一种浅沟槽隔离之边角圆化的方法包括,步骤S1:在衬底表面淀积衬垫氧化层和硬掩膜层;步骤S2:形成开口;步骤S3:刻蚀形成浅沟槽;步骤S4:在浅沟槽内生长氧化衬层,进一步包括:在第一温度T
1.一种浅沟槽隔离之边角圆化的方法,其特征在于,所述方法包括:执行步骤S1:提供半导体衬底,并在所述半导体衬底表面依次淀积衬垫氧化层和硬掩膜层;执行步骤S2:去除所述浅沟槽隔离所对应区域上的衬垫氧化层和硬掩膜层,并形成露出衬底的开口;执行步骤S3:以所述开口为掩膜,在所述衬底中刻蚀形成浅沟槽隔离之浅沟槽;执行步骤S4:在所述浅沟槽隔离之浅沟槽内壁生长氧化衬层,所述氧化衬层的生长进一步包括:第一、在第一温度T₁到第二温度T₂的升温过程中,采用氢气稀释氧气进行退火,直到炉温达到第二温度T₂;第二、在所述第二温度T₂下采用湿氧的方式生长所述氧化衬层;第三、从所述第二温度T₂升温至第三温度T₃,并在所述第三温度T₃下采用干氧的方式生长所述氧化衬层;所述第一温度T₁为400~700°C的任一温度取值,所述第二温度T₂为700~900°C的任一温度取值,所述第三温度T₃为1000~1150°C的任一温度取值;执行步骤S5:在具有氧化衬层的浅沟槽中淀积绝缘介质层,所述绝缘介质层并覆盖所述硬掩膜层;执行步骤S6:化学机械研磨所述绝缘介质层,使得所述研磨停止在所述硬掩膜层处;执行步骤S7:去除所述硬掩膜层和衬垫氧化层,获得圆化的浅沟槽隔离。
2.如权利要求1所述的浅沟槽隔离之边角圆化的方法,其特征在于,所述第二温度T₂为900°C,所述第三温度T₃为1050°C。
3.如权利要求1所述的浅沟槽隔离之边角圆化的方法,其特征在于,所述第一温度T₁到所述第二温度T₂的升温过程中,采用氢气和氧气进行退火,所述氢气为0.2Slm,所述氧气为0.3Slm。
4.如权利要求3所述的浅沟槽隔离之边角圆化的方法,其特征在于,所述第一温度T₁到所述第二温度T₂的升温速率为5~10°C/min。
5.如权利要求4所述的浅沟槽隔离之边角圆化的方法,其特征在于,所述第二温度T₂下采用湿氧的方式生长所述氧化衬层,所述氢气为3Slm,所述氧气为3Slm,点火湿氧生长时间为3min。
6.如权利要求5所述的浅沟槽隔离之边角圆化的方法,其特征在于,所述第二温度T₂升温至所述第三温度T₃,并在所述第三温度T₃下采用干氧的方式生长所述氧化衬层,所述干氧为9Slm。
7.如权利要求6所述的浅沟槽隔离之边角圆化的方法,其特征在于,所述第二温度T₂到所述第三温度T₃的升温速率为2°C/min。
8.如权利要求1所述的浅沟槽隔离之边角圆化的方法,其特征在于,所述衬垫氧化层为氧化硅层。
9.如权利要求1所述的浅沟槽隔离之边角圆化的方法,其特征在于,所述硬掩膜层为氮化硅层。技术领域
本发明涉及半导体器件技术领域,尤其涉及一种浅沟槽隔离之边角圆化的方法。
背景技术
