專利名稱：改善淺溝槽隔離頂部倒角圓滑性的濕法工藝方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體集成電路制造工藝方法，尤其涉及一種改善STI(淺溝槽 隔離)頂部倒角圓滑性的濕法工藝方法。
背景技術：
淺溝槽隔離(STI)廣泛應用于先進的邏輯電路工藝中。淺溝槽隔離的優(yōu)劣會直 接影響到器件的特性。在目前的工藝中，在STI模塊形成的過程中，為了優(yōu)化HDP(高密度 等離子)氧化膜的填充側向形貌和避免填充空洞，以及解決后續(xù)的缺陷問題，增加了氮化 膜回刻和后續(xù)的氫氟酸清洗工藝。STI的頂部倒角由于受到濕法刻蝕影響而變得尖銳(見 圖1)，同時導致最后在襯底氧化膜成長后和HDP填充后的倒角也比較尖銳(見圖幻。尖銳 的倒角影響隨后生長在其上的柵氧的厚度從而易導致Id-Vg(漏區(qū)電流-柵極電壓)曲線 double hump (雙峰)現(xiàn)象，降低器件的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種改善淺溝槽隔離頂部倒角圓滑性的濕法工 藝方法，該方法可避免器件使用可靠性受到影響。為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種改善淺溝槽隔離頂部倒角圓滑性的濕法工 藝方法，包括如下步驟(1)淺溝槽刻蝕以及去除光刻膠；(2)氮化膜回刻以及氫氟酸清洗；(3)濕法APM藥液處理，以調(diào)整淺溝槽隔離頂部倒角的形貌；(4)在淺溝槽內(nèi)成長襯底氧化膜。本發(fā)明取得的技術效果如下氮化膜回刻后增加短時間的APM(氨水雙氧水混合 物)藥液處理，通過對硅的微刻蝕來調(diào)整倒角的形貌，同時避免對襯底氧化膜的過度刻蝕。 由于在倒角處從上面和側面兩個方向刻蝕，故可增加倒角的圓滑性。最后形成的STI頂部 倒角圓滑性有很大改善，避免器件使用可靠性受到影響。


圖1是采用現(xiàn)有工藝在氮化膜刻蝕和氫氟酸清洗后形成的STI尖銳頂部倒角的示 意圖；圖2是采用現(xiàn)有工藝在襯底氧化膜成長后和HDP填充后形成的STI尖銳頂部倒角 的示意圖；圖3是采用本發(fā)明方法形成的STI圓滑頂部倒角的示意圖。圖4是本發(fā)明的工藝流程示意圖，其中圖4A是本發(fā)明第一步完成后STI的截面結 構示意圖；圖4B是本發(fā)明第二步完成后STI的截面結構示意圖；圖4C是本發(fā)明第三步完成 后STI的截面結構示意圖；圖4D是本發(fā)明第四步完成后STI的截面結構示意圖。
3
其中，1是光刻膠，2是氮化膜，3是襯底氧化膜，4是硅基板，5是襯底氧化膜。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。本發(fā)明方法主要適用于STI (淺溝槽隔離)模塊中改善頂部倒角的圓滑性。為了改 善這種結構，在氮化膜回刻后增加短時間的濕法APM(氨水雙氧水混合物)藥液處理，通過 對硅的微刻蝕來調(diào)整倒角的形貌，同時避免對襯底氧化膜的過度刻蝕。由于在倒角處從上 面和側面兩個方向刻蝕，故可增加STI頂部倒角的圓滑性，避免器件使用可靠性受到影響。本發(fā)明方法的具體實施流程步驟如下(1)淺溝槽刻蝕以及去除光刻膠；如圖4A所示，淺溝槽刻蝕可以使用光刻膠1作 為掩膜版一次性完成氮化膜2、襯底氧化膜3和溝槽刻蝕，然后進行去除光刻膠1處理；淺 溝槽刻蝕也可以使用光刻膠1作為掩膜版完成氮化膜2和襯底氧化膜3的刻蝕，然后去除 光刻膠1，再利用氮化膜2作為硬質(zhì)掩膜版進行溝槽刻蝕；(2)硬質(zhì)掩膜版氮化膜回刻以及氫氟酸清洗；如圖4B所示，氮化膜2回刻可以使 用熱磷酸，用于改善后續(xù)的HDP(高密度等離子)氧化膜的填充側向形貌，氮化膜2回刻的 刻蝕量控制在150埃到400埃之間，由于熱磷酸粘度較大，和斥水性界面的硅基板4接觸后 容易造成后續(xù)清洗的化學藥液殘留，藥液中的微量氧也容易與硅基板4反應造成局部化學 氧化膜，形成缺陷；因此，后續(xù)的氫氟酸清洗用于處理磷酸和硅基板4接觸后造成的缺陷問 題；(3)濕法APM藥液處理；如圖4C所示，該步驟利用對硅的微刻蝕來調(diào)整淺 