浅沟槽隔离结构的制备方法技术

本发明专利技术提供一种浅沟槽隔离结构的制备方法，包括：提供一衬底，所述衬底上形成有硬掩膜层。采用干法刻蚀工艺刻蚀所述硬掩膜层以形成图形化的硬掩膜层。以所述图形化的硬掩膜层为掩膜，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述衬底，以在所述衬底中形成沟槽。对所述沟槽执行填充工艺，以在所述沟槽中形成浅沟槽隔离结构。其中，由于在刻蚀所述衬底时会不可避免的刻蚀到所述硬掩膜层，易造成削角问题。因此，在刻蚀所述衬底时采用的刻蚀气体对所述硬掩膜层的刻蚀速率低于刻蚀所述硬掩膜层时采用的刻蚀气体对所述硬掩膜层的刻蚀速率，以使在刻蚀所述衬底时，降低刻蚀气体对硬掩膜层的影响，从而能够缓解削角问题，提高所述浅沟槽隔离结构整体轮廓尺寸的精准度。

Preparation method of shallow groove isolation structure

【技术实现步骤摘要】
浅沟槽隔离结构的制备方法
本专利技术涉及半导体制造
，特别涉及一种浅沟槽隔离结构的制备方法。
技术介绍
随着集成电路的发展，现代的CMOS芯片通常在一块普通的硅衬底材料上集成数以百万计的有源器件(例如NMOS晶体管和PMOS晶体管)，然后通过特定的连接实现各种复杂的逻辑功能或模拟功能，而除了这些特定的功能以外，在电路的设计过程中，通常假设不同的器件之间一般是没有其他的互相影响的。因此在集成电路制造中必须能够把器件隔离开来，这就需要隔离技术。随着器件向深亚微米发展，隔离技术由局部氧化(LocalOxidationofSilicon，LOCOS)工艺发展成为浅沟槽隔离(ShallowTrenchIsolation，STI)技术，其所形成的浅沟槽隔离结构能有效保证N型和P型掺杂区域彻底隔断。通常，先对半导体衬底进行热氧化形成缓冲层，再沉积氮化硅层作为硬掩膜层。硬掩膜层上一般会加入正硅酸乙酯(TEOS)来保证后续刻蚀过程中工艺窗口的轮廓。然后利用光刻和刻蚀形成隔离槽，再填充绝缘介质。最后，去掉缓冲层和氮化硅层，形成浅沟槽隔离结构。但随着关键尺寸的进一步缩小，光刻工艺中的光刻胶厚度需要相应地减小，加入正硅酸乙酯的掩膜手法会消耗较多的光刻胶，因此不得不去除正硅酸乙酯，这便使得在刻蚀工艺中造成硬掩膜层的削角，严重影响浅沟槽隔离结构整体的轮廓。因此，需要一种新的浅沟槽隔离结构的制备方法，来解决浅沟槽隔离结构制作工艺中削角问题，进而保障工艺窗口的轮廓，使得工艺尺寸更为精准。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种浅沟槽隔离结构的制备方法，以解决浅沟槽隔离结构制备工艺中削角问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种浅沟槽隔离结构的制备方法，包括：提供一衬底，所述衬底上形成有硬掩膜层；采用干法刻蚀工艺刻蚀所述硬掩膜层以形成图形化的硬掩膜层；以所述图形化的硬掩膜层为掩膜，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述衬底，以在所述衬底中形成沟槽；对所述沟槽执行填充工艺，以在所述沟槽中形成浅沟槽隔离结构；其中，刻蚀所述衬底时采用的刻蚀气体对所述硬掩膜层的刻蚀速率低于刻蚀所述硬掩膜层时采用的刻蚀气体对所述硬掩膜层的刻蚀速率。可选的，在所述的浅沟槽隔离结构的制备方法中，所述衬底包括半导体基底以及形成于所述半导体基底上的浮栅层，刻蚀所述衬底包括刻蚀所述浮栅层以及所述半导体基底，在刻蚀所述浮栅层时，通入的所述刻蚀气体包括90％溴化氢、6％氯气和4％氧气；其中，所述刻蚀气体压强的取值范围为10mT～20mT；气体流量的取值范围为60sccm～150sccm；刻蚀时间的取值范围为30s～60s。可选的，在所述的浅沟槽隔离结构的制备方法中，所述半导体基底和所述浮栅层之间还形成有氧化层。可选的，在所述的浅沟槽隔离结构的制备方法中，在刻蚀所述半导体基底和所述氧化层时，通入的所述刻蚀气体包括四氟化碳；其中，所述刻蚀气体压强的取值范围为5mT～10mT；气体流量的取值范围为50sccm～100sccm；刻蚀时间的取值范围为15s～25s。可选的，在所述的浅沟槽隔离结构的制备方法中，在刻蚀所述硬掩膜层时，通入的刻蚀气体包括四氟化碳和三氟甲烷；其中，所述刻蚀气体压强的取值范围为20mT～30mT；气流量的取值范围为100sccm～150sccm；刻蚀时间的取值范围为25s～50s。可选的，在所述的浅沟槽隔离结构的制备方法中，提供一衬底，所述衬底上形成有硬掩膜层的步骤中，所述硬掩膜层上依次形成有抗反射层和图形化的光刻胶层。可选的，在所述的浅沟槽隔离结构的制备方法中，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述硬掩膜层以形成图形化的硬掩膜层的步骤中，以所述图形化的光刻胶层为掩膜，刻蚀形成所述图形化的硬掩膜层。可选的，在所述的浅沟槽隔离结构的制备方法中，对所述沟槽执行填充工艺的步骤包括：形成绝缘介质层，所述绝缘介质层填充所述沟槽并覆盖所述图形化的硬掩膜层的表面；对所述绝缘介质进行平坦化处理，以去除所述图形化的硬掩膜层表面的所述绝缘介质层以形成所述浅沟槽隔离结构。可选的，在所述的浅沟槽隔离结构的制备方法中，对所述绝缘介质进行平坦化处理后，所述的浅沟槽隔离结构的制备方法还包括：去除所述硬掩膜层。可选的，在所述的浅沟槽隔离结构的制备方法中，采用湿法刻蚀工艺或化学机械研磨工艺去除所述硬掩膜层；其中，所述湿法刻蚀工艺采用的药液为热磷酸。综上所述，本专利技术提供一种浅沟槽隔离结构的制备方法，所述浅沟槽隔离结构的制备方法包括：提供一衬底，所述衬底上形成有硬掩膜层。采用干法刻蚀工艺刻蚀所述硬掩膜层以形成图形化的硬掩膜层。以所述图形化的硬掩膜层为掩膜，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述衬底，以在所述衬底中形成沟槽。对所述沟槽执行填充工艺，以在所述沟槽中形成浅沟槽隔离结构。其中，考虑到由于在刻蚀所述衬底时会不可避免的刻蚀到所述硬掩膜层，易造成削角问题。因此，在本专利技术中，在刻蚀所述衬底时采用的刻蚀气体对所述硬掩膜层的刻蚀速率低于刻蚀所述硬掩膜层时采用的刻蚀气体对所述硬掩膜层的刻蚀速率，以使刻蚀所述衬底时，降低刻蚀气体对硬掩膜层的影响，从而能够缓解削角问题，提高所述浅沟槽隔离结构整体轮廓尺寸的精准度。附图说明图1是本专利技术实施例的浅沟槽隔离结构制备方法流程图；图2～图6是本专利技术实施例的浅沟槽隔离结构制备方法中各步骤中半导体结构示意图；其中，附图标记说明：10-衬底；100-半导体基底；101-浮栅层；102-硬掩膜层；103-抗反射出；104-光刻胶层；105-氧化层；106-绝缘介质；W-开口；P-沟槽。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的一种浅沟槽隔离结构的制备方法作进一步详细说明。根据下面说明，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。本实施例提供一种浅沟槽隔离结构的制备方法，请参阅图1，所述浅沟槽隔离结构的制备方法的步骤如下：步骤一S10：请参阅图2，提供一衬底10，所述衬底10上形成有硬掩膜层102。如图2所示，所述衬底10包括半导体基底100以及依次形成于所述半导体基底100上的浮栅层101和硬掩膜层102。其中，所述半导体基底100与所述浮栅层101之间还形成有氧化层105。进一步的，所述半导体基底100包括但不限于是单晶、多晶或非晶结构的硅或者硅锗。所述浮栅层101为多晶硅，所述硬掩膜层102为氮化硅。所述硬掩膜层102可以利用任何常规的真空镀膜技术获得。例如原子沉积(ALD)、物理气相淀积(PVD)、化学气相淀积(CVD)、等离子体增强型化学气相淀积(PECVD)工艺，优选为利用低压化学气相淀积(LPCVD)工艺，在高温(约750摄氏度)条件下，经由氨气和二氯硅烷发生反应生成氮化硅。此本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种浅沟槽隔离结构的制备方法，其特征在于，包括：/n提供一衬底，所述衬底上形成有硬掩膜层；/n采用干法刻蚀工艺刻蚀所述硬掩膜层以形成图形化的硬掩膜层；/n以所述图形化的硬掩膜层为掩膜，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述衬底，以在所述衬底中形成沟槽；/n对所述沟槽执行填充工艺，以在所述沟槽中形成浅沟槽隔离结构；/n其中，刻蚀所述衬底时采用的刻蚀气体对所述硬掩膜层的刻蚀速率低于刻蚀所述硬掩膜层时采用的刻蚀气体对所述硬掩膜层的刻蚀速率。/n

