浅沟槽隔离方法.pdf

《浅沟槽隔离方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浅沟槽隔离方法.pdf（10页完整版）》请在专利查询网上搜索。

1、(10)申请公布号 CN 104253080 A (43)申请公布日 2014.12.31 CN 104253080 A (21)申请号 201310263816.9 (22)申请日 2013.06.26 H01L 21/762(2006.01) (71)申请人 无锡华润上华科技有限公司 地址 214028 江苏省无锡市国家高新技术产 业开发区新洲路 8 号 (72)发明人 谭宇琦 (74)专利代理机构 广州华进联合专利商标代理 有限公司 44224 代理人 邓云鹏 (54) 发明名称 浅沟槽隔离方法 (57) 摘要 本发明公开了一种浅沟槽隔离方法， 包括以 下步骤 ： 步骤一、 提供基底， 。

2、基底的一侧表面形成 有栅电极， 相邻的栅电极之间形成浅沟槽 ； 步骤 二、 在步骤一得到的基底上形成有栅电极的一侧 沉积高密度等离子体氧化物形成高密度等离子体 氧化物层 ； 步骤三、 采用湿法腐蚀对步骤二得到 高密度等离子体氧化物层进行腐蚀， 在高密度等 离子体氧化物层上形成开口， 开口的深宽比小于 浅沟槽的深宽比 ； 步骤四、 在开口内进一步填充 所述高密度等离子体氧化物以与步骤三的高密度 等离子体氧化物形成对浅沟槽的完整填充。上述 浅沟槽隔离方法， 能够形成对浅沟槽的完整填充， 有效避免浅沟槽的洞口过早封死而影响高密度等 离子体氧化物的填充， 避免产生空隙。 (51)Int.Cl. 权利要。

3、求书 1 页 说明书 5 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 (10)申请公布号 CN 104253080 A CN 104253080 A 1/1 页 2 1. 一种浅沟槽隔离方法， 其特征在于， 包括以下步骤 ： 步骤一、 提供基底， 所述基底的一侧表面形成有栅电极， 相邻的所述栅电极之间形成浅 沟槽 ； 步骤二、 在步骤一得到的所述基底上形成有栅电极的一侧沉积高密度等离子体氧化物 形成高密度等离子体氧化物层 ； 步骤三、 采用湿法腐蚀对步骤二得到高密度等离子体氧化物层进行腐蚀， 在所述高密 度等离子体氧化物层。

4、上形成开口， 所述开口的深宽比小于所述浅沟槽的深宽比 ； 步骤四、 在所述开口内进一步填充所述高密度等离子体氧化物以与步骤三的高密度等 离子体氧化物形成对所述浅沟槽的完整填充。 2. 根据权利要求 1 所述的浅沟槽隔离方法， 其特征在于， 步骤一中， 所述基底为硅片。 3. 根据权利要求 1 所述的浅沟槽隔离方法， 其特征在于， 步骤二中， 所述高密度等离子 体氧化物层的厚度为 4000 埃 7000 埃， 所述高密度等离子体氧化物为 SiO2。 4. 根据权利要求 1 所述的浅沟槽隔离方法， 其特征在于， 步骤二中， 沉积在所述基底的 浅沟槽的底部和侧壁的高密度等离子体氧化物层形成一条狭长的。

5、槽。 5. 根据权利要求 1 所述的浅沟槽隔离方法， 其特征在于， 步骤二中， 采用化学气相沉积 法沉积高密度等离子体氧化物层。 6. 根据权利要求 5 所述的浅沟槽隔离方法， 其特征在于， 所述化学气相沉积法使用的 气源为 SiH4和 O2。 7. 根据权利要求 6 所述的浅沟槽隔离方法， 其特征在于， 所述 SiH4的流量为 51sccm 61sccm， 所述 O2的流量为 122sccm 142sccm。 8. 根据权利要求 1 所述的浅沟槽隔离方法， 其特征在于， 步骤三中， 所述湿法腐蚀的腐 蚀剂为 BOE 缓冲刻蚀液或 HF 溶液。 9. 根据权利要求 8 所述的浅沟槽隔离方法， 。

