专利名称：Sti结构的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种浅沟槽隔离结构的制备方法。
背景技术：
浅沟槽隔离技术(ShallowTrench Isolation)是一种在超大规模集 成电路中广泛使用的器件隔离技术。由于STI工艺制备的隔离结构本身具 所占面积相对较小的优势，成为先进制程所采用的主^E器件隔离结构。STI 结构制备的原理是局部的把硅衬底表面刻蚀开，然后用CVD (化学气相淀 积法)法把Si02填入所挖开的沟槽中。目前通用的制备流程为(1)在 衬底上生长衬垫氧化层(为氧化硅)，接着淀积硬掩膜层；(2)光刻胶涂 布和曝光显影(见图la); (3)硬掩膜(氮化硅材料)层刻蚀(见图lb)
及去除光刻胶(见图1C); (4)干法刻蚀，在硅衬底上形成沟槽(见图Id);
(6)在沟槽内侧热生长垫层氧化层；(7)HDP氧化层填充沟槽(见图le);
(8)化学机械研磨(见图If)和硬掩膜层去除(见图lg)。这样，在硅 片的非有源区就形成了氧化层(oxide)的隔离区。按照上述传统的浅沟 槽工艺制备的浅沟槽结构中，会在硅平面和STI结构处形成一个相对陡直 的角凹槽，容易在后面的刻蚀工艺中形成残膜(即刻蚀不完,)。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种STI结构的制备方法，其能使制 备出的STI结构和硅平面处形成一个相对平缓的角凹槽。为解决上述技术问题，本发明的STI结构的制备方法，将其中的硬掩
膜的刻蚀分为前段刻蚀和后段刻蚀，在后段刻蚀中改变刻蚀参数使侧向性 刻蚀增强，从而在硬掩膜底部形成斜切口结构。
采用本发明的制备方法，其通过在硬掩膜刻蚀中在硬掩膜底部形成斜
切口结构，可以使最终制备的STI结构具有相对平缓圆滑的角凹槽，此平 滑的角凹槽避免了其后工艺在此处形成薄膜残留，大幅提高了浅沟槽后续 相关刻蚀制程的工艺窗口。
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明
图la至图lg为现有技术中STI结构的制备流程结构示意图2为本发明的制备方法流程图3a至图3h为本发明的制备流程结构示意图。
具体实施例方式
本发明的STI结构的制备方法，主要分为以下六大步骤(见图2):
(1) 衬底上淀积氧化硅和硬掩膜层。先在硅衬底上淀积一氧化硅，后 在其上淀积硬掩膜层，常见的硬掩膜层材料为氮化硅，用于在刻蚀过程中 保护有源区的硅衬底。
(2) 光刻胶涂布和光刻曝光定义出浅沟槽区域(见图3a),工艺参数 与现有技术相同。
(3) 分两步刻蚀氮化硅，分别为前段刻蚀和后段刻蚀，刻蚀工艺为干 法刻蚀，前段刻蚀形成相对垂直的刻蚀图形(见图3b)，后段刻蚀改变了 刻蚀参数，使侧向刻蚀增强(即对边缘的刻蚀作用加大)，最终在氮化硅底部形成底切口的形状(见图3c)，后去除光刻胶(见图3d)。 一个具体 的氮化硅的干法刻蚀采用双功率源刻蚀设备，包含上部电源功率和偏转功 率，具体刻蚀参数设置为前段刻蚀中，腔体压力为10 50毫托，上部电 源功率为300 850W，偏转功率为55 250W，碳氟系气体(如CHF3， CF4， CH2F2， CH3F)流量为50 250sccm;后段刻蚀的刻蚀参数压力为40 100毫托， 上部电源功率为600 900W，偏转功率为40w 100W，碳氟系气体(如CHF3， CF4， CH2F2， CH3F)流量为10 300sccm。后段刻蚀中刻蚀掉的厚度为小于硬 掩膜厚度的50%。
(4) 干法刻蚀形成浅沟槽(见图3e)。
(5) 用HDPCVD工艺淀积HDP氧化硅填充浅沟槽(见图3f)，在HDP氧化 硅淀积前一般有先用热氧化法在沟槽内生长一层氧化硅(图中未示出)。
(6) CMP (化学机械研磨)研磨HDP氧化硅至氮化硅表面(见图3g)， 随后去除氮化硅(见图3h)，最终形成一个比较平缓的角凹槽。
权利要求
1、一种STI结构的制备方法，包括硬掩膜的刻蚀步骤，其特征在于所述硬掩膜刻蚀分前段刻蚀和后段刻蚀，在所述后段刻蚀中改变刻蚀参数使侧向性刻蚀增强，从而在硬掩膜底部形成斜切口结构。
2、 按照权利要求l所述的制备方法，其特征在于所述的硬掩膜刻蚀 为干法刻蚀。
3、 按照权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述刻蚀采用双 功率源刻蚀设备，包含上部电源功率和偏转功率，所述前段刻蚀的刻蚀参数刻蚀腔体压力为10 50毫托，上部电源功率为300 850W，偏转功 率为55 250W，碳氟系气体流量为50 250sccm;所述后段刻蚀的刻蚀参 数压力为40 100毫托，上部电源功率为600 900W，偏转功率为40w IOOW，碳氟系气体流量为10 300sccm。
4、 按照权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于所述的后段 刻蚀中刻蚀掉的厚度为小于硬掩膜厚度的50%。
全文摘要
本发明公开了一种STI结构的制备方法，包括硬掩膜的刻蚀步骤，该硬掩膜刻蚀分前段刻蚀和后段刻蚀，在后段刻蚀中改变刻蚀参数使侧向性刻蚀增强，从而在硬掩膜底部形成斜切口结构。按照本发明的制备方法制备出的STI结构，在STI结构顶端与衬底硅接触处形成相对平缓的角凹槽，避免后续刻蚀过程中在此处形成薄膜残留等，可广泛用于半导体器件制备中。
文档编号H01L21/311GK101447424SQ20071009428
公开日2009年6月3日 申请日期2007年11月27日 优先权日2007年11月27日
发明者娟 孙, 迟玉山 申请人:上海华虹Nec电子有限公司