一种双浅沟槽隔离形成方法技术

一种双浅沟槽隔离形成方法，其首先在晶圆上进行一次曝光显影，将第一浅沟槽(即预定深度更浅的沟槽)区域用第一光刻胶覆盖，然后，用低温PEALD的方式生长一层很薄的氧化硅，接下来再进行第二次光刻，定义第一浅沟槽和第二浅沟槽区域；第一浅沟槽区域由于有第一光刻胶的覆盖，当第一浅沟槽区域的干刻掩膜层(SIN HM)被打开时，第二浅沟槽区域的沟槽已经部分形成，因此，最终可以实现第一浅沟槽深度低于第二浅沟槽深度的双浅沟槽隔离的结构。本发明专利技术通过两次光刻和一次干法刻蚀即可实现两种不同深度的浅沟槽，能够简化工艺流程降低工艺成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体集成电路制造
，尤其涉及前段浅沟槽隔离形成技术；更具体地说，涉及一种双浅沟槽隔离形成方法。
技术介绍
完整的电子电路是由分离的器件通过特定的电学通路连接起来的，因此在集成电路制造中必须能够把器件隔离开来，这些器件随后还要能够互连以形成所需要的特定的电路结构，隔离不好会造成漏电、击穿低、闩锁效应等，因此，隔离技术是集成电路制造中一项关键技术。随着器件向深亚微米发展，迫切需要更有效的器件隔离的需要，尤其是对于随机存贮器(RandomAccessMemory简称DRAM器件)而言。CMOS工艺最常用的隔离技术就是硅的选择氧化(LocaloxidationofSilicon简称LOCOS)工艺，它以氮化硅为掩膜实现了硅的选择氧化，在这种工艺中，除了形成有源晶体管的区域以外，在其它所有重掺杂硅区上均生长一层厚的氧化层，称为隔离或场氧化层。常规的LOCOS工艺由于有源区方向的场氧侵蚀(SiN边缘形成类似鸟嘴的结构，称为“鸟嘴”birdbreak)和场注入的横向扩散，使LOCOS工艺或后续改进的LOCOS工艺受到很大的限制。为了改进的LOCOS结构仍有应力和鸟嘴问题，并存在场氧减薄效应，于是出现了STI(shallowtrenchisolation浅沟槽隔离)隔离技术，在0.25μm及以下技术节点中，STI隔离技术被广泛采用。它的缺点主要是工艺成本更贵，更复杂。但是和它的优点相比，成本的增加是可以接受的。因此，在0.25μm及以下的工艺，都使用STI隔离在集成电路制造工艺流程里，浅沟槽隔离(STI：shallowtrenchisolation)的作用是避免器件之间的电导通。请参阅图1，图1所示为现有技术中STI结构示意图，其中，AA(activearea)表示有源区，器件最终形成在AA区。STI隔离技术的基本流程先淀积氮化硅，然后在隔离区腐蚀出一定深度的沟槽，再进行侧墙氧化，用化学气相沉积法(ChemicalVaporDeposition，简称CVD)在沟槽中淀积SiO2，最后通过化学机械抛光法(ChemicalMechanicalPolishing，简称CMP)平坦化，形成沟槽隔离区和有源区。本领域人员清楚，浅沟槽隔离介质一般使用氧化硅，浅沟槽最关键的参数是沟槽深度，在深亚微米以下技术中，某些特殊的集成电路产品需要不同深度的浅沟槽结构，例如存储器件的存储单元和外围逻辑区常要求形成不同的浅沟槽隔离深度。目前比较通用的方法是通过两次光刻两次刻蚀工艺，形成深度不同的沟槽，其流程如图2所示。请参阅图2，图2所示为现有技术中形成沟槽隔离区的过程示意图。如图2所示的4个图形，分别表示形成沟槽隔离区的4个步骤：步骤S01：沉积第一光刻胶层并图形化该光刻胶层；步骤S02：刻蚀形成具有第一深度的浅沟槽；步骤S03：沉积第二光刻胶层并图形化该光刻胶层；步骤S04：刻蚀形成具有第二深度的浅沟槽。然而，上述工艺由于需要两次光刻和刻蚀工艺，成本较高。因此，简化工艺流程降低工艺成本是目前业界急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种双浅沟槽隔离形成方法，该方法通过两次光刻和一次干法刻蚀即可实现两种不同深度的浅沟槽，能够简化工艺流程降低工艺成本。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种双浅沟槽隔离形成方法，所述双浅沟槽隔离结构包括具有第一预定深度的第一浅沟槽和具有第二预定深度的第二浅沟槽，其中，第二预定深度大于第一预定深度；其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：提供相关介质层和掩膜层生长工艺后的晶圆衬底，在晶圆衬底的第一浅沟槽区域覆盖第一光刻胶层，进行第一次光刻工艺以图形化所述第一光刻胶；其中，所述第一光刻胶层的厚度由所述第一浅沟槽和所述第二浅沟槽的预定深度差值决定；步骤S2：在所述步骤S1形成的具有图形化的第一光刻胶层的整个晶圆衬底表面生长一层氧化硅薄膜层；步骤S3：在所述的氧化硅层上沉积第二光刻胶层，并以所述的氧化硅薄膜层为光刻停止层，进行第二次光刻工艺，以将所述第二光刻胶层覆盖在所有非沟槽区域；其中，所述的所有非沟槽区域为除去第一浅沟槽区域和第二浅沟槽区域的所有区域；步骤S4：以所述图形化后的第二光刻胶层为掩膜，进行干法刻蚀，以得到两种位于所述介质层中且具有不同深度的第一浅沟槽和第二浅沟槽。