浅沟槽隔离区的形成方法技术

一种浅沟槽隔离区的形成方法，包括，提供包含宽线区和密线区的半导体衬底；在半导体衬底上依次形成垫氧化层、第一研磨停止层、刻蚀停止层和第二研磨停止层；蚀刻所述垫氧化层、第一研磨停止层、刻蚀停止层和第二研磨停止层，及半导体衬底，形成沟槽；形成绝缘氧化层，至少填满所述沟槽；对绝缘氧化层进行第一次研磨至露出第二研磨停止层；去除所述第二研磨停止层；再进行第二次研磨，直至露出第一研磨停止层；去除所述第一研磨停止层；去除垫氧化层。本发明专利技术能够很好的控制浅沟槽隔离结构高度，并且使得所有的浅沟槽隔离结构的高度都一致。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，尤其是涉及一种。
技术介绍
随着半导体器件集成度的不断增加，用于电隔离相邻器件的隔离技术变得越来越重要。浅沟槽隔离工艺是目前在制造高集成度的半导体器件中广泛采用的隔离技术。浅沟槽隔离工艺通过在半导体衬底上形成限定有源区的隔离沟槽，并用绝缘材料填充隔离沟槽以实现对有源区的有效隔离。通常情况下，半导体器件中有些区域的有源区密度较高，实现有源区隔离的沟槽宽度较小(< 0.2 μ m)，这种区域称为“密线区”;有些区域的有源区密度较低，隔离用的沟槽宽度相对较宽(> 0.2 μ m)，这种区域称为“宽线区”。图1至图3示出了现有技术的形成具有浅沟槽隔离结构的半导体器件的方法。首先，在半导体衬底200中形成衬垫氧化物层203和氮化物层204，并通过例如光刻工艺形成宽线区A(A1、A2)的隔离沟槽和密线区B的隔离沟槽，如图1所示。之后，在沟槽的侧壁和底部形成诸如衬里氧化物层的第一绝缘层(未图示)。接着，利用诸如高深宽比工艺(HARP)在沟槽中淀积诸如填充氧化物层206的第二绝缘层，如图2所示。然后，利用化学机械平坦工艺整平并去除沟槽表面外的填充氧化物。之后，由于有源区的浅槽隔离结构高度(Step height)会影响隔离性能，为了使隔离结构高度(Step height)达到需要的值,利用第一步刻蚀工艺去除沟槽内的部分氧化物层。最后，利用第二步刻蚀工艺去除氮化物层204。通常,在65nm以下的高端工艺中，为了改善填孔能力和降低对娃衬底的损伤,一般采用高深宽比工艺(HARP)淀积氧化物层206。高深宽比工艺(HARP) —般分三步生长:即第一步形核，在沟槽底部及侧壁以及有源区表面形成一层薄氧化层；第二步填孔，将密线区的沟槽填满，由于淀积工艺的保形特性，此时宽线区尚未填满；第三步快速生长，将宽线区沟槽填满至浅沟槽处氧化层表面高于有源区氮化物表面。基于上述流程的工艺存在以下两个问题，影响各区域间的隔离结构高度(St印height):首先，利用化学机械平坦工艺(CMP)整平并去除沟槽表面外的填充氧化物时，由于CMP的特性，在沟槽宽度较宽(大于5μπι)的宽线区Al会形成明显的氧化物凹陷，宽度越宽，则凹陷越深，凹陷越深，则隔离结构高度越低。其次，对于沟槽宽度较窄(0.2 μ m 5 μ m)的宽线区A2，化学机械平坦工艺并不会产生明显的凹陷，研磨之后该区域与密线区B高度相同。但是在接下来的第一步刻蚀工艺中，由于宽线区A2的沟槽表面薄膜是高深宽比工艺(HARP)的第三步淀积形成的，刻蚀速度较慢，而密线区B的沟槽表面薄膜是高深宽比工艺(HARP)的第二步淀积形成的，刻蚀速度较快。这样，在第一步刻蚀工艺之后，就造成宽线区A2的隔离结构高度高于密线区B。由于上述原因，使得最终形成的各个区域的隔离结构的情况如图3所示，宽线区Al中的隔离结构由于凹陷，其高度h3最小，而宽线区A2和密线区B的隔离结构由于表面薄膜刻蚀速度不同，两者的高度h2和hi也不同，其中宽线区A2中的隔离结构的高度h2高于密线区B中的隔离结构的高度hi。