随着半导体器件工艺的发展以及按比例尺寸缩小,浅沟槽隔离层的生长越来越难,对最终良率的提升是一个很大的挑战。浅沟道隔离层影响着栅氧层的击穿电压以及器件的漏电流,如果浅沟道隔离的边角过于尖锐将会导致半导体器件缺陷与应力集中,导致漏电流变大、栅氧击穿电压变低,所以要求浅沟槽隔离的顶部与底部的边角尽量圆化以满足器件的需求。但是,传统的浅沟槽隔离层生长大多采用传统的干氧生长方式,对于顶部边角和底部边角的圆化处理已经不能满足90nm及以下制程的需求。请参阅图9(a)、图9(b),图9(a)、图9(b)所示为传统干氧模式生长的浅沟槽隔离层之SEM图谱。所述传统浅沟槽隔离层的需求厚度为100埃,其SEM图谱显示该传统浅沟槽隔离2之边角不够圆滑,而且边角的部分膜厚相对要薄。在击穿电压测试的过程中,边角会成为最容易击穿的地方,从而影响到器件的稳定性。如何制备具有圆化边角,且膜厚均一的浅沟槽隔离已成为本行业亟待解决的问题。故针对现有技术存在的问题,本案设计人凭借从事此行业多年的经验,积极研究改良,于是有了本发明一种浅沟槽隔离之边角圆化的方法。
发明内容
本发明是针对现有技术中,传统的浅沟槽隔离制备方法所获得的传统浅沟槽隔离边角尖锐,且膜厚不均一等缺陷提供一种浅沟槽隔离之边角圆化的方法。为了解决上述问题,本发明提供一种浅沟槽隔离之边角圆化的方法,所述方法包括:执行步骤S1:提供半导体衬底,并在所述半导体衬底表面依次淀积衬垫氧化层和硬掩膜层;执行步骤S2:去除所述浅沟槽隔离所对应区域上的衬垫氧化层和硬掩膜层,并形成露出衬底的开口;执行步骤S3:以所述开口为掩膜,在所述衬底中刻蚀形成浅沟槽隔离之浅沟槽;执行步骤S4:在所述浅沟槽隔离之浅沟槽内壁生长氧化衬层,所述氧化衬层的生长进一步包括:第一、在所述第一温度T₁到所述第二温度T₂的升温过程中,采用氢气和氧气进行退火,直到所述炉温达到第二温度T₂;第二、在所述第二温度T₂下采用湿氧的方式生长所述氧化衬层;第三、从所述第二温度T₂升温至所述第三温度T₃,并在所述第三温度T₃下采用干氧的方式生长所述氧化衬层;所述第一温度T₁为400~700°C的任一温度取值,所述第二温度T₂为700~900°C的任一温度取值,所述第三温度T₃为1000~1150°C的任一温度取值;执行步骤S5:在具有氧化衬层的浅沟槽中淀积绝缘介质层,所述绝缘介质层并覆盖所述硬掩膜层;执行步骤S6:化学机械研磨所述绝缘介质层,使得所述研磨停止在所述硬掩膜层处;执行步骤S7:去除所述硬掩膜层和衬垫氧化层,获得圆化的浅沟槽隔离。可选地,所述前层结构系通过半导体工艺先于所述半导体缺陷所在膜层制备。可选地,所述第二温度T₂为900°C,所述第三温度T₃为1050°C。可选地,所述第一温度T₁到所述第二温度T₂的升温过程中,采用氢气和氧气进行退火,所述氢气为0.2Slm,所述氧气为0.3Slm。可选地,所述第一温度T₁到所述第二温度T₂的升温速率为5~10°C/min。可选地,所述第二温度T₂下采用湿氧的方式生长所述氧化衬层,所述氢气为3Slm,所述氧气为3Slm,所述点火湿氧生长时间为3min。可选地,所述第二温度T₂升温至所述第三温度T₃,并在所述第三温度T3下采用干氧的方式生长所述氧化衬层,所述干氧为9Slm。可选地,所述所述第二温度T₂到所述第三温度T₃的升温速率为2°C/min。可选地,所述衬垫氧化层为氧化硅层。可选地,所述硬掩膜层为氮化硅层。综上所述,本发明所述浅沟槽隔离之边角圆化的方法通过在所述第一温度T₁到所述第二温度T₂的升温过程中,采用氢气和氧气进行退火,直到所述炉温达到第二温度T₂,可以消除所述浅沟槽隔离的顶角和底角处因应力产生的缺陷;在所述第二温度T₂下采用氢气稀释湿氧的方式生长所述氧化衬层,可以对所述浅沟槽隔离的底角进行圆化;从所述第二温度T₂升温至所述第三温度T₃,并在所述第三温度T₃下采用干氧的方式生长所述氧化衬层,可以对所述浅沟槽隔离的顶角进行圆化,并且通过本发明所述方法获得的浅沟槽隔离具有圆化边角,且膜厚均一,极大地提高产品良率和改善器件的稳定性。
