一种浅沟槽隔离台阶高度控制方法技术

本申请公开了一种浅沟槽隔离台阶高度控制方法，属于半导体制造领域，该方法一方面通过先对有源区域的二氧化硅进行刻蚀，再去除浅沟槽隔离区域的二氧化硅，代替现有技术中对有源区域和浅沟槽隔离区域的二氧化硅整体进行化学机械研磨，可以避免化学机械研磨后出现因有源区域和浅沟槽隔离区域材质不一样而产生的碟型凹陷；另一方面，采用气相化学反应

【技术实现步骤摘要】
一种浅沟槽隔离台阶高度控制方法


[0001]本申请涉及半导体制造领域，特别涉及一种浅沟槽隔离台阶高度控制方法。

技术介绍

[0002]目前高k金属栅工艺中，STI
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PBK(Shallow Trench Isolation，浅沟槽隔离；Pullback，回刻蚀)这一工艺步骤的目的是为了调节STI区域的台阶高度一致。STI工艺带来了表面形貌的起伏，而STI区域的台阶高度的一致性及大小会影响到后续有源区域(Active Area，AA区域)栅氧化物厚度以及会影响到后续沉积多晶硅的高度，从而导致多晶硅刻蚀后会存在残留，还会导致金属栅极的残留。
[0003]当前方案中STI
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PBK采用氢氟酸1(HF)和氨气2(NH3)气相化学刻蚀的方式调节台阶高度。请参考图1，该气相化学刻蚀原理是通NH3和HF吸附在晶圆表面，与二氧化硅3(SiO2)反应生成固相六氟硅酸铵3.1((NH4)2SiF6)，然后通过去除(NH4)2SiF6来去除SiO2。在蚀刻过程中，随着气体化学反应的进行，会在SiO2表面生成固相(NH4)2SiF6，NH3和HF需要扩散进(NH4)2SiF6层，到达SiO2表面与其反应，因而刻蚀速率(Etch Rate，ER)会降低；而NH3和HF过量也会产生氟化铵4(NH4F)，阻碍HF和NH3与SiO2反应。因此ER会随刻蚀量(Etch Amount，EA)增大明显降低；请参考图2，不同STI区域开口大小不一样，NH3和HF堆积过量，ER也会明显存在差异，甚至在密集区域会停止蚀刻，因而导致不同STI台阶高度存在明显差别。另外，在前层进行化学机械研磨(Chemical Mechanical Polish，CMP)的过程中，由于AA区域和STI区域材质不一样，在对AA区域和STI区域进行整体研磨时会产生碟型凹陷(请参考图3中虚线框位置，图3中左图为OCD
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dense(Optical Critical Pimension
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dense，光学关键尺寸密集区)区域的透射电镜(Transmission Electron Microscope，TEM)图，右边是SRAM(Static Random
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Access Memory，静态随机存取存储器)127区域的TEM图，会影响到STI台阶高度的一致性。
[0004]因此，如何保证浅沟槽隔离台阶高度一致，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本申请的目的是提供一种浅沟槽隔离台阶高度控制方法，从而保证浅沟槽隔离台阶高度的一致性。
[0006]为实现上述目的，本申请提供了一种浅沟槽隔离台阶高度控制方法，包括：
[0007]S101：在晶圆上的浅沟槽隔离区域内的第一二氧化硅表面沉积阻挡层；
[0008]S102：通过刻蚀去除所述晶圆上未被所述阻挡层阻挡的有源区域内的第二二氧化硅，以暴露所述第二二氧化硅下方的氮化硅层；
[0009]S103：去除所述阻挡层和高于所述氮化硅层的所述第一二氧化硅，以使所述第一二氧化硅表面与所述氮化硅层表面齐平；
[0010]S104：通入预设通量的氨气和氢氟酸，与所述第一二氧化硅生成反应物；
[0011]S105：去除所述反应物，以使所述第一二氧化硅的高度减小预设步长的高度后，执行步骤S104至S105，直至所述第一二氧化硅高于所述有源区的高度在减小多个所述预设步长的高度后达到目标台阶高度。
[0012]可选的，所述通入预设通量的氨气和氢氟酸，与所述第一二氧化硅生成反应物，包括：
[0013]根据所述第一二氧化硅的高度待减小的预设步长的高度确定氨气和氢氟酸的预设通量；
[0014]通入所述预设通量的所述氨气和所述氢氟酸，与所述第一二氧化硅生成反应物。
[0015]可选的，所述去除所述阻挡层和高于所述氮化硅层的所述第一二氧化硅，以使所述第一二氧化硅表面与所述氮化硅层表面齐平，包括：
