深槽隔离工艺方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110379765A(43)申请公布日2019.10.25(21)申请号201910794123.X(22)申请日2019.08.27(71)申请人上海华虹宏力半导体制造有限公司地址201203上海市浦东新区张江高科技园区祖冲之路1399号(72)发明人王星杰(74)专利代理机构上海浦一知识产权代理有限公司31211代理人焦健(51)Int.Cl.H01L21/762(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图6页(54)发明名称深槽隔离工艺方法(57)摘要本发明公开了一种深槽隔离工艺方法，包含：在半导体衬底表面依次形成一层氧化硅层及一层氮化硅层；通过光刻胶定义，对氮化硅层及氧化硅层进行刻蚀，打开欲形成深沟槽的区域，向下刻蚀形成一定深度的沟槽；在沟槽内形成衬垫氧化层，然后填充多晶硅；回刻多晶硅；进行炉管氧化形成氧化硅层；去除氧化硅层及氮化硅层；进行外延生长；形成氧化硅层，然后填充多晶硅；对外延表面的多晶硅以及深沟槽内的多晶硅进行回刻；刻蚀去除外延表面的氧化硅层。本发明工艺方法，在外延淀积工艺前先形成一部分深度的沟槽，再利用外延淀积工艺选择性生长的特性，形成后续的沟槽，降低了干法刻蚀的难度，也降低了沟槽填孔的挑战性，可以节省一层零层的光罩。CN110379765ACN110379765A权利要求书1/2页1.一种深槽隔离工艺方法，其特征在于：包含如下的工艺步骤：步骤一，提供一半导体衬底，在所述的半导体衬底表面依次形成一层氧化硅层及一层氮化硅层；步骤二，通过光刻胶定义，对氮化硅层及氧化硅层进行刻蚀，打开欲形成深沟槽的区域，向下刻蚀形成一定深度的沟槽；然后去除光刻胶；步骤三，在沟槽内形成衬垫氧化层，然后填充多晶硅；步骤四，对多晶硅进行回刻；步骤五，进行炉管氧化，在沟槽内多晶硅上方形成氧化硅层；步骤六，去除衬底表面的氧化硅层及氮化硅层；步骤七，进行外延生长；步骤八，形成氧化硅层，然后填充多晶硅；步骤九，对外延表面的多晶硅以及深沟槽内的多晶硅进行回刻；步骤十，刻蚀去除外延表面的氧化硅层。2.如权利要求1所述的深槽隔离工艺方法，其特征在于：所述步骤二中，向下刻蚀的沟槽的深度，是设计总深度减去外延层厚度。3.如权利要求2所述的深槽隔离工艺方法，其特征在于：由于刻蚀及填孔的工艺难度随沟槽深度的增加而增大，向下刻蚀形成的沟槽的深度不大于40微米。4.如权利要求1所述的深槽隔离工艺方法，其特征在于：所述步骤三中，通过炉管氧化工艺形成衬垫氧化层，所述衬垫氧化层附着于沟槽的侧壁与底部，与位于衬底表面的氧化硅层连成一体。5.如权利要求1所述的深槽隔离工艺方法，其特征在于：所述步骤三中，填充的多晶硅将沟槽填充满，并在衬底表面形成一层多晶硅层。6.如权利要求1所述的深槽隔离工艺方法，其特征在于：所述步骤四中，通过干法刻蚀工艺将衬底表面非深沟槽区域的多晶硅去除，露出氮化硅层；深沟槽内的多晶硅回刻至多晶硅的表面不低于非深沟槽区域的氮化硅层的下表面。7.如权利要求1所述的深槽隔离工艺方法，其特征在于：所述步骤五中，通过炉管氧化工艺在深沟槽内多晶硅的表面形成厚的氧化硅层，而非深沟槽区域的衬底表面由于有氮化硅层的保护而不会被氧化。8.如权利要求1所述的深槽隔离工艺方法，其特征在于：所述步骤六中，通过湿法刻蚀工艺去除非深沟槽区域的氮化硅层及氧化硅层，露出硅衬底。9.如权利要求1所述的深槽隔离工艺方法，其特征在于：所述步骤七中，进行外延生长，外延生长的厚度由最终要形成的深沟槽的总深度来决定，即外延生长的厚度为最终形成的深沟槽的总深度减去已经形成的深沟槽的深度；由于深沟槽中多晶硅表面存在炉管氧化形成的氧化硅层，外延只在非深沟槽区域的衬底表面形成，从而自然形成沟槽。10.如权利要求1所述的深槽隔离工艺方法，其特征在于：在进行步骤六之后、步骤七之前，还可选择性地根据器件工艺需要进行外延生长之前的其他层次的相关工艺。11.如权利要求1所述的深槽隔离工艺方法，其特征在于：所述步骤八中，在外延生长形成的沟槽的侧壁及底部形成氧化硅层，然后再在沟槽内填充满多晶硅，氧化硅层将填充的多晶硅与外延层隔离。2CN110379765A权利要求书2/2页12.如权利要求1所述的深槽隔离工艺方法，其特征在于：所述步骤九中，通过干法刻蚀工艺将沟槽内的多晶硅进行回刻，回刻至多晶硅上表面与外延层的上表面持平。13.如权利要求1所述的深槽隔离工艺方法，其特征在于：所述步骤十中，通过湿法刻蚀工艺去除外延表面的氧化硅层。3CN110379765A说明书1/4页深槽隔离工艺方法[0001]技术领域[0002]本发明涉及半导体器件制造领域，特别是指一种0.18μmBCD工艺一下节点的深槽隔离工艺方法。背景技术[0003]沟槽的填充在半导