附图说明
图1所示为本发明浅沟槽隔离之边角圆化的方法的流程图;图2所示为具有衬垫氧化层和硬掩膜层的衬底之结构示意图;图3所示为开口之结构示意图;图4所示为浅沟槽隔离之浅沟槽结构示意图;图5所示为圆化后的氧化衬层结构示意图;图6所示为绝缘介质填充层结构示意图;图7所示为浅沟槽隔离之结构示意图;图8(a)、图8(b)所示为本发明所获得的圆化浅沟槽隔离之SEM图;图9(a)、图9(b)所示为传统浅沟槽隔离之SEM图。
具体实施方式
为详细说明本发明创造的技术内容、构造特征、所达成目的及功效,下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。请参阅图1,图1所示为本发明浅沟槽隔离之边角圆化的方法的流程图。所述浅沟槽隔离之边角圆化的方法,包括以下步骤:执行步骤S1:提供半导体衬底,并在所述半导体衬底表面依次淀积衬垫氧化层和硬掩膜层;执行步骤S2:去除所述浅沟槽隔离所对应区域上的衬垫氧化层和硬掩膜层,并形成露出衬底的开口;执行步骤S3:以所述开口为掩膜,在所述衬底中刻蚀形成浅沟槽隔离之浅沟槽;执行步骤S4:在所述浅沟槽隔离之浅沟槽内壁生长氧化衬层,所述氧化衬层的生长进一步包括:第一、在所述第一温度T₁到所述第二温度T₂的升温过程中,采用氢气和氧气进行退火,直到所述炉温达到第二温度T₂;第二、在所述第二温度T₂下采用氢气稀释湿氧的方式生长所述氧化衬层;第三、从所述第二温度T₂升温至所述第三温度T₃,并在所述第三温度T₃下采用干氧的方式生长所述氧化衬层。执行步骤S5:在具有氧化衬层的浅沟槽中淀积绝缘介质层,所述绝缘介质层并覆盖所述硬掩膜层;执行步骤S6:化学机械研磨所述绝缘介质层,使得所述研磨停止在所述硬掩膜层处;执行步骤S7:去除所述硬掩膜层,获得圆化的浅沟槽隔离。请参阅图2、图3、图4、图5、图6、图7,并继续参阅图1,图2所示为具有衬垫氧化层和硬掩膜层的衬底之结构示意图。图3所示为开口之结构示意图。图4所示为浅沟槽隔离之浅沟槽结构示意图。图5所示为圆化后的氧化衬层结构示意图。图6所示为绝缘介质填充层结构示意图。图7所示为浅沟槽隔离之结构示意图。作为具体地实施方式,所述浅沟槽隔离之边角圆化的方法,包括以下步骤:执行步骤S1:提供半导体衬底10,并在所述半导体衬底10表面依次淀积衬垫氧化层11和硬掩膜层12;所述衬垫氧化层11通常是采用热氧化工艺形成的氧化硅层或者采用高密度等离子体化学气相沉积工艺形成的氧化硅层。所述硬掩膜层例如是采用化学气相沉积工艺形成的氮化硅层。执行步骤S2:去除所述浅沟槽隔离1所对应区域上的衬垫氧化层11和硬掩膜层12,并形成露出衬底10的开口13;所述形成开口13的方法通常是采用干法刻蚀工艺。执行步骤S3:以所述开口13为掩膜,在所述衬底10中刻蚀形成浅沟槽隔离1之浅沟槽14;所述形成浅沟槽14的工艺通常采用干法刻蚀工艺。