一种解决凹坑残留的浅槽隔离工艺制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115172260A(43)申请公布日2022.10.11(21)申请号202210901510.0(22)申请日2022.07.28(71)申请人西安微电子技术研究所地址710000陕西省西安市雁塔区太白南路198号(72)发明人李林杨尚洁杨永峰张万垚(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200专利代理师房鑫(51)Int.Cl.H01L21/762(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图1页(54)发明名称一种解决凹坑残留的浅槽隔离工艺制备方法(57)摘要本发明公开了一种解决凹坑残留的浅槽隔离工艺制备方法，在0.18pumCMOS工艺平台中，浅槽隔离形成的工艺过程为：首先完成氮化硅硬掩膜刻蚀，并以氮化硅作为硬掩膜完成硅片的干法刻蚀形成浅沟槽。然后采用化学气相沉积在浅沟槽中填充二氧化硅，并采用化学机械研磨去掉多余的二氧化硅，再通过磷酸全剥去除氮化硅，形成完整的浅槽隔离。本发明在湿法清洗工艺中引入硬掩膜回刻技术后，增加了二氧化硅介质的填充宽度，可在后续的湿法全剥工艺中抵消横向刻蚀作用；通过优化多步湿法腐蚀和清洗工艺解决浅槽隔离工艺制作过程中出现的凹坑残留问题，达到平坦化刻蚀提升器件的隔离性能。CN115172260ACN115172260A权利要求书1/2页1.一种解决凹坑残留的浅槽隔离工艺制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，在衬底上依次生长第一氧化层和硬掩膜层，在所述衬底上依次穿设过第一氧化层和硬掩膜层刻蚀形成多个浅沟槽；步骤2，对刻蚀浅沟槽后的衬底上的硬掩膜层采用热磷酸进行全剥回刻处理；步骤3，在全剥回刻处理后的浅沟槽的侧壁上生长第二氧化层，在浅沟槽的内部填充隔离介质，并用氢氟酸腐蚀工艺调整浅沟槽中隔离介质的台阶高度；步骤4，采用热磷酸去除衬底上的硬掩膜层和采用氢氟酸溶液去除衬底上的第一氧化层后，在浅沟槽和衬底上生长掩蔽牺牲氧化层；步骤5，对所述掩蔽牺牲氧化层上光刻得到N阱注入图形和P阱注入图形，并进行N阱注入和P阱注入后，再采用氢氟酸去除去除牺牲氧化层，从而制备得到浅槽隔离结构。2.根据权利要求1所述一种解决凹坑残留的浅槽隔离工艺制备方法，其特征在于，步骤1中在所述衬底上刻蚀形成多个浅沟槽的具体过程为：使用光刻工艺在硬掩膜层上制备浅槽隔离图形，根据所述的浅槽隔离图形使用干法刻蚀工艺刻蚀得到硬掩膜窗口，再使用干法刻蚀工艺通过硬掩膜窗口在所述衬底上刻蚀形成多个浅沟槽。3.根据权利要求1所述一种解决凹坑残留的浅槽隔离工艺制备方法，其特征在于，步骤1中在衬底上依次生长第一氧化层和硬掩膜层分别采用热氧化工艺和低压炉管淀积工艺。4.根据权利要求1所述一种解决凹坑残留的浅槽隔离工艺制备方法，其特征在于，所述步骤1中所述衬底采用硅片；硬掩膜层采用氮化硅膜层；第一氧化层采用二氧化硅膜层；所述步骤3中第二氧化层为二氧化硅膜层；所述隔离介质的材料采用二氧化硅；所述步骤4中掩蔽牺牲氧化层采用二氧化硅层。5.根据权利要求1所述一种解决凹坑残留的浅槽隔离工艺制备方法，其特征在于，步骤2中对带有浅沟槽的衬底上的硬掩膜层的进行全剥回刻的具体过程为：对刻蚀浅沟槽后的衬底进行采用干法去胶工艺和湿法清洗工艺去除衬底表面的光刻胶，其中湿法清洗工艺中，采用氢氟酸溶液在温度为22℃下漂洗处理40s后，再用磷酸在温度为160℃下腐蚀处理540s，再用氨水‑双氧水混合溶液进行清洗处理480s，从而实现对硬掩膜层进行全剥回刻；所述氢氟酸溶液中去离子水与氢氟酸的体积比为10：1；氨水‑双氧水混合溶液中氨水，双氧水与水的体积比为1：1：5。6.根据权利要求1所述一种解决凹坑残留的浅槽隔离工艺制备方法，其特征在于，步骤3中浅沟槽的侧壁上生长第二氧化层采用热氧化工艺，浅沟槽的内部填充隔离介质采用高密度等离子体气相沉积工艺；所述掩蔽牺牲氧化层采用热氧化工艺制备得到，所述N阱注入图形和P阱注入图形均采用光刻工艺得到。7.根据权利要求1所述一种解决凹坑残留的浅槽隔离工艺制备方法，其特征在于，步骤3中氢氟酸腐蚀工艺调整浅沟槽中隔离介质的台阶高度的具体过程为：用去离子水与氢氟酸的体积比为100：1的氢氟酸溶液，在温度为22℃下将隔离介质的台阶高度漂洗处理150s，再用磷酸在温度为160℃下腐蚀处理65min。8.根据权利要求1所述一种解决凹坑残留的浅槽隔离工艺制备方法，其特征在于，步骤4中采用热磷酸去除衬底上的硬掩膜层的工艺条件为：用磷酸在温度为160℃下对硬掩膜层腐蚀处理65min，采用氢氟酸溶液去除衬底上的第一氧化层的工艺条件为：采用去离子水与2CN115172260A权利要求书2/2页氢氟酸的体积比为100：1的氢氟酸溶液，在温度为22℃下对第一氧化层漂洗处理500s。9.根据权利要求1所述