改善STI-CMP终点检测的方法技术

本发明专利技术公开了一种改善ＳＴＩ－ＣＭＰ终点检测的方法，包括ＳＴＩ－ＣＭＰ前后相关工艺步骤和终点检测步骤，所述ＳＴＩ－ＣＭＰ前后相关工艺依次包括氧化硅沉积、氮化硅沉积、ＳＴＩ沟槽刻蚀、氧化硅填入、化学机械抛光、氮化硅去除和氧化硅去除的步骤，在化学机械抛光步骤中采用终点检测的方法进行工艺控制，所述ＳＴＩ－ＣＭＰ前道相关的工艺中，在所述氮化硅沉积和化学机械抛光的步骤之间，加入对氮化硅表面进行改变氮化硅表面特性的处理的步骤。本发明专利技术通过改变氮化硅表面特性的方式，使得后续化学机械抛光工艺步骤中能够明确的区分氮化硅和氧化硅的界面，方便终点检测步骤的进行，提高了整个工艺过程的稳定性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体的工艺方法，尤其是一种改善STI-CMP终点检 测的方法。技术背景浅沟槽隔离(Shallow Trench Isolation, STI)具有隔离效果好，占 用面积小等优点，所以虽然其工艺较传统的硅的局部氧化(LOCOS)隔离方 法复杂,但是在O. 25uin以下工艺中的器件间的隔离仍旧普遍采用STI方法。但是，STI工艺也存在一些技术问题，如STI的二氧化硅与外部硅之间 的应力失配，STI的形貌控制等等。例如STI内的氧化硅高度在硅片内的面 内均一性，及其特征尺寸、图形密度等的因素，会直接关系到STI的边缘 漏电和后续的多晶硅栅(gate poly)和侧墙(spacer)的刻蚀。随着半导 体工艺的关键尺寸的不断减小，这些问题越来越引起人们的重视。制作STI的工艺流程依次包括硅衬底1上的氧化硅2 (pad oxide) 和氮化硅3 (SiN)淀积、STI硅槽刻蚀、氧化硅4 (HDP oxide)的填入， 此时的STI结构如图1所示。之后继续进行氧化硅的化学机械抛光 (Chemical Mechanical Polishing, CMP)，经过化学机械抛光后的STI结 构如图2所示。最后再进行氮化硅3 (SiN)和氧化硅2 (pad oxide)的去 除。目前STI的化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing, CMP)工艺的控制方法主要有光学终点检测或根据初始膜厚来计算一定的研磨量, 并结合机台的研磨速率，换算成研磨时间来控制。前者的优点是简单,易实 现，但是有时侯由于受到关键尺寸，图形密度，前道工艺生成的衬底(substrate)上的段差等因素的影响，此外氧化硅4 (HDP oxide)和氮化 硅3的光学特性相差不显著，使这种终点控制在某些情况下变得很不稳定； 对于后者，其优点是对设备要求相对低，但是对于STI这种多层次膜质结 构，其前膜数据采集较为复杂，此外还受到速率变化的影响，需要提高测 机的频率来提高工艺控制能力，所以其应用有一定的局限性。在浅沟槽隔离(ShallowTrench Isolation, STI)的制作工艺过程中， 化学机械抛光(Chemical Mechanical Planarization， CMP)被普遍用来 去除和平整化过填(over-filled)的氧化硅(HDP oxide)。为满足对氮化 硅研磨量(loss amount)控制的要求，该CMP工艺通常需要采用终点检测(end-point-detection, EPD)来控制研磨时间。对于涉及多层透明或半 透明的介电质CMP工艺来说，检测从不同的介质界面反射光的干涉强度变 化的方法最为常用。但是由于氧化硅(HDP oxide)和氮化硅的光学特性相 对接近，如氧化硅的折光率(refractive index, RI)为1.35-1.5，而氮 化硅的折光率(RI)仅为2.0左右，在某些情况下这种光学的终点检测方 法就变得很不稳定。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种改善STI-CMP终点检测的方法， 能够使后续的化学机械抛光工艺步骤中明确的区分氮化硅和氧化硅，方便 终点检测步骤的进行，从而提高整个工艺过程的稳定性和可靠性。为解决上述技术问题，本专利技术改善STI-CMP终点检测的方法的技术方 案是，包括STI-CMP前后相关工艺步骤和终点检测步骤，所述STI-CMP前 后相关工艺依次包括氧化硅沉积、氮化硅沉积、STI沟槽刻蚀、氧化硅填入、 化学机械抛光、氮化硅去除和氧化硅去除的步骤，在化学机械抛光步骤中 采用终点检测的方法进行工艺控制，所述STI-CMP前道相关的工艺中，在 所述氮化硅沉积和化学机械抛光的步骤之间，加入对氮化硅表面进行改变 氮化硅表面特性的处理的步骤。