修复浅沟道隔离槽边角损伤的方法技术

本发明专利技术公开了一种修复浅沟道隔离槽边角损伤的方法，用于制作浅沟道隔离槽的过程中，其特征在于，在利用化学机械抛光去除沉积的氧化层之后，通过湿法刻蚀去除所述氮化物层之前，该方法进一步包括：对浅沟道隔离槽进行高温氧化处理。本发明专利技术提供的修复浅沟道隔离槽边角损伤的方法，通过重新修复浅沟道隔离槽边角处在化学机械抛光过程中被破坏的分子结构，能够将所述浅沟道隔离槽边角处原本疏松的分子结构通过高温氧化的方法变得稳固和致密，因此能够有效修复浅沟道隔离槽边角损伤，从而最终显著减少甚至完全消除Ｓｍｅａｒ?Ｄｅｆｅｃｔ现象的出现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路加工制造技术，具体涉及修复浅沟道隔离槽(shallow Trench Isolation, STI)边角损伤的方法。
技术介绍
在集成电路加工制造过程中，晶圆(wafer)的加工工艺处于最为核心和关键的地 位，晶圆加工工艺的质量对于最终得到的门电路的工作性能具有决定性的影响。其中，制作 STI是wafer的前端加工工艺流程中必不可少的一道工序。 在制作STI之前，wafer的剖面结构如图1所示，其中最下层交叉线所示为活性区 域(Active Area，AA)，AA之上右斜线所示区域为一层硅的热氧化物，热氧化物层上面左斜 线所示区域则为硅的氮化物层(通常为Si^);利用活性区域刻蚀，通过刻蚀气体依次对 所述氮化物层、热氧化物层和AA进行刻蚀，所述刻蚀气体将所述氮化物层和热氧化物层刻 穿，并最终在AA层中形成一个如图l所示的沟槽结构(即图1中粗实线表示的轮廓部分)， 最后再对暴露出来的AA侧壁进行氧化处理生成一层氧化薄膜。 在图1所示的wafer结构的基础上，现有技术制作STI的工序主要包括以下几个 步骤 首先，对经过活性区域刻蚀和氧化处理的wafer采用高密度等离子体化学气相沉 积(High Density Plasma Chemical Vapor D印osition， HDPCVD)，的方法生长氧化层，在 对图l所示的沟槽结构进行缝隙填充(gap-fill)的同时，所述氮化物层的上表面也沉积了 一层氧化层，最终将所述沟槽完全填满，得到如图2所示的wafer剖面结构，此时最上层白 色留空区域即为HDPCVD方法所沉积的一层氧化层。 接下来，需要通过化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing, CMP)的方 法——即同时对所述沉积的氧化层进行化学反应和对其进行机械研磨，去除氮化物层表面 以上沉积的氧化层，即可得到如图3所示的wafer剖面结构，此时氮化物层表面以上沉积的 氧化层被完全去除，从而氮化物层的上表面全部暴露出来，同时，所述沟槽结构中仍然保留 有剩余的沉积氧化物，该剩余的沉积氧化物通常即被称为STI ; 最后，再利用湿法刻蚀(Wet Etch)去除所述氮化物层，具体使用的化学物质各集 成电路制造商各不相同，但都包含有能够与所述氮化物层进行反应的酸性成分，即可得到 如图4所示的wafer剖面结构，此时所述氮化物层被完全去除，热氧化物层的上表面完全暴 露出来；同时，由于沟槽中剩余的沉积氧化物(即STI)不与所述用于湿法刻蚀的化学物质 反应，从而所述STI便与暴露出来的热氧化物层的上表面形成一个凸台结构，且STI的上表 面稍高，而热氧化物层的上表面略低。至此，所述制作STI的流程完成。 然而，采用上述过程制作的STI时常出现严重的缺陷，图5所示即为STI出现缺陷 时的wafer剖面结构图，通过对比图4和图5可知，图5中所述STI的左侧边角处相比于正 常情况时的形状缺少了一角，这种STI边角损伤的缺陷(通常也被称为Smear Defect)在 当前的STI制造过程中经常出现，从而严重影响了最终得到的门电路的工作性能。因此，各3集成电路加工制造商都在努力寻找能够有效减少和去除Smear Defect的方法。
技术实现思路
