专利名称：深硅隔离槽形成方法
技术领域：
本发明涉及一种隔离槽形成方法，尤其是一种5 μ m深硅隔离槽形成方法，属于集 成电路的技术领域。
背景技术：
目前，隔离技术包括PN结隔离、LOCOS (LOCal Oxidation of Silicon)隔离在集 成电路生产过程中已广泛运用，硅槽隔离是隔离技术重大的发展，优点在于集成度高，隔离 电容小，隔离电压高。P5000MXP是一种用于多晶腐蚀工艺中的常用设备，P5000MXP采用常 规的C12/HBR(溴化氢)腐蚀工艺只能达到浅硅槽要求，得到浅硅槽的宽深比为1 1. 5 2，无法充分发挥硅槽的优势。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种深硅隔离槽形成方法，其 工艺步骤简单，采用常规腐蚀设备，降低加工成本，提高了隔离电压，稳定可靠。按照本发明提供的技术方案，所述深硅隔离槽形成方法包括如下步骤a、提供衬底，并在所述衬底上热氧化形成掩蔽层；b、在所述掩蔽层上涂布光刻胶， 并选择性地掩蔽和刻蚀所述光刻胶，在所述掩蔽层上形成掩蔽层窗口，露出掩蔽层窗口底 部的掩蔽层；C、刻蚀所述掩蔽层窗口底部的掩蔽层，保留掩蔽层窗口外的掩蔽层，露出与掩 蔽层窗口相对应的衬底；d、去除掩蔽层上的光刻胶；e、对露出衬底的表面进行等离子体反 应刻蚀，在衬底上得到隔离槽，所述隔离槽的深度为4. 95 5. 05 μ m ；f、对所述衬底及掩蔽 层利用混合酸溶液进行清洗，所述混合酸溶液由溶液和H2A溶液组成；所述溶 液与H2O2间的体积关系为吐304 H2A = 5 7 I ；所述KSO4溶液的浓度96% 98%， 所述H2A溶液的浓度为30% 32% ；g、在所述衬底的隔离槽内淀积隔离介质，所述隔离介 质填充于隔离槽内，并覆盖于掩蔽层的表面；h、去除所述掩蔽层表面的隔离介质，得到位于 隔离槽内的隔离介质；i、去除所述衬底表面的掩蔽层，形成具有隔离槽的衬底。所述衬底包括硅。所述掩蔽层为SiO2层。所述掩蔽层的厚度为650nm。所述隔离 介质为多晶硅。所述隔离介质通过低压气相化学淀积填充在隔离槽内。所述隔离槽的宽度与深度比大于1 5。所述光刻胶的厚度为1.8 μ m。通过AMAT P5000MXP多晶腐蚀设备对衬底进行等离子体反应刻蚀，在所述衬底内 形成隔离槽；所述等离子体反应刻蚀的压力为50mt，气体为50sCCm的HBR。所述覆盖于掩 蔽层上隔离介质的厚度为700 800nm。本发明的优点在衬底上形成掩蔽层，所述掩蔽层可以作为衬底刻蚀隔离槽的遮 挡层；通过AMAT P5000MXP对掩蔽层进行等离子反应刻蚀，露出与掩蔽层窗口相对应的衬 底；并通过AMAT P5000MXP对衬底进行等离子体反应刻蚀，在衬底内形成隔离槽，通过在隔 离槽内填充多晶硅形成隔离介质，得到具有隔离槽的衬底；整个生产工艺与常规MOS生产 工艺相兼容，工艺简单稳定，刻蚀的隔离槽深度可达5 μ m,能提高隔离电压，降低加工成本。
图1 图7为本发明具体工艺步骤实施示意图，其中图1为衬底上生长掩蔽层后的结构示意图；图2为掩蔽层上光刻胶形成掩蔽层窗口后的结构示意图；图3为去除光刻胶后的结构示意图；图4为衬底上形成隔离槽后的结构示意图；图5为在隔离槽内淀积隔离介质后的结构示意图；图6为去除掩蔽层上的隔离介质后的结构示意图；图7为去除掩蔽层后的结构示意图。