本专利技术通过改变氮化硅表面特性的方式，使得后续化学机械抛光工艺 步骤中能够明确的区分氮化硅和氧化硅的界面，方便终点检测步骤的进行， 提高了整个工艺过程的稳定性和可靠性。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细的说明 图1为经过化学机械抛光工艺前的STI结构示意图； 图2为经过化学机械抛光工艺后的STI结构示意图； 图3为本专利技术改善STI-CMP终点检测的方法的流程图。具体实施方式本专利技术改善STI-CMP终点检测的方法，如图3所示，包括STI-CMP前 后相关工艺步骤和终点检测步骤，所述STI-CMP前后相关工艺依次包括氧 化硅沉积、氮化硅沉积、氮化硅表面进行改变氮化硅表面特性的处理、STI 沟槽刻蚀、氧化硅填入、化学机械抛光、氮化硅去除和氧化硅去除的步骤，在化学机械抛光步骤中采用终点检测的方法进行工艺控制。所述对氮化硅表面进行改变氮化硅表面特性的处理的方法可以是等离 子体刻蚀。所述对氮化硅表面进行改变氮化硅表面特性的处理的方法可以是溅射。所述对氮化硅表面进行改变氮化硅表面特性的处理的方法可以是干法 刻蚀。所述对氮化硅表面进行改变氮化硅表面特性的处理的方法可以是湿法 刻蚀。在经过氮化硅表面进行改变氮化硅表面特性的处理之后，氮化硅表面 的物理特性或者化学特性就会发生改变，比如粗糙度、折光率、吸光率、 化学组成等，这样就改变了氮化硅的光学特性，在后续化学机械抛光工艺 的终点检测工艺控制时，就不会因为氮化硅和氧化硅的光学特性接近而将 氮化硅层和氧化硅层混淆，使得整个工艺过程更加稳定可靠。权利要求1.一种改善STI-CMP终点检测的方法，包括STI-CMP前后相关工艺步骤和终点检测步骤，所述STI-CMP前后相关工艺依次包括氧化硅沉积、氮化硅沉积、STI沟槽刻蚀、氧化硅填入、化学机械抛光、氮化硅去除和氧化硅去除的步骤，在化学机械抛光步骤中采用终点检测的方法进行工艺控制，其特征在于，所述STI-CMP前道相关的工艺中，在所述氮化硅沉积和化学机械抛光的步骤之间，加入对氮化硅表面进行改变氮化硅表面特性的处理的步骤。2. 根据权利要求1所述的改善STI-CMP终点检测的方法，其特征在于， 所述对氮化硅表面进行改变氮化硅表面特性的处理的方法可以是等离子体 刻蚀。3. 根据权利要求1所述的改善STI-CMP终点检测的方法，其特征在于， 所述对氮化硅表面进行改变氮化硅表面特性的处理的方法可以是溅射。4. 根据权利要求1所述的改善STI-CMP终点检测的方法，其特征在于， 所述对氮化硅表面进行改变氮化硅表面特性的处理的方法可以是干法刻 蚀。5. 根据权利要求1所述的改善STI-CMP终点检测的方法，其特征在于， 所述对氮化硅表面进行改变氮化硅表面特性的处理的方法可以是湿法刻 蚀。全文摘要本专利技术公开了一种改善STI-CMP终点检测的方法，包括STI-CMP前后相关工艺步骤和终点检测步骤，所述STI-CMP前后相关工艺依次包括氧化硅沉积、氮化硅沉积、STI沟槽刻蚀、氧化硅填入、化学机械抛光、氮化硅去除和氧化硅去除的步骤，在化学机械抛光步骤中采用终点检测的方法进行工艺控制，所述STI-CMP前道相关的工艺中，在所述氮化硅沉积和化学机械抛光的步骤之间，加入对氮化硅表面进行改变氮化硅表面特性的处理的步骤。本专利技术通过改变氮化硅表面特性的方式，使得后续化学机械抛光工艺步骤中能够明确的区分氮化硅和氧化硅的界面，方便终本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改善ＳＴＩ－ＣＭＰ终点检测的方法，包括ＳＴＩ－ＣＭＰ前后相关工艺步骤和终点检测步骤，所述ＳＴＩ－ＣＭＰ前后相关工艺依次包括氧化硅沉积、氮化硅沉积、ＳＴＩ沟槽刻蚀、氧化硅填入、化学机械抛光、氮化硅去除和氧化硅去除的步骤，在化学机械抛光步骤中采用终点检测的方法进行工艺控制，其特征在于，所述ＳＴＩ－ＣＭＰ前道相关的工艺中，在所述氮化硅沉积和化学机械抛光的步骤之间，加入对氮化硅表面进行改变氮化硅表面特性的处理的步骤。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程晓华，方精训，赵正元，吕煜坤，王函，王海军，
申请(专利权)人：上海华虹NEC电子有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]