6、其特征在于， 所述 BOE 缓冲刻蚀液为 HF 和 NH4F 的混合液， 其中， HF 和 NH4F 的浓度比为 1:6。 10. 根据权利要求 8 所述的浅沟槽隔离方法， 其特征在于， 所述 HF 溶液由体积比为 1:100 的质量百分浓度为 49% 的 HF 和去离子水组成。 权 利 要 求 书 CN 104253080 A 2 1/5 页 3 浅沟槽隔离方法 技术领域 0001 本发明涉及半导体领域， 特别是涉及一种浅沟槽隔离方法。 背景技术 0002 化学气相沉积法 （Chemical Vapor Deposition， CVD） 沉积高密度等离子体 （High Density Pla。

7、sma， HDP） 技术由于具有较好的填充能力， 广泛应用于浅沟槽隔离 （Shallow Trench Isolation， STI） 工艺。高密度等离子体工艺过程的一个关键指标就是填充能力， 要在已有的工艺机台上尽量提高填充能力是该工艺过程的最大挑战。 0003 传统的浅沟槽隔离工艺中， 在进行浅沟槽填充高密度等离子体氧化物时， 浅沟槽 的洞口容易被过早封死， 填充的高密度等离子体氧化物中容易形成空隙， 从而降低产品性 能。 发明内容 0004 基于此， 有必要提供一种能够减少空隙出现的浅沟槽隔离方法。 0005 一种浅沟槽隔离方法， 包括以下步骤 ： 0006 步骤一、 提供基底， 所述基。

8、底的一侧表面形成有栅电极， 相邻的所述栅电极之间形 成浅沟槽 ； 0007 步骤二、 在步骤一得到的所述基底上形成有栅电极的一侧沉积高密度等离子体氧 化物形成高密度等离子体氧化物层 ； 0008 步骤三、 采用湿法腐蚀对步骤二得到高密度等离子体氧化物层进行腐蚀， 在所述 高密度等离子体氧化物层上形成开口， 所述开口的深宽比小于所述浅沟槽的深宽比 ； 0009 步骤四、 在所述开口内进一步填充所述高密度等离子体氧化物以与步骤三的高密 度等离子体氧化物形成对所述浅沟槽的完整填充。 0010 在一个实施例中， 步骤一中， 所述基底为硅片。 0011 在一个实施例中， 步骤二中， 所述高密度等离子体氧。

9、化物层的厚度为 4000 埃 7000 埃， 所述高密度等离子体氧化物为 SiO2。 0012 在一个实施例中， 步骤二中， 沉积在所述基底的浅沟槽的底部和侧壁的高密度等 离子体氧化物层形成一条狭长的槽。 0013 在一个实施例中， 步骤二中， 采用化学气相沉积法沉积高密度等离子体氧化物层。 0014 在一个实施例中， 所述化学气相沉积法使用的气源为 SiH4和 O2。 0015 在一个实施例中， 所述 SiH4的流量为 51sccm 61sccm， 所述 O2的流量为 122sccm 142sccm。 0016 在一个实施例中， 步骤三中， 所述湿法腐蚀的腐蚀剂为BOE缓冲刻蚀液或HF溶液。。

10、 0017 在一个实施例中， 所述 BOE 缓冲刻蚀液为 HF 和 NH4F 的混合液， 其中， HF 和 NH4F 的 浓度比为 1:6。 0018 在一个实施例中， 所述 HF 溶液由体积比为 1:100 的质量百分浓度为 49% 的 HF 和 说 明 书 CN 104253080 A 3 2/5 页 4 去离子水组成。 0019 上述浅沟槽隔离方法， 采用湿法腐蚀能够去除沉积在浅沟槽的底部和侧壁的部分 高密度等离子体氧化物， 使沉积在浅沟槽的底部和侧壁的高密度等离子体氧化物层形成开 口， 且开口的深宽比小于浅沟槽的深宽比， 从而在开口内进一步填充高密度等离子体氧化 物时， 能够形成对浅沟。