具体实施例方式下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。如图1 图7所示本发明包括衬底1、掩蔽层2、光刻胶3、隔离槽4、隔离介质5 及掩蔽层窗口 6。为了在衬底1上形成深度较大的隔离槽4，同时与现有MOS生产工艺相兼容，提高 衬底1的隔离电压，降低加工工艺的要求，本发明深硅隔离槽的形成方法包括如下步骤a、提供衬底1，并在所述衬底1上热氧化形成掩蔽层2，如图1所示；所述衬底1的材料包括硅，所述掩蔽层2为SW2 ；所述掩蔽层2的厚度为650nm， 通过在衬底1上热氧化生长掩蔽层2，能够作为衬底1进行刻蚀沟槽时的遮挡层；所述衬底 1的厚度为SEMI (国际半导体设备材料产业协会)标准厚度；所述掩蔽层2的热氧化工艺 与常规生长工艺相同；b、在所述掩蔽层2上涂布光刻胶3，并选择性地掩蔽和刻蚀所述光刻胶3，在所述 掩蔽层2上形成掩蔽层窗口 6，露出掩蔽层窗口 6底部的掩蔽层2 ；如图2所示；所述光刻胶3的厚度为1.8μπι，通过传统的光刻工艺，把光刻版上的图形转移到 光刻胶3上，刻蚀掉部分光刻胶3，形成掩蔽层窗口 6 ；由于掩蔽层窗口 6的存在，能够使掩 蔽层窗口 6底部的掩蔽层2露出来；C、刻蚀所述掩蔽层窗口 6底部的掩蔽层2，保留掩蔽层窗口 6外的掩蔽层2，露出 与掩蔽层窗口 6相对应的衬底1 ；通过AMAT Ρ5000ΜΧΡ(应用材料公司生产的多晶腐蚀设备)对掩蔽层2进行等离子 体反应刻蚀，去掉掩蔽层窗口 6底部的掩蔽层2，从而使掩蔽层2覆盖相应的衬底1露出；d、去除掩蔽层2上的光刻胶3，如图3所示；通过选择性地掩蔽和刻蚀光刻胶3能够得到掩蔽层窗口 6，在通过对掩蔽层2进行 等离子体反应刻蚀，使衬底1露出；用A等离子反应去除光刻胶3，用衬底1上的保留的掩 蔽层2作为沟槽刻蚀的掩膜层；e、对露出衬底1的表面进行等离子体反应刻蚀，在衬底1上得到隔离槽4，所述隔 离槽4的深度为4. 95 5. 05 μ m ；如图4所示；通过AMAT P5000MXP对衬底1进行等离子体反应刻蚀，在衬底1上得到隔离槽4， 所述隔离槽4的位置与衬底1露出表面的位置相对应；所述隔离槽4的深度可以达到5 μ m,隔离槽4的宽度与深度比值大于1 5 ；所述AMATP5000MXP对衬底1进行等离子体反应刻 蚀的条件为压力50mt (约6. 65Pa)，工作功率为550W，气体为50sccm的HBR，下电极温度 为30°C，其中，sccm指一个大气压下流过单位面积的气体体积(毫升/平方厘米)；f、对所述衬底1及掩蔽层2利用混合酸溶液进行清洗，所述混合酸溶液由溶 液和H2O2溶液组成；所述KSO4溶液与H2O2间的体积关系为 H2O2 = 5 7 1 ；所 述H2SO4溶液的浓度96% 98%，所述H2A溶液的浓度为30% 32% ；清洗温度为120 140 0C ；通过混合酸溶液对衬底1及掩蔽层2进行清洗，去除衬底1与掩蔽层2表面的杂 质粒子，确保对掩蔽层2及衬底1进行后续的操作；g、在所述衬底1的隔离槽4内淀积隔离介质5，所述隔离介质5填充于隔离槽4 内，并覆盖于掩蔽层2的表面，如图5所示；所述隔离介质5包括多晶硅，所述多晶硅通过LPCVD (低压气相化学淀积)填充在 隔离槽4内，隔离介质5会覆盖在掩蔽层2上，所述位于掩蔽层2上隔离介质5的厚度为 700 800nm ；h、去除所述掩蔽层2表面的隔离介质5，得到位于隔离槽4内的隔离介质5，如图 6所示；为了只得到隔离槽4内的隔离介质5，需要将掩蔽层2上覆盖的隔离介质5去除； 通过AMAT P5000MXP对掩蔽层2上的多晶硅进行腐蚀，腐蚀掉掩蔽层2表面上的多晶，从而 得到位于隔离槽4内的多晶；i、去除所述衬底1表面的掩蔽层2，形成具有隔离槽4的衬底1，如图7所示；所述掩蔽层2通过BOE (缓冲二氧化硅腐蚀液)湿法腐蚀去掉衬底1上的掩蔽层 2，从而能够得到具有隔离槽4的衬底1，能够便于后续在衬底1上进行其他的操作。上述隔离槽4的成形步骤中，均采用干法腐蚀工艺，提高了工艺加工时间，通过常 规的多晶腐蚀设备AMAT P5000MXP能够得到深度达到5 μ m的隔离槽4，增加了隔离槽4的 深度，提高了隔离电压，通过AMAT P5000MXP不改变现有MOS生产工艺的工艺步骤，同时也 不增加其他的加工设备，均采用常规工艺过程，降低加工成本。采用本发明对于高隔离击穿 电压的电路可以简化隔离工艺，缩短流程，具有很强的实用性。如针对常规浅硅隔离槽加 LOCOS工艺，工艺复杂，流程长，采用完全干法刻蚀5 μ m的深硅隔离槽，流程缩短一半，同时 提高了衬底1的隔离电压。