[0016]去除所述阻挡层；
[0017]在去除所述阻挡层后，去除高于所述氮化硅层的所述第一二氧化硅，以使所述第一二氧化硅表面与所述氮化硅层表面齐平。
[0018]可选的，所述在晶圆上的浅沟槽隔离区域内的第一二氧化硅表面沉积阻挡层，包括：
[0019]在晶圆上的浅沟槽隔离区域内的第一二氧化硅表面沉积光刻胶，并对所述光刻胶进行曝光；
[0020]相应的，所述去除所述阻挡层，包括：
[0021]去除所述光刻胶。
[0022]可选的，所述去除所述光刻胶，包括：
[0023]通过干法刻蚀去除所述光刻胶。
[0024]可选的，所述去除高于所述氮化硅层的所述第一二氧化硅，包括：
[0025]通过化学机械研磨去除高于所述氮化硅层的所述第一二氧化硅。
[0026]可选的，所述通过刻蚀去除所述晶圆上未被所述阻挡层阻挡的有源区域内的第二二氧化硅，包括：
[0027]通过干法刻蚀去除所述晶圆上未被所述阻挡层阻挡的有源区域内的第二二氧化硅。
[0028]可选的，所述通过干法刻蚀去除所述晶圆上未被所述阻挡层阻挡的有源区域内的第二二氧化硅，包括：
[0029]通过氯气和溴化氢对所述晶圆上未被所述阻挡层阻挡的有源区域内的第二二氧化硅进行干法刻蚀，去除所述第二二氧化硅。
[0030]可选的，所述去除所述阻挡层和高于所述氮化硅层的所述第一二氧化硅，以使所述第一二氧化硅表面与所述氮化硅表面齐平后，还包括：
[0031]对所述第一二氧化硅表面与所述氮化硅表面齐平后的所述晶圆进行退火。
[0032]可选的，所述去除所述反应物，包括：
[0033]通过预设温度蒸发去除所述反应物；所述预设温度的范围为100℃至250℃，且包括两端的值。
[0034]本申请提供的一种浅沟槽隔离台阶高度控制方法，包括：S101：在晶圆上的浅沟槽隔离区域内的第一二氧化硅表面沉积阻挡层；S102：通过刻蚀去除所述晶圆上未被所述阻
挡层阻挡的有源区域内的第二二氧化硅，以暴露所述第二二氧化硅下方的氮化硅层；S103：去除所述阻挡层和高于所述氮化硅层的所述第一二氧化硅，以使所述第一二氧化硅表面与所述氮化硅层表面齐平；S104：通入预设通量的氨气和氢氟酸，与所述第一二氧化硅生成反应物；S105：去除所述反应物，以使所述第一二氧化硅的高度减小预设步长的高度后，执行步骤S104至S105，直至所述第一二氧化硅高于所述有源区的高度在减小多个所述预设步长的高度后达到目标台阶高度。
[0035]显然，本申请一方面通过先对有源区域的二氧化硅进行刻蚀，再去除浅沟槽隔离区域的二氧化硅，代替现有技术中对有源区域和浅沟槽隔离区域的二氧化硅整体进行化学机械研磨，可以避免化学机械研磨后出现因有源区域和浅沟槽隔离区域材质不一样而产生的碟型凹陷；另一方面，采用气相化学反应
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产物去除
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种浅沟槽隔离台阶高度控制方法，其特征在于，包括：S101：在晶圆上的浅沟槽隔离区域内的第一二氧化硅表面沉积阻挡层；S102：通过刻蚀去除所述晶圆上未被所述阻挡层阻挡的有源区域内的第二二氧化硅，以暴露所述第二二氧化硅下方的氮化硅层；S103：去除所述阻挡层和高于所述氮化硅层的所述第一二氧化硅，以使所述第一二氧化硅表面与所述氮化硅层表面齐平；S104：通入预设通量的氨气和氢氟酸，与所述第一二氧化硅生成反应物；S105：去除所述反应物，以使所述第一二氧化硅的高度减小预设步长的高度后，执行步骤S104至S105，直至所述第一二氧化硅高于所述有源区的高度在减小多个所述预设步长的高度后达到目标台阶高度。2.根据权利要求1所述的浅沟槽隔离台阶高度控制方法，其特征在于，所述通入预设通量的氨气和氢氟酸，与所述第一二氧化硅生成反应物，包括：根据所述第一二氧化硅的高度待减小的预设步长的高度确定氨气和氢氟酸的预设通量；通入所述预设通量的所述氨气和所述氢氟酸，与所述第一二氧化硅生成反应物。3.根据权利要求1所述的浅沟槽隔离台阶高度控制方法，其特征在于，所述去除所述阻挡层和高于所述氮化硅层的所述第一二氧化硅，以使所述第一二氧化硅表面与所述氮化硅层表面齐平，包括：去除所述阻挡层；在去除所述阻挡层后，去除高于所述氮化硅层的所述第一二氧化硅，以使所述第一二氧化硅表面与所述氮化硅层表面齐平。4.根据权利要求3所述的浅沟槽隔离台阶高度控制方法，其特征在于，所述在晶圆上的浅沟槽隔离区域内的第一二氧化硅表面沉积阻挡层，包括：在晶圆上的浅...

【专利技术属性】
技术研发人员：卞文杰，戴秋贇，俞新杰，
申请(专利权)人：上海集成电路装备材料产业创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：