有源区制备方法技术

本发明专利技术提供一种有源区制备方法，通过多次执行先灰化处理而后湿法去胶的工艺，可以完全去除所述图形化的光刻胶层以及浅沟槽刻蚀产生的聚合物残留问题，从而保证有源区的关键尺寸，并提高了后续的浅沟槽隔离结构的圆角工艺制程以及填充工艺制程的效果，最终提高了器件的良率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种有源区制备方法。
技术介绍
在半导体器件的制造工艺中，有源器件的制备工艺通常包括：栅极的制备、有源区的制备(AA loop)、层间介质层沉积、接触孔的制备(CT loop)等。其中，有源区制备工艺即是针对浅沟槽隔离结构的刻蚀工艺，请参考图1A，具体包括以下步骤：首先，在半导体衬底100上形成垫氧化层(PadOxide)101和硬掩膜层102，所述硬掩膜层通常可以采用氮化硅；接着，在硬掩膜层102上形成图形化的光刻胶层103，该步骤简称为光刻(AA photo，AA PH)；之后，以该图形化的光刻胶层103为掩膜，蚀刻所述硬掩膜层102、垫氧化层101和半导体衬底100形成浅沟槽(STI)104，并定义出有源区(AA，Active Area)，该步骤简称为浅沟槽隔离结构刻蚀(AA etch)；之后，通过一道灰化处理(Ashing)和湿法去胶(PR wet strip)工艺去除所述图形化的光刻胶层；接着，采用热氧化工艺在浅沟槽104的底部及侧壁形成衬氧化层(LinerOxide)，以改善硅衬底与后续填充的氧化物的界面特性，并进行高温退火(High Temperature Anneal)以释放应力，优化衬氧化层的质量；然后，然后在浅沟槽中填入氧化物材料(如SiO2材料)等作为隔离材料，并进行高温退火(High Temperature Anneal)以释放应力，并密化浅沟槽中的隔离材料；接着，进行化学机械研磨(CMP)平坦化各结构表面，以所述硬掩膜层作为研磨终止层，留下平坦的表面，最后再将所述硬掩膜层和垫氧化层去除。上述有源区制备工艺中，通常使用含C、F的刻蚀气体来刻蚀所述硬掩膜层102、垫氧化层101和半导体衬底100以形成浅沟槽104，该刻蚀过程中，为了解决反向窄沟道问题，我们采用一种可以获得浅沟槽隔离结构的圆角(TOP Corner rounding)工艺，该工艺会使得蚀刻产生很严重的聚合物，因此很容易在浅沟槽104上表面和侧壁形成聚合副产物(Polymer residue)，如图1B所示，该聚合副产物通过上述工艺的一道灰化处理(Ashing)和湿法去胶(PR wet strip)步骤很难完全去除，会引起有源区的关键尺寸缩小(shrink)，并会影响到后续的一些制程。其中，有关浅沟槽隔离结构的圆角工艺，具体地，在所述硬掩膜层的过蚀刻阶段以及垫氧化层蚀刻开始阶段，一般采用钝化很强的气体来实现，刻蚀反应产生的非挥发性的副产物等会在靠近半导体衬底的顶部产生很厚的钝化保护层，后续在半导体衬底蚀刻形成沟槽后，通过去除光刻胶的清洗工艺会把该钝化保护层去掉(类似于对硬掩膜层的回刻蚀反推工艺)，之后在沟槽中热氧化生长衬氧化层时会因上部尖角的快速氧化而圆化，此时若浅沟槽104顶部边缘存在的聚合物残留，一方面，会导致浅沟槽104顶部尖角无法顺利转化为圆角；另一方面，在后续衬氧化层生长过程中，由于有些部分被这些聚合物残留所遮挡住，而使得浅沟槽顶部边缘的衬氧化层较薄，甚至完全没有衬氧化层，因此容易造成浅沟槽填充空洞(Void)、填充的隔离材料剥离以及浅沟槽隔离结构相应的隔离作用失效问题，最终导致相应的芯片失效。为此，亟需一种新的有源区制备方法，能够大大改善浅沟槽刻蚀产生的聚合物残留问题，从而提高器件良率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种有源区制备方法，能够大大改善浅沟槽刻蚀产生的聚合物残留问题，从而提高器件良率。为解决上述问题，本专利技术提出一种有源区制备方法，包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上依次形成垫氧化层、硬掩膜层以及图形化的光刻胶层；以所述该图形化的光刻胶层为掩膜，刻蚀所述硬掩膜层、垫氧化层和半导体衬底，以在所述半导体衬底中形成浅沟槽，并定义出有源区；多次执行先灰化处理而后湿法去胶的工艺，以去除所述图形化的光刻胶层以及所述浅沟槽表面的聚合物残留。进一步的，先灰化处理而后湿法去胶的工艺的执行次数为2次。进一步的，每次执行的先灰化处理而后湿法去胶的工艺的配方相同。进一步的，监测前一次执行的湿法去胶后的光刻胶和聚合物残留情况数据，并根据所述数据调整当前执行的灰化处理的工艺配方以及湿法去胶的工艺配方。进一步的，所述灰化处理的工艺温度为80℃～300℃，所采用的工艺气体包括氧气和辅助气体，所述辅助气体包括氢气、氮气和含氟气体中的至少一种，。