执行步骤S4:在所述浅沟槽隔离1之浅沟槽14内壁生长氧化衬层15,所述氧化衬层15的生长进一步包括:第一、在所述第一温度T₁到所述第二温度T₂的升温过程中,采用氢气和氧气进行退火,直到所述炉温达到第二温度T₂;第二、在所述第二温度T₂下采用氢气稀释湿氧的方式生长所述氧化衬层15;第三、从所述第二温度T₂升温至所述第三温度T₃,并在所述第三温度T₃下采用干氧的方式生长所述氧化衬层15。其中,所述第一温度T₁为400~700°C的任一温度取值。所述第二温度T₂为700~900°C的任一温度取值。所述第三温度T₃为1000~1150°C的任一温度取值。在本发明中,优选地,所述第二温度T₂为900°C。所述第三温度T₃为1050°C。在所述第一温度T₁到所述第二温度T₂的升温过程中,采用氢气和氧气进行退火,所述氢气为0.2Slm,所述氧气为0.3Slm。所述第一温度T₁到所述第二温度T₂的升温速率为5~10°C/min。在所述第二温度T₂下采用氢气稀释湿氧的方式生长所述氧化衬层15,所述氢气为3Slm,所述氧气为3Slm,所述点火湿氧生长时间为3min。从所述第二温度T₂升温至所述第三温度T₃,并在所述第三温度T₃下采用干氧的方式生长所述氧化衬层,所述干氧为9Slm。所述第二温度T₂到所述第三温度T₃的升温速率为2°C/min。执行步骤S5:在具有氧化衬层15的浅沟槽14中淀积绝缘介质层16,所述绝缘介质层16并覆盖所述硬掩膜层12;所述绝缘介质层16可以为二氧化硅层;淀积所述绝缘介质层16的工艺例如采用高密度等离子体化学气相淀积工艺。执行步骤S6:化学机械研磨所述绝缘介质层16,并将研磨停止在所述硬掩膜层12处;执行步骤S7:去除所述硬掩膜层12和衬垫氧化层11,获得圆化的浅沟槽隔离1。请参阅图8(a)、图8(b),并结合参阅图7,图8(a)、图8(b)所示为本发明所获得的圆化浅沟槽隔离之SEM图。在所述第一温度T₁到所述第二温度T₂的升温过程中,采用氢气和氧气进行退火,直到所述炉温达到第二温度T₂,可以消除所述浅沟槽隔离1的顶角17和底角18处因应力产生的缺陷。在所述第二温度T₂下采用湿氧的方式生长所述氧化衬层15,可以对所述浅沟槽隔离1的底角18进行圆化;从所述第二温度T₂升温至所述第三温度T₃,并在所述第三温度T₃下采用干氧的方式生长所述氧化衬层15,可以对所述浅沟槽隔离1的顶角17进行圆化。综上所述,本发明所述浅沟槽隔离之边角圆化的方法通过在所述第一温度T₁到所述第二温度T₂的升温过程中,采用氢气和氧气进行退火,直到所述炉温达到第二温度T₂,可以消除所述浅沟槽隔离的顶角和底角处因应力产生的缺陷;在所述第二温度T₂下采用低温湿氧的方式生长所述氧化衬层,可以对所述浅沟槽隔离的底角进行圆化;从所述第二温度T₂升温至所述第三温度T₃,并在所述第三温度T₃下采用高温干氧的方式生长所述氧化衬层,可以对所述浅沟槽隔离的顶角进行圆化,并且通过本发明所述方法获得的浅沟槽隔离具有圆化边角,且膜厚均一,极大地提高产品良率和改善器件的稳定性。本领域技术人员均应了解,在不脱离本发明的精神或范围的情况下,可以对本发明进行各种修改和变型。因而,如果任何修改或变型落入所附权利要求书及等同物的保护范围内时,认为本发明涵盖这些修改和变型。