一种双深度浅沟道隔离槽及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种双深度浅沟道隔离槽及其制备方法，双深度浅沟道隔离槽的制备方法包括：提供一衬底，衬底上依次形成有硬掩模层和图形化的第一光刻胶层；以图形化的第一光刻胶层为掩模，刻蚀形成第一开口和第二开口，再去除第一光刻胶层；在硬掩模层上形成图形化的第二光刻胶层；以图形化的第二光刻胶层和硬掩模层为掩模，刻蚀形成第二隔离槽的第一部分，再去除所述第二光刻胶层；以硬掩模层为掩模，刻蚀形成第二隔离槽的第二部分和第一隔离槽，使得感光区的第一隔离槽和逻辑区的第二隔离槽同时形成，提高了感光器件的电性性能，还提高了STI电性隔离的性能，同时，降低了工艺难度，扩大了工艺窗口。

A double-depth shallow channel isolation groove and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种双深度浅沟道隔离槽及其制备方法
本专利技术涉及半导体制造领域，特别是涉及一种双深度浅沟道隔离槽及其制备方法。
技术介绍
浅沟道隔离(STI，ShallowTrenchIsolation)工艺是CMOS器件形成的关键工艺之一，随着器件尺寸的不断缩小，光刻胶厚度受到限制，而STI的刻蚀深度没有太大的减小，使光刻胶不能满足作为STI刻蚀掩膜层的厚度要求，所以在130nm技术节点后，现有技术中广泛采用氮化硅硬掩膜工艺来进行STI刻蚀。同时，基于先进工艺平台(<65nm)的CIS(CMOSImageSensor，CMOS图像传感器)产品是目前芯片制造领域的热点，由于CIS芯片上同时具有感光区(Pixel)和周围逻辑区(Logic)，使其制造工艺与传统逻辑或记忆芯片有很多不同之处，在STI关键工艺上，由于感光区和逻辑区的STI深度要求不同，所以现有技术中的CIS产品一般采用DualSTI(双深度浅沟道隔离槽)工艺来形成两种深度的STI结构，例如CN103515290A，CN103400796A，CN104201137A，CN104201146A，CN103378110A，CN102005404A等专利中提及的STI结构。而形成双深度STI结构的传统工艺中出现了STI电性隔离的性能较低，以及后续形成的感光器件的电性性能较差的问题。因此，需要一种双深度浅沟道隔离槽的制备方法，以避免上述缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种双深度浅沟道隔离槽及其制备方法，在形成双深度浅沟道隔离槽结构的同时，提高了STI电性隔离的性能，还提高了后续形成的感光器件的电性性能。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种双深度浅沟道隔离槽的制备方法，包括以下步骤：提供一衬底，所述衬底上依次形成有硬掩模层和图形化的第一光刻胶层；以图形化的所述第一光刻胶层为掩模，刻蚀所述硬掩模层形成第一开口和第二开口，再去除所述第一光刻胶层；在所述硬掩模层上形成图形化的第二光刻胶层，图形化的所述第二光刻胶层填充所述第一开口，并暴露出所述第二开口；以图形化的所述第二光刻胶层和硬掩模层为掩模，刻蚀所述衬底，以形成第二隔离槽的第一部分，所述第二开口位于所述第二隔离槽的第一部分上方，再去除所述第二光刻胶层；以及以所述硬掩模层为掩模，刻蚀所述衬底，以形成第二隔离槽的第二部分和第一隔离槽，所述第二隔离槽的第一部分和第二部分连通，以形成第二隔离槽，所述第一开口位于所述第一隔离槽上方。可选的，去除所述第二光刻胶层包括：利用氮气和氢气混合气体灰化方式去除所述第二光刻胶层。进一步的，图形化的所述第一光刻胶层的厚度为图形化的所述第二光刻胶层的厚度为进一步的，去除所述第一光刻胶层包括：利用氧气灰化方式和湿法刻蚀工艺去除所述第一光刻胶层。可选的，所述衬底包括感光区和逻辑区，所述第一隔离槽位于所述感光区，所述第二隔离槽位于所述逻辑区，所述第一隔离槽的深度小于第二隔离槽的深度。可选的，所述第一隔离槽的深度为所述第二隔离槽的深度为可选的，在所述衬底和硬掩模层之间，还形成了介质层，所述介质层的厚度为可选的，所述硬掩模层的厚度为本专利技术还提供了一种双深度浅沟道隔离槽，采用上述的制备方法制备而成。可选的，应用于CIS图像传感器中。与现有技术相比存在以下有益效果：本专利技术提供的一种双深度浅沟道隔离槽及其制备方法，在所述双深度浅沟道隔离槽的制备方法中，在形成双深度浅沟道隔离槽(即第一隔离槽和第二隔离槽)时，在没有增加工艺步骤的情况下，使得感光区的第一隔离槽和逻辑区的第二隔离槽同时形成，避免了先形成感光区的第一隔离槽后金属污染风险的产生，从而提高了后续形成的感光器件的电性性能；同时，逻辑区中的第二隔离槽与所述第一隔离槽的同时形成，避免了第二隔离槽侧壁的双斜度形貌的产生，从而提高了STI电性隔离的性能，降低了工艺难度，扩大了工艺窗口。进一步的，采用氮气和氢气混合气体灰化方式去除所述第二光刻胶层，使得后续第二隔离槽的第二部分时不会在第二隔离槽的侧壁上形成双斜度形貌，进一步提高了STI电性隔离的性能。附图说明图1a-1e为一种双深度浅沟道隔离槽的制备方法各步骤中的结构示意图；图2为本专利技术一实施例的双深度浅沟道隔离槽的制备方法的流程示意图；图3a-3e为本专利技术一实施例的双深度浅沟道隔离槽的制备方法各步骤中的结构示意图。