优选地，所述步骤S4具体包括如下步骤：步骤S41：以图形化后第二光刻胶为掩模，进行干法刻蚀将第二浅沟槽区域的氧化硅层刻掉，并打开所述掩膜层；在这个过程中，所述第一浅沟槽区域的第二光刻胶将被消耗；继续往下刻蚀，所述第一浅沟槽区域的氧化硅层刻掉，并且，所述掩膜层也被打开；步骤S42：去除所述掩膜层表面的所有光刻胶和氧化硅薄膜层；步骤S43：以所述掩模层，对第一浅沟槽和第二浅沟槽继续进行刻蚀，最终实现双浅沟槽隔离结构。优选地，所述掩膜层为氮化硅层。优选地，所述第一光刻胶的厚度还由以所述氮化硅作为掩模的干法刻蚀工艺中的刻蚀速率相关。优选地，所述氧化硅薄膜层的厚度为优选地，所述氧化硅薄膜层的生长方式为低温等离子体增强原子层沉积方式。优选地，所述低温温度范围为50℃～80℃。优选地，所述去除所有的光刻胶采用干法去胶步骤。优选地，所述在步骤43中对所述第一浅沟槽和第二浅沟槽的刻蚀是在同一个干法刻蚀步骤中进行的。从上述技术方案可以看出，本专利技术提出一种双浅沟槽隔离形成方法，首先在晶圆上进行一次曝光显影，将第一浅沟槽(即预定深度更浅的沟槽)区域用第一光刻胶覆盖，然后，用低温等离子体增强原子层沉积(Plasma-EnhancedAtomicLayerDeposition,简称PEALD)的方式(避免PR被损伤)生长一层很薄的氧化硅；接下来再进行第二次光刻，定义第一浅沟槽和第二浅沟槽区域；第一浅沟槽区域由于有第一光刻胶的覆盖，当第一浅沟槽区域的干刻掩膜层(SINHM)被打开时，第二浅沟槽区域的沟槽已经部分形成；因此，最终可以实现第一浅沟槽深度低于第二浅沟槽深度的双浅沟槽隔离的结构；也就是说，其通过两次光刻和一次干法刻蚀即可实现两种不同深度的浅沟槽，能够简化工艺流程降低工艺成本。附图说明图1所示为现有技术中STI结构示意图；其中，AA(activearea)表示有源区图2所示为现有技术中形成沟槽隔离区的过程示意图图3为本专利技术一种双浅沟槽隔离形成方法的流程示意图图4为本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双浅沟槽隔离形成方法，所述双浅沟槽隔离结构包括具有第一预定深度的第一浅沟槽和具有第二预定深度的第二浅沟槽，其中，第二预定深度大于第一预定深度；其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：提供相关介质薄膜层和掩膜层生长工艺后的晶圆衬底，在晶圆衬底的第一浅沟槽区域覆盖第一光刻胶，进行第一次光刻工艺以图形化所述第一光刻胶；其中，所述第一光刻胶的厚度由所述第一浅沟槽和所述第二浅沟槽的预定深度差值决定；步骤S2：在所述步骤S1形成的具有图形化的第一光刻胶层的整个晶圆衬底表面生长一层氧化硅薄膜层；步骤S3：在所述的氧化硅层上沉积第二光刻胶层，并以所述的氧化硅薄膜层为光刻停止层，进行第二次光刻工艺，以将所述第二光刻胶层覆盖在所有非沟槽区域；其中，所述的所有非沟槽区域为除去第一浅沟槽区域和第二浅沟槽区域的所有区域；步骤S4：以所述图形化后的第二光刻胶层为掩膜，进行干法刻蚀，以得到两种位于所述介质层中且具有不同深度的第一浅沟槽和第二浅沟槽。

【技术特征摘要】
1.一种双浅沟槽隔离形成方法，所述双浅沟槽隔离结构包括具有第一
预定深度的第一浅沟槽和具有第二预定深度的第二浅沟槽，其中，第二预定
深度大于第一预定深度；其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：提供相关介质薄膜层和掩膜层生长工艺后的晶圆衬底，在晶
圆衬底的第一浅沟槽区域覆盖第一光刻胶，进行第一次光刻工艺以图形化所
述第一光刻胶；其中，所述第一光刻胶的厚度由所述第一浅沟槽和所述第二
浅沟槽的预定深度差值决定；
步骤S2：在所述步骤S1形成的具有图形化的第一光刻胶层的整个晶
圆衬底表面生长一层氧化硅薄膜层；
步骤S3：在所述的氧化硅层上沉积第二光刻胶层，并以所述的氧化硅
薄膜层为光刻停止层，进行第二次光刻工艺，以将所述第二光刻胶层覆盖在
所有非沟槽区域；其中，所述的所有非沟槽区域为除去第一浅沟槽区域和第
二浅沟槽区域的所有区域；
步骤S4：以所述图形化后的第二光刻胶层为掩膜，进行干法刻蚀，以
得到两种位于所述介质层中且具有不同深度的第一浅沟槽和第二浅沟槽。
2.根据权利要求1中所述双浅沟槽隔离形成方法，其特征在于，所述
步骤S4具体包括如下步骤：
步骤S41：以图形化后第二光刻胶为掩模，进行干法刻蚀将第二浅沟
槽区域的氧化硅层刻掉，并打开所述掩膜层；在这个过程中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷通，易海兰，周海锋，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31