进一步的，所述湿法去胶的过程包括：首先采用稀释的氢氟酸进行清洗，然后采用硫酸和双氧水混合液清洗，最后采用氨水和双氧水混合液清洗。进一步的，在去除所述图形化的光刻胶层之后，还对所述浅沟槽的顶部进行圆角化处理。进一步的，以所述该图形化的光刻胶层为掩膜，先刻蚀所述硬掩膜层和垫氧化层，以形成开口，其中在硬掩膜层的过刻蚀和垫氧化层刻蚀开始时采用刻蚀气体的钝化性比在所述硬掩膜层和垫氧化层的其余刻蚀阶段均强，以在硬掩膜层和垫氧化层侧壁形成钝化保护壁；接着，以所述硬掩膜层和垫氧化层和钝化保护壁为掩膜，刻蚀所述开口底部的半导体衬底，以在所述半导体衬底中形成浅沟槽，并定义出有源区。进一步的，形成浅沟槽之后，移除所述钝化保护壁，并对所述半导体衬底进行圆角刻蚀或者对所述浅沟槽顶部的垫氧化层进行回拉刻蚀，对所述浅沟槽的顶部进行圆角化处理。进一步的，形成浅沟槽之后，先多次执行先灰化处理而后湿法去胶的工艺，以去除所述图形化的光刻胶层以及所述钝化保护壁；后通过热氧化工艺来形成圆角以对所述浅沟槽的顶部进行圆角化处理。与现有技术相比，本专利技术的有源区制备方法，通过多次执行先灰化处理而后湿法去胶的工艺，可以完全去除所述图形化的光刻胶层，并大大改善浅沟槽刻蚀产生的聚合物残留问题，从而保证有源区的关键尺寸，并提高了后续的浅沟槽隔离结构的圆角工艺制程以及填充工艺制程的效果，最终提高了器件的良率。附图说明图1A是现有的一种有源区制备工艺中的器件结构剖面示意图；图1B是现有技术中制备的有源区的SEM图；图2是本专利技术具体实施例的有源区制备方法流程图；图3A至3C是本发具体明实施例的有源区制备方法中的器件结构剖面示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的说明，然而，本专利技术可以用不同的形式实现，不应只是局限在所述的实施例。请参考图2，本实施例提出一种有源区制备方法，包括：S21，提供半导体衬底，在所述半导体衬底上依次形成垫氧化层、硬掩膜层以及图形化的光刻胶层；S22，以所述该图形化的光刻胶层为掩膜，刻蚀所述硬掩膜层、垫氧化层和半导体衬底，以在所述半导体衬底中形成浅沟槽，并定义出有源区；S23，多次执行先灰化处理而后湿法去胶的工艺，以去除所述图形化的光刻胶层以及所述浅沟槽表面的聚合物残留；S24，采用热氧化工艺在所述浅沟槽的底部及侧壁形成衬氧化层；S25，在所述浅沟槽中填入隔离材料，并以所述硬掩膜层作为研磨终止层，对所述隔离材料的表面进行化学机械平坦化。请参考图3A，在步骤S21中提供的半导体衬底300可以是单晶、多晶或非晶结构的硅、锗、砷化镓或硅锗(SiGe)化合物，也可以是绝缘体上硅(SOI)制成的半导体衬底，本领域的技术人员可以根据半导体衬底300上形成的晶体管类型选择半导体衬底类型，因此半导体衬底30的类型不应限制本专利技术的保护范本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有源区制备方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上依次形成垫氧化层、硬掩膜层以及图形化的光刻胶层；以所述该图形化的光刻胶层为掩膜，刻蚀所述硬掩膜层、垫氧化层和半导体衬底，以在所述半导体衬底中形成浅沟槽，并定义出有源区；多次执行先灰化处理而后湿法去胶的工艺，以去除所述图形化的光刻胶层以及所述浅沟槽表面的聚合物残留。

【技术特征摘要】
1.一种有源区制备方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上依次形成垫氧化层、硬掩膜层以及图形化的光刻胶层；以所述该图形化的光刻胶层为掩膜，刻蚀所述硬掩膜层、垫氧化层和半导体衬底，以在所述半导体衬底中形成浅沟槽，并定义出有源区；多次执行先灰化处理而后湿法去胶的工艺，以去除所述图形化的光刻胶层以及所述浅沟槽表面的聚合物残留。2.如权利要求1所述的有源区制备方法，其特征在于，先灰化处理而后湿法去胶的工艺的执行次数为2次。3.如权利要求1所述的有源区制备方法，其特征在于，每次执行的先灰化处理而后湿法去胶的工艺的配方相同。4.如权利要求1所述的有源区制备方法，其特征在于，监测前一次执行的湿法去胶后的光刻胶和聚合物残留情况数据，并根据所述数据调整当前执行的灰化处理的工艺配方以及湿法去胶的工艺配方。5.如权利要求1所述的有源区制备方法，其特征在于，所述灰化处理的工艺温度为80℃～300℃，所采用的工艺气体包括氧气和辅助气体，所述辅助气体包括氢气、氮气和含氟气体中的至少一种。6.如权利要求1所述的有源区制备方法，其特征在于，所述湿法去胶的过...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐涛，陈宏，王卉，曹子贵，
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