权利要求
1.一种深硅隔离槽形成方法，其特征是，所述隔离槽形成方法包括如下步骤(a)、提供衬底(1)，并在所述衬底(1)上热氧化形成掩蔽层O)；(b)、在所述掩蔽层( 上涂布光刻胶(3)，并选择性地掩蔽和刻蚀所述光刻胶(3)，在 所述掩蔽层(2)上形成掩蔽层窗口(6)，露出掩蔽层窗口(6)底部的掩蔽层O)；(C)、刻蚀所述掩蔽层窗口(6)底部的掩蔽层O)，保留掩蔽层窗口(6)外的掩蔽层 O)，露出与掩蔽层窗口(6)相对应的衬底(1)；(d)、去除掩蔽层(2)上的光刻胶(3)；(e)、对露出衬底⑴的表面进行等离子体反应刻蚀，在衬底⑴上得到隔离槽，所 述隔离槽⑷的深度为4. 95 5. 05 μ m ；(f)、对所述衬底(1)及掩蔽层( 利用混合酸溶液进行清洗，所述混合酸溶液由H2SO4 溶液和H2A溶液组成；所述KSO4溶液与H2A间的体积关系为 H2O2 = 5 7 1 ； 所述H2SO4溶液的浓度96 % 98 %，所述H2A溶液的浓度为30 % 32 % ；(g)、在所述衬底⑴的隔离槽⑷内淀积隔离介质(5)，所述隔离介质(5)填充于隔离 槽内，并覆盖于掩蔽层O)的表面；(h)、去除所述掩蔽层(2)表面的隔离介质(5)，得到位于隔离槽内的隔离介质(5)；(i)、去除所述衬底(1)表面的掩蔽层O)，形成具有隔离槽的衬底(1)。
2.根据权利要求1所述的深硅隔离槽形成方法，其特征是所述衬底(1)包括硅。
3.根据权利要求1所述的深硅隔离槽形成方法，其特征是所述掩蔽层( 为SiO2层。
4.根据权利要求1或3所述的深硅隔离槽形成方法，其特征是所述掩蔽层O)的厚 度为650nm。
5.根据权利要求1所述的深硅隔离槽形成方法，其特征是所述隔离介质(5)为多晶娃。
6.根据权利要求1或5所述的深硅隔离槽形成方法，其特征是所述隔离介质(5)通 过低压气相化学淀积填充在隔离槽内。
7.根据权利要求1所述的深硅隔离槽形成方法，其特征是所述隔离槽的宽度与 深度比大于1 5。
8.根据权利要求1所述的深硅隔离槽形成方法，其特征是所述光刻胶(3)的厚度为 1. 8 μ m。
9.根据权利要求1所述的深硅隔离槽形成方法，其特征是通过AMATP5000MXP多晶腐 蚀设备对衬底(1)进行等离子体反应刻蚀，在所述衬底(1)内形成隔离槽；所述等离子 体反应刻蚀的压力为50mt，气体为50sccm的HBR。
10.根据权利要求1所述的深硅隔离槽形成方法，其特征是所述覆盖于掩蔽层(2)上 隔离介质(5)的厚度为700 800nm。
全文摘要
本发明涉及一种5μm深硅隔离槽形成方法，其包括如下步骤a、提供衬底及位于衬底上的掩蔽层；b、在所述掩蔽层上涂布光刻胶，并在掩蔽层上形成掩蔽层窗口；c、刻蚀所述掩蔽层窗口底部的掩蔽层；d、去除掩蔽层上的光刻胶；e、对衬底进行等离子体反应刻蚀，在衬底上得到隔离槽，隔离槽的深度为4.95～5.05μm；f、对所述衬底及掩蔽层利用混合酸溶液进行清洗；g、在衬底的隔离槽内淀积隔离介质，所述隔离介质填充于隔离槽内，并覆盖于掩蔽层的表面；h、去除所述掩蔽层表面的隔离介质，得到位于隔离槽内的隔离介质；i、去除所述衬底表面的掩蔽层，形成具有隔离槽的衬底。本发明工艺步骤简单，采用常规腐蚀设备，降低加工成本，提高了隔离电压，稳定可靠。
文档编号H01L21/02GK102082112SQ20101058934
公开日2011年6月1日 申请日期2010年12月15日 优先权日2010年12月15日
发明者李幸和, 肖志强, 陈杰, 陈正才 申请人:无锡中微晶园电子有限公司