【技术特征摘要】
1.一种浅沟槽隔离结构的制备方法，其特征在于，包括：
提供一衬底，所述衬底上形成有硬掩膜层；
采用干法刻蚀工艺刻蚀所述硬掩膜层以形成图形化的硬掩膜层；
以所述图形化的硬掩膜层为掩膜，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述衬底，以在所述衬底中形成沟槽；
对所述沟槽执行填充工艺，以在所述沟槽中形成浅沟槽隔离结构；
其中，刻蚀所述衬底时采用的刻蚀气体对所述硬掩膜层的刻蚀速率低于刻蚀所述硬掩膜层时采用的刻蚀气体对所述硬掩膜层的刻蚀速率。


2.根据权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的制备方法，其特征在于，所述衬底包括半导体基底以及形成于所述半导体基底上的浮栅层，刻蚀所述衬底包括刻蚀所述浮栅层以及所述半导体基底，在刻蚀所述浮栅层时，通入的所述刻蚀气体包括90％溴化氢、6％氯气和4％氧气；其中，所述刻蚀气体压强的取值范围为10mT～20mT；气体流量的取值范围为60sccm～150sccm；刻蚀时间的取值范围为30s～60s。


3.根据权利要求2所述的浅沟槽隔离结构的制备方法，其特征在于，所述半导体基底和所述浮栅层之间还形成有氧化层。


4.根据权利要求3所述的浅沟槽隔离结构的制备方法，其特征在于，在刻蚀所述半导体基底和所述氧化层时，通入的所述刻蚀气体包括四氟化碳；其中，所述刻蚀气体压强的取值范围为5mT～10mT；气体流量的取值范围为50sccm～100sccm；刻蚀时间的取值范围为15s～25s。


5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴鸿冉，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31