本专利技术提供，能够有效减少直至完全消除 Smear Defect。为达到上述目的，本专利技术的技术方案具体是这样实现的 —种修复STI边角损伤的方法，用于制作STI的过程中，其特征在于，在利用化学 机械抛光去除沉积的氧化层之后，通过湿法刻蚀去除所述氮化物层之前，该方法进一步包 括对STI进行高温氧化处理。 所述对STI进行高温氧化处理的方法包括 对STI进行快速热氧化处理或炉管氧化处理。 所述对STI进行快速热氧化处理的方法包括 在60秒内将STI所处的环境温度线性加热至1100摄氏度，同时向晶圆所在的反 应腔内通入氧气。 由上述的技术方案可见，本专利技术提供的修复STI边角损伤的方法，通过重新修复 STI边角处在CMP过程中被破坏的分子结构，能够将所述STI边角处原本疏松的分子结构通 过高温氧化的方法变得稳固和致密，因此能够有效修复STI边角损伤，从而最终显著减少 甚至完全消除Smear Defect现象的出现。附图说明 图1为现有技术中制作STI之前wafer剖面结构的示意图。 图2为现有技术中采用HDPCVD方法生长氧化层后wafer的剖面结构的示意图。 图3为现有技术中经过CMP之后wafer的剖面结构的示意图。 图4为现有技术中去除氮化物层之后的wafer的剖面结构示意图。 图5为现有技术中去除氮化物层之后，STI出现缺陷时的wafer剖面结构示意图。 图6为本专利技术修复STI边角损伤的方法的流程图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对 本专利技术进一步详细说明。 在介绍本专利技术提供的方法之前，需要先详细介绍所述Smear Defect产生的过程和 原因，仍以图2 图4为例进行说明 首先，在图2所示的利用HDPCVD方法生长氧化层的过程中，由于所述氮化物层的 边角位置(如图2中A、B所示位置)形状较为尖锐，因此在生长氧化层的过程中，所述氮化 物层的边角位置是整个氮化物层受力最为集中的位置；并且由于其形状较为尖锐，还容易 出现沉积的氧化物与氮化物层边角位置相互连接附着不够紧密的现象。这就使得在所述氮 化物层的边角位置处，沉积形成的氧化物密度较小且结构比较疏松； 接下来，如图3所示，在对沉积的氧化层进行CMP时，需要将氮化物层上方的氧化 层全部去除，在CMP过程中同时进行的化学反应和机械研磨的作用下，加之所述氮化物层的边角位置处的氧化物密度较小且结构疏松，因此所述CMP过程容易对所述边角位置处的 氧化物的结构造成破坏，即——此时，部分氧化物的离子键和氧化物分子之间的分子键会 遭到破坏，出现部分游离态的硅离子、氧分子以及可以自由移动的氧化物分子，从而形成 STI边角损伤(图3中位置A'、B'处)；当然需要指出的是，所述的STI边角损伤此时仍为 内部结构的破坏，并不能从外部形状上识别； 最后，则需要利用Wet Etch去除氮化物层，如图4所示。在利用Wet Etch去除 氮化物层之前，为了去除氮化物层表面残留的少量沉积的氧化层，同时为了调整STI上表 面相对于AA的台阶高度(st印height)，通常需要在所述Wet Etch之前先进行短时间的 HF湿法刻蚀；此外，在去除氮化物层之后的工艺流程中，也有多处工艺会使用HF进行湿法 清洗的步骤，所述HF湿法刻蚀或清洗过程中，酸性的HF会进一步腐蚀、破坏所述STI边角 位置，从而导致STI边角位置处在外形上出现物质脱落或结构损伤，即形成所谓的Smear Defect。 在上述分析的基础上，本专利技术提供修复STI边角损伤的方法，其核心思想在于在 完成CMP之后，并不立即进行Wet Etch去除氮化物层的步骤，而是在所述CMP和Wet Etch 之间添加一步对STI进行高温氧化处理的步骤，改进后的流程如图6所示，具体包括 步骤601 :在利用CMP去除沉积的氧化层之后，对STI进行高温氧化处理； 步骤602 :再通过Wet Etch去除所述氮化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种修复浅沟道隔离槽ＳＴＩ边角损伤的方法，用于制作ＳＴＩ的过程中，其特征在于，在利用化学机械抛光去除沉积的氧化层之后，通过湿法刻蚀去除所述氮化物层之前，该方法进一步包括：对ＳＴＩ进行高温氧化处理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓永平，何学缅，任红茹，樊强，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]