11、槽的完整填充， 有效避免浅沟槽的洞口过早封死而影响高密度等离 子体氧化物的填充， 避免产生空隙。 附图说明 0020 图 1 为一实施方式的浅沟槽隔离方法的流程图 ； 0021 图 2a 图 2d 为采用如图 1 所示的浅沟槽隔离方法处理后的基底的剖面结构示意 图 ； 0022 图 3 为实施例 1 的制备得到的产品的扫描电镜图。 具体实施方式 0023 为使本发明的上述目的、 特征和优点能够更加明显易懂， 下面结合附图对本发明 的具体实施方式做详细的说明。 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发 明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施， 本领域技术人员可以在不 违。

12、背本发明内涵的情况下做类似改进， 因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。 0024 请参考图 1 和图 2， 一实施方式的浅沟槽隔离方法， 包括以下步骤 ： 0025 S10 ： 提供基底 10。 0026 基底 10 可以为硅片。 0027 如图 2a 所示， 基底 10 的一侧表面形成有栅电极 110， 相邻的栅电极 110 之间形成 有浅沟槽 120。 0028 栅电极 110 可以采用干法刻蚀形成。 0029 S20 ： 在 S10 得到的基底 10 上形成有栅电极 110 的一侧沉积高密度等离子体氧化 物形成高密度等离子体氧化物层 20。 0030 高密度等离子体氧化物可以为SiO。

13、2。 高密度等离子体氧化物也可以为用其他杂质 掺杂的 SiO2， 如掺杂 B、 P 或 F 等。 0031 高密度等离子体氧化物层 20 可以采用化学气相沉积法沉积。化学气相沉积的气 源可以为 SiH4和 O2。SiH4的流量可以为 51sccm 61sccm。O2的流量可以为 122sccm 142sccm。 O2和SiH4的流量比可以为1.8:12.7:1， 但这不是限制性的， 本领域技术人员可 以根据具体情况选择合适的 SiH4和 O2的流量比。化学气相沉积的刻蚀气体可以为氢气、 氩 气或氦气。化学气相沉积的压强可以为 2 毫托 10 毫托 (mt)， 但这不是限制性的， 本领域 技术人。

14、员可以根据实际情况调整化学气相沉积的压强。化学气相沉积的时间可以为 40s 80s， 当然在实际工作中根据需要可以调整化学气相沉积的时间。在实际应用中， 可以根据 高密度等离子体氧化物的种类， 选择合适的化学气相沉积条件。 0032 通过化学气相沉积法沉积 SiO2的反应方程式如下 ： 0033 SiH4+O2 SiO2+H2O。 0034 S20 中， 高密度等离子体氧化物层 20 的厚度可以为 4000 埃 7000 埃浅沟 说 明 书 CN 104253080 A 4 3/5 页 5 槽 120 的底部和侧壁的高密度等离子体氧化物层 20 可以完全覆盖浅沟槽 120。 0035 在一个较。

15、优的实施例中， 高密度等离子体氧化物层 20 的厚度为 5500等离子体 氧化物层 20 的厚度为 5500时， 浅沟槽 120 的底部和侧壁的高密度等离子体氧化物层 20 具有合适的厚度， 方便下一步进行湿法腐蚀。 0036 在一个较优的实施例中， 结合图 2b， 浅沟槽 120 的底部和侧壁的高密度等离子体 氧化物层 20 形成一条狭长的槽 30。 0037 S30 ： 采用湿法腐蚀对S20得到的高密度等离子氧化物层20进行腐蚀， 在高密度等 离子体氧化物层 20 上形成开口 40， 开口 40 的深宽比小于浅沟槽 120 的深宽比。 0038 湿法腐蚀的腐蚀剂为 BOE 缓冲刻蚀液或 H。