溝槽頂部倒角的形貌，最后達到改善倒角圓滑性的目的；APM混合藥液采用NH4OH(氨 水)H2O2 (雙氧水)DI (純水H2O),其配比在1 1 1到1 4 20之間，需要對硅 有一定的刻蝕速率，刻蝕速率可控制在1埃/分鐘到20埃/分鐘，同時避免對有源區(qū)上襯 底氧化膜3的過度刻蝕和造成硅基板4的一些粗糙度；APM處理時間根據(jù)藥液對硅的刻蝕 速率進行調(diào)整，APM處理時間可以控制在1分鐘到30分鐘之間，刻蝕量太小會導致圓滑效 果不明顯，太大則會導致頂部硅的過度刻蝕，造成有源區(qū)面積縮小和頂部的轉折形貌；(4)如圖4D所示，在淺溝槽內(nèi)的襯底氧化膜5成長，襯底氧化膜5的成長采用擴 散方法(屬于熱氧化擴散方法)成長，即可獲得頂部倒角圓滑性大幅改善后的淺溝槽結構。 如圖3所示，經(jīng)過濕法APM藥液處理后形成的淺溝槽隔離頂部倒角的圓滑性有很大改善。
權利要求
1.一種改善淺溝槽隔離頂部倒角圓滑性的濕法工藝方法，其特征在于，包括如下步驟(1)淺溝槽刻蝕以及去除光刻膠；(2)氮化膜回刻以及氫氟酸清洗；(3)濕法APM藥液處理，以調(diào)整淺溝槽隔離頂部倒角的形貌；(4)在淺溝槽內(nèi)成長襯底氧化膜。
2.按權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)具體為首先進行淺溝槽刻蝕，淺 溝槽刻蝕使用光刻膠作為掩膜版一次性完成氮化膜、襯底氧化膜和溝槽刻蝕，然后進行去 光刻膠處理；或者，首先進行淺溝槽刻蝕，使用光刻膠作為掩膜版完成氮化膜和襯底氧化膜 的刻蝕，然后去除光刻膠，再利用氮化膜作為硬質(zhì)掩膜版進行溝槽刻蝕。
3.按權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟( 中，所述氮化膜回刻使用熱磷酸，用 于改善后續(xù)的高密度等離子氧化膜的填充側向形貌，該氮化膜回刻的刻蝕量控制在150埃 到400埃之間；所述氫氟酸清洗用于處理磷酸和硅基板接觸后造成的缺陷問題。
4.按權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟C3)中，所述濕法APM藥液處理，利用對 硅的微刻蝕來調(diào)整淺溝槽頂部倒角的形貌，最后達到改善倒角圓滑性的目的，該步驟需要 對硅有一定的刻蝕速率，該刻蝕速率控制在1埃/分鐘到20埃/分鐘，同時避免對有源區(qū) 上襯底氧化膜的過度刻蝕和造成硅基板的一些粗糙度。
5.按權利要求1或4所述的方法，其特征在于，步驟C3)中，所述APM藥液為氨水、雙氧 水和純水的混合藥液，其中，氨水、雙氧水和純水的配比在1 1 1到1 4 20之間。
6.按權利要求1或4所述的方法，其特征在于，步驟(3)中，所述濕法APM藥液處理的 處理時間根據(jù)APM藥液對硅的刻蝕速率進行調(diào)整，該處理時間控制在1分鐘到30分鐘之 間，刻蝕量太小導致圓滑效果不明顯，太大則導致頂部硅的過渡刻蝕，造成有源區(qū)面積縮小 和頂部的轉折形貌。
7.按權利要求1所述方法，其特征在于，步驟(3)中，所述在淺溝槽內(nèi)成長襯底氧化膜 采用熱氧化擴散方法，即可獲得頂部倒角圓滑性大幅改善后的淺溝槽結構。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改善淺溝槽隔離頂部倒角圓滑性的濕法工藝方法，包括如下步驟(1)淺溝槽刻蝕以及去除光刻膠；(2)氮化膜回刻以及氫氟酸清洗；(3)濕法APM藥液處理調(diào)整淺溝槽隔離頂部倒角的形貌；(4)在淺溝槽內(nèi)成長襯底氧化膜。本發(fā)明在氮化膜回刻后增加一步濕法APM藥液處理，通過對硅的微刻蝕來調(diào)整倒角的形貌，同時避免對襯底氧化膜的過度刻蝕。由于在倒角處從上面和側面兩個方向刻蝕，故可增加STI頂部倒角的圓滑性，避免器件使用可靠性受到影響。
文檔編號H01L21/762GK102117761SQ20101002721
公開日2011年7月6日 申請日期2010年1月5日 優(yōu)先權日2010年1月5日
發(fā)明者姚嫦媧, 楊華, 陳昊瑜, 黃奕仙 申請人:上海華虹Nec電子有限公司