附图标记说明：图1a-1e中：I-感光区；II-逻辑区；10-衬底；11-氧化硅；12-氮化硅硬掩膜层；13-第一光刻胶；14-第一隔离槽；15-第二隔离槽；15a-第二隔离槽的第一部分；15b-第二隔离槽的第二部分；16-第二光刻胶；图3a-3e中：I-感光区；II-逻辑区；100-衬底；110-介质层；120-硬掩膜层；210-第一光刻胶层；220-第二光刻胶层；310-第一开口；320-第二开口；410-第一隔离槽；420-第二隔离槽；421-第二隔离槽的第一部分；422-第二隔离槽的第二部分。具体实施方式传统的双深度浅沟道隔离槽的制备方法包括以下步骤：步骤S11：请参阅图1a，提供包括感光区I和逻辑区II的衬底10，在衬底10上依次沉积氧化硅11、氮化硅硬掩膜层12以及图形化的第一光刻胶13；步骤S12：请参阅图1b，通过第一次干法刻蚀工艺依次刻蚀所述氮化硅硬掩膜层12和氧化硅11，并刻蚀停止在部分深度的衬底10中，以形成第一隔离槽14和第二隔离槽的第一部分15a，所述第一隔离槽14位于所述感光区I，所述第一部分15a位于所述逻辑区II，再通过氧气灰化方式和湿法刻蚀工艺清洗去除剩余第一光刻胶13；步骤S13：请参阅图1c，在所述氮化硅硬掩膜层12上形成图形化的第二光刻胶16，图形化的所述第二光刻胶16填充所述第一隔离槽14，所述图形化的第二光刻胶16暴露出所述第二隔离槽的第一部分15a；步骤S14：请参阅图1d，通过第二次干法刻蚀工艺进一步刻蚀所述第二隔离槽的第一部分15a，以形成第二隔离槽的第二部分15b，所述第二隔离槽的第二部分15b位于所述第一部分15a底部，所述第二隔离槽的第一部分15a和第二部分15b连通，此时，所述第二隔离槽的第一部分15a和第二部分15b共同构成第二隔离槽15。步骤S15：请参阅图1e，通过氧气灰化工艺和湿法刻蚀工艺清洗去除剩余第二光刻胶16，最终形成双深度浅沟道隔离槽。专利技术人研究发现，在形成第一隔离槽和第二隔离槽的第一部分之后，感光区反复经历了氧气灰化、湿法刻蚀和光刻胶图形化处理等工艺，使得位于感光区的第一隔离槽长时间暴露在外界环境(例如大气环境)中，大大增加了各工艺对第一隔离槽金属污染的风险，从而造成后续形成的感光器件的暗电流、白噪点等电性性能下降以及潜在风险，使得器件失效。专利技术人还发现，第二隔离槽是通过两次干法刻蚀工艺最终形成的，即，第二隔离槽是通过第二隔离槽的第一部分和第二隔离槽的第二部分的两次干法刻蚀工艺形成的，而这两次干法刻蚀工艺之间的工艺步骤(例如去除剩余第一光刻胶的氧气灰化工艺和湿法刻蚀清洗工艺，以及第二光刻胶图形化处理工艺等)会造成第二隔离槽的第一部分侧壁生长出自然氧化层，该自然氧化层使得第二次干法刻蚀后第二隔离槽的第一部分的侧壁角度与第二隔离槽的第二部分的侧壁角度不一致，即，形成双斜度侧壁形貌(doubleslope)的第二隔离槽本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双深度浅沟道隔离槽的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一衬底，所述衬底上依次形成有硬掩模层和图形化的第一光刻胶层；以图形化的所述第一光刻胶层为掩模，刻蚀所述硬掩模层形成第一开口和第二开口，再去除所述第一光刻胶层；在所述硬掩模层上形成图形化的第二光刻胶层，图形化的所述第二光刻胶层填充所述第一开口，并暴露出所述第二开口；以图形化的所述第二光刻胶层和硬掩模层为掩模，刻蚀所述衬底，以形成第二隔离槽的第一部分，所述第二开口位于所述第二隔离槽的第一部分上方，再去除所述第二光刻胶层；以及以所述硬掩模层为掩模，刻蚀所述衬底，以形成第二隔离槽的第二部分和第一隔离槽，所述第二隔离槽的第一部分和第二部分连通，以形成第二隔离槽，所述第一开口位于所述第一隔离槽上方。

【技术特征摘要】
1.一种双深度浅沟道隔离槽的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一衬底，所述衬底上依次形成有硬掩模层和图形化的第一光刻胶层；以图形化的所述第一光刻胶层为掩模，刻蚀所述硬掩模层形成第一开口和第二开口，再去除所述第一光刻胶层；在所述硬掩模层上形成图形化的第二光刻胶层，图形化的所述第二光刻胶层填充所述第一开口，并暴露出所述第二开口；以图形化的所述第二光刻胶层和硬掩模层为掩模，刻蚀所述衬底，以形成第二隔离槽的第一部分，所述第二开口位于所述第二隔离槽的第一部分上方，再去除所述第二光刻胶层；以及以所述硬掩模层为掩模，刻蚀所述衬底，以形成第二隔离槽的第二部分和第一隔离槽，所述第二隔离槽的第一部分和第二部分连通，以形成第二隔离槽，所述第一开口位于所述第一隔离槽上方。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，去除所述第二光刻胶层包括：利用氮气和氢气混合气体灰化方式去除所述第二光刻胶层。3.如权利要求2所述的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨渝书，伍强，李艳丽，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，成都微光集电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31