16、F 溶液。 0039 HF 溶液由体积比为 1:100 的质量百分浓度为 49% 的 HF 和去离子水组成。采用由 体积比为 1:100 的质量百分浓度为 49% 的 HF 和去离子水组成 HF 溶液腐蚀高密度等离子体 氧化物时， 容易控制高密度等离子体氧化物的腐蚀量。 在实际应用中， 可以根据高密度等离 子体氧化物的种类， 选择合适浓度的 HF 溶液进行腐蚀。可以理解， HF 溶液的浓度不限于用 体积比为 1:100 的质量百分浓度为 49% 的 HF 和去离子水混合得到， 也可以用其他质量百分 浓度的HF和去离子水混合得到， 当然HF和去离子水的比例也可以根据实际需要进行调整， 只要使 H。

17、F 溶液能够腐蚀沉积的高密度等离子体氧化物， 在高密度等离子体氧化物层 20 上 形成开口 40， 并使开口 40 的深宽比小于浅沟槽 120 的深宽比即可。 0040 湿法腐蚀的时间为500s900s。 在实际应用中， 可以根据高密度等离子体氧化物 的种类以及需要腐蚀的沉积在浅沟槽 120 的底部和侧壁的高密度等离子体氧化物的量， 选 择合理的湿法腐蚀时间。 0041 BOE 缓冲刻蚀液为 HF 和 NH4F 的混合液。HF 和 NH4F 的浓度比可以为 1:6。实际应 用中可以加入去离子水对 BOE 缓冲刻蚀液进行稀释， 使得到的溶液中的 HF 和 NH4F 的浓度 满足刻蚀条件。通常， 。

18、H2O 与 BOE 的比例可以为 7:1、 50:1 或 100:1。 0042 采用 HF 溶液， 腐蚀 SiO2的反应方程式如下 ： 0043 6HF+SiO2 H2SiF6+2H2O。 0044 采用 BOE 缓冲刻蚀液， 腐蚀 SiO2的反应方程式如下 ： 0045 6HF+SiO2 H2SiF6+2H2O 0046 6NH4F+SiO2+6H2O H2SiF6+6NH3H2O+2H2O。 0047 HF 和 NH4F 的混合溶液和 HF 溶液对 SiO2的腐蚀速率快， 选择性高， 对其他膜层影 响较小。 0048 结合图 2c， 采用湿法腐蚀对高密度等离子体氧化物层进行腐蚀时， 可以。

19、根据实际 需要， 合理的腐蚀沉积在浅沟槽 120 的底部和侧壁的高密度等离子体氧化物的量， 使沉积 在浅沟槽底部和侧壁的高密度等离子体氧化物层 20 形成开口 40， 并使开口 40 的深宽比小 于浅沟槽 120 的深宽比。采用湿法腐蚀后， 当沉积在浅沟槽 120 的底部和侧壁的高密度等 离子体氧化物层的开口 40 的深宽比小于 2.8 时， 有利于后续沉积高密度等离子体氧化物。 0049 S40 ： 在开口 40 内进一步填充高密度等离子体氧化物以与 S30 的高密度等离子体 氧化物形成对浅沟槽 120 的完整填充。 0050 高密度等离子体氧化物可以为 SiO2。 说 明 书 CN 104。

20、253080 A 5 4/5 页 6 0051 高密度等离子体氧化物层 20 可以采用化学气相沉积法沉积。 0052 化学气相沉积的气源可以为 SiH4和 O2。化学气相沉积的刻蚀气体可以为氢气、 氩 气或氦气。SiH4的流量可以为 51sccm 61sccm， O2的流量可以为 122sccm 142sccm。O2 和SiH4的流量比可以为1.8:12.7:1， 但这不是限制性的， 本领域技术人员可以根据具体 情况选择合适的 SiH4和 O2的流量比。化学气相沉积的压强可以为 2mt 10mt， 但这不是 限制性的， 本领域技术人员可以根据实际情况调整化学气相沉积的压强。化学气相沉积的 时间。

