮化硅材料)層刻蝕(見圖lb)
及去除光刻膠(見圖1C); (4)干法刻蝕，在硅襯底上形成溝槽(見圖Id);
(6)在溝槽內側熱生長墊層氧化層；(7)HDP氧化層填充溝槽(見圖le);
(8)化學機械研磨(見圖If)和硬掩膜層去除(見圖lg)。這樣，在硅 片的非有源區就形成了氧化層(oxide)的隔離區。按照上述傳統的淺溝 槽工藝制備的淺溝槽結構中，會在硅平面和STI結構處形成一個相對陡直 的角凹槽，容易在后面的刻蝕工藝中形成殘膜(即刻蝕不完,)。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種STI結構的制備方法，其能使制 備出的STI結構和硅平面處形成一個相對平緩的角凹槽。為解決上述技術問題，本發明的STI結構的制備方法，將其中的硬掩
膜的刻蝕分為前段刻蝕和后段刻蝕，在后段刻蝕中改變刻蝕參數使側向性 刻蝕增強，從而在硬掩膜底部形成斜切口結構。
采用本發明的制備方法，其通過在硬掩膜刻蝕中在硬掩膜底部形成斜
切口結構，可以使最終制備的STI結構具有相對平緩圓滑的角凹槽，此平 滑的角凹槽避免了其后工藝在此處形成薄膜殘留，大幅提高了淺溝槽后續 相關刻蝕制程的工藝窗口。
下面結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明
圖la至圖lg為現有技術中STI結構的制備流程結構示意圖2為本發明的制備方法流程圖3a至圖3h為本發明的制備流程結構示意圖。
具體實施例方式
本發明的STI結構的制備方法，主要分為以下六大步驟(見圖2):
(1) 襯底上淀積氧化硅和硬掩膜層。先在硅襯底上淀積一氧化硅，后 在其上淀積硬掩膜層，常見的硬掩膜層材料為氮化硅，用于在刻蝕過程中 保護有源區的硅襯底。
(2) 光刻膠涂布和光刻曝光定義出淺溝槽區域(見圖3a),工藝參數 與現有技術相同。
(3) 分兩步刻蝕氮化硅，分別為前段刻蝕和后段刻蝕，刻蝕工藝為干 法刻蝕，前段刻蝕形成相對垂直的刻蝕圖形(見圖3b)，后段刻蝕改變了 刻蝕參數，使側向刻蝕增強(即對邊緣的刻蝕作用加大)，最終在氮化硅底部形成底切口的形狀(見圖3c)，后去除光刻膠(見圖3d)。 一個具體 的氮化硅的干法刻蝕采用雙功率源刻蝕設備，包含上部電源功率和偏轉功 率，具體刻蝕參數設置為前段刻蝕中，腔體壓力為10 50毫托，上部電 源功率為300 850W，偏轉功率為55 250W，碳氟系氣體(如CHF3， CF4， CH2F2， CH3F)流量為50 250sccm;后段刻蝕的刻蝕參數壓力為40 100毫托， 上部電源功率為600 900W，偏轉功率為40w 100W，碳氟系氣體(如CHF3， CF4， CH2F2， CH3F)流量為10 300sccm。后段刻蝕中刻蝕掉的厚度為小于硬 掩膜厚度的50%。
(4) 干法刻蝕形成淺溝槽(見圖3e)。
(5) 用HDPCVD工藝淀積HDP氧化硅填充淺溝槽(見圖3f)，在HDP氧化 硅淀積前一般有先用熱氧化法在溝槽內生長一層氧化硅(圖中未示出)。
(6) CMP (化學機械研磨)研磨HDP氧化硅至氮化硅表面(見圖3g)， 隨后去除氮化硅(見圖3h)，最終形成一個比較平緩的角凹槽。
權利要求
1、一種STI結構的制備方法，包括硬掩膜的刻蝕步驟，其特征在于所述硬掩膜刻蝕分前段刻蝕和后段刻蝕，在所述后段刻蝕中改變刻蝕參數使側向性刻蝕增強，從而在硬掩膜底部形成斜切口結構。
2、 按照權利要求l所述的制備方法，其特征在于所述的硬掩膜刻蝕 為干法刻蝕。
3、 按照權利要求2所述的制備方法，其特征在于所述刻蝕采用雙 功率源刻蝕設備，包含上部電源功率和偏轉功率，所述前段刻蝕的刻蝕參數刻蝕腔體壓力為10 50毫托，上部電源功率為300 850W，偏轉功 率為55 250W，碳氟系氣體流量為50 250sccm;所述后段刻蝕的刻蝕參 數壓力為40 100毫托，上部電源功率為600 900W，偏轉功率為40w IOOW，碳氟系氣體流量為10 300sccm。
4、 按照權利要求2或3所述的制備方法，其特征在于所述的后段 刻蝕中刻蝕掉的厚度為小于硬掩膜厚度的50%。
全文摘要
本發明公開了一種STI結構的制備方法，包括硬掩膜的刻蝕步驟，該硬掩膜刻蝕分前段刻蝕和后段刻蝕，在后段刻蝕中改變刻蝕參數使側向性刻蝕增強，從而在硬掩膜底部形成斜切口結構。按照本發明的制備方法制備出的STI結構，在STI結構頂端與襯底硅接觸處形成相對平緩的角凹槽，避免后續刻蝕過程中在此處形成薄膜殘留等，可廣泛用于半導體器件制備中。
文檔編號H01L21/311GK101447424SQ20071009428
公開日2009年6月3日 申請日期2007年11月27日 優先權日2007年11月27日
發明者娟 孫, 遲玉山 申請人:上海華虹Nec電子有限公司