21、可以为40s80s， 当然在实际工作中根据需要可以调整化学气相沉积的时间。 在实际 应用中， 可以根据高密度等离子体氧化物的种类， 选择合适的化学气相沉积条件。 0053 通过化学气相沉积法沉积 SiO2的反应方程式如下 ： 0054 SiH4+O2 SiO2+H2O。 0055 结合图 2d， 在开口 40 内进一步填充高密度等离子体氧化物以与 S30 的高密度等 离子体氧化物形成对浅沟槽120的完整填充后， 在基底10上形成高密度等离子体氧化物膜 50。 0056 上述浅沟槽隔离方法， 采用湿法腐蚀能够去除沉积在浅沟槽 120 的底部和侧壁的 部分高密度等离子体氧化物， 使沉积在浅沟槽 1。

22、20 的底部和侧壁的高密度等离子体氧化物 层 20 形成开口 40， 且开口 40 的深宽比小于浅沟槽 120 的深宽比， 从而在开口 40 内进一步 填充高密度等离子体氧化物时， 能够形成对浅沟槽120的完整填充， 有效避免浅沟槽120的 洞口过早封死而影响高密度等离子体氧化物的填充， 避免产生空隙。 0057 和传统的浅沟槽隔离工艺相比， 上述浅沟槽隔离方法工艺步骤简单， 并且不需要 调节机台的工艺参数， 受机台的工艺能力影响较小， 从而能够节约为了满足较高工艺要求 而购买机台的成本， 适用于深宽比较大的产品的浅沟槽的填充。 0058 下面为具体实施例部分。 0059 实施例 1 0060。

23、 在硅片基底的一侧表面采用干法刻蚀形成栅电极， 相邻的栅电极之间形成浅沟 槽。 0061 在化学气相沉积系统内， 设定工艺腔腔体的内部压强为 5mt， 往工艺腔体内通入 SiH4和 O2。通过流量控制器分别调节 SiH4的流量为 56sccm， O2的流量为 132sccm。在基底 的形成有栅电极的一侧沉积 SiO2， 形成厚度为 5500的 SiO2层。 0062 采用浓度为 1:100 的 HF 溶液， 将基底浸入 HF 溶液中进行湿法腐蚀。腐蚀时间为 780s。对沉积在浅沟槽的底部和侧壁的部分高密度等离子体氧化物进行腐蚀， 使沉积在浅 沟槽的底部和侧壁的高密度等离子体氧化物层形成开口， 。

24、开口的深宽比为 2:1。 0063 设定工艺腔腔体的内部压强为 5mt， 往工艺腔体内通入 SiH4和 O2。通过流量控制 器分别调节 SiH4的流量为 56sccm， O2的流量为 132sccm。在开口内进一步填充高密度等离 子体氧化物以形成对浅沟槽的完整填充， 在硅片表面形成 SiO2膜。 0064 图 3 为按照实施例 1 的方法得到的产品的扫描电镜图。从图中可以看出， 采用上 述浅沟槽隔离方法能够形成对浅沟槽的完整填充， 有效避免浅沟槽的洞口过早封死而影响 高密度等离子体氧化物的填充， 避免产生空隙。 0065 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式， 其描述较为具体和详细， 但并 不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是， 对于本领域的普通技术人员 说 明 书 CN 104253080 A 6 5/5 页 7 来说， 在不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若干变形和改进， 这些都属于本发明的保 护范围。因此， 本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。 说 明 书 CN 104253080 A 7 1/3 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 104253080 A 8 2/3 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 104253080 A 9 3/3 页 10 图 3 说 明 书 附 图 CN 104253080 A 10 。