现有一些方法来调节这样的问题，比如，在研磨绝缘氧化硅层至露出氮化硅层后，以光刻胶为掩膜，蚀刻较高的浅沟槽隔离结构直至与较低的浅沟槽隔离结构高度一致。还有一种方法是把氮化硅层沉积得比较厚，这样进行化学机械研磨之后，再对沟槽内的绝缘氧化层全局进行刻蚀，调整最终形成的浅沟槽隔离结构的高度。这样的方法，一方面使得较窄沟槽内的浅沟槽隔离结构的高度符合要求，另一方面，弱化了宽度大于5 μ m沟槽内氧化硅绝缘层表面的凹陷。需要一种更好的控制浅沟槽隔离结构高度，并且使得所有的浅沟槽隔离结构的高度都一致的方法，尤其是宽度小于5 μ m的浅沟槽隔离结构。
技术实现思路
本专利技术的目的是更好的控制浅沟槽隔离结构高度，并且使得所有的浅沟槽隔离结构的高度都一致。为实现上述目的，本专利技术提出了一种，包括，提供包含宽线区和密线区的半导体衬底；在半导体衬底上依次形成垫氧化层、第一研磨停止层、刻蚀停止层和第二研磨停止层；蚀刻所述第二研磨停止层、刻蚀停止层、第一研磨停止层和垫氧化层，及半导体衬底，形成沟槽； 形成绝缘氧化层，至少填满所述沟槽；对绝缘氧化层进行第一次研磨至露出第二研磨停止层；去除所述第二研磨停止层；再进行第二次研磨,直至露出第一研磨停止层；去除所述第一研磨停止层；去除垫氧化层。可选的，所述沟槽的宽度小于5 μ m。可选的，所述密线区的沟槽宽度小于所述宽线区的沟槽宽度。可选的，所述绝缘氧化层为SiO2，利用高深宽比化学气相沉积工艺形成。可选的，所述第一次研磨和第二次研磨为化学机械研磨。可选的，所述第一研磨停止层和第二研磨停止层为Si3N4、SiON、多晶硅、表面氧化多晶硅中的一种或几种。可选的，在进行第一次研磨时，所述绝缘氧化层和第二研磨停止层的研磨速率选择比大于5:1。可选的，在进行第二次研磨时，所述刻蚀停止层和第一研磨停止层的研磨速率选择比大于2: I。可选的，所述第一研磨停止层的厚度为50 400A。可选的，所述第二研磨停止层的厚度为300 1200A。可选的，所述刻蚀停止层为Si02、SiON中一种或其组合。可选的，所述刻蚀停止层的厚度为10 300 A。可选的，用H3P04、TMAH去除所述第一研磨停止层和第二研磨停止层。与现有技术相比，本专利技术通过设置分隔开来的两层化学机械研磨停止层，使得化学机械研磨平坦化分为两步进行，这样不仅满足了宽度很大的、以至于在化学机械研磨中会产生凹陷的沟槽内的绝缘氧化层的凹陷深度被减少一些，更重要的是，这种方法也能够很容易的通过控制工艺参数就准确的调节较窄的沟槽内浅沟槽隔离结构的高度，并且使得较窄的沟槽中特别狭窄的、其中绝缘氧化层通过两次沉积填满的沟槽和相对较宽的、其中绝缘氧化层是通过三次沉积填满的沟槽中的浅沟槽隔离结构的高度达到一致。附图说明图1至图3是现有技术中形成浅槽隔离结构的方法的示意图。图4至图14是本专利技术形成具有统一高度的浅槽隔离结构的示意图。具体实施例方式本专利技术是通过设置分隔开来的两层化学机械研磨停止层，使得化学机械研磨平坦化分为两步进行，这样不仅满足了宽度很大的，以至于在化学机械研磨中会产生凹陷的沟槽内的绝缘氧化层的凹陷深度被减少一些，更重要的是，这种方法也能够很容易的通过控制工艺参数就达到准确的调节较窄的沟槽内浅沟槽隔离结构的高度的效果，并且使得较窄的沟槽中特别狭窄的、其中绝缘氧化层通过两次沉积填满的沟槽和相对较宽的、其中绝缘氧化层是通过三次沉积填满的沟槽中的浅沟槽隔离结构的高度达到一致。具体实施中，其具体步骤可以包括:提供包含宽线区和密线区的半导体衬底；在硅衬底上依次形成垫氧化层、第一研磨停止层、刻蚀停止层和第二研磨停止层；蚀刻所述第二研磨停止层、刻蚀停止层、第一研磨停止层和垫氧化层，及半导体衬底，形成沟槽；形成绝缘氧化层，至少填满所述沟槽；对绝缘氧化层进行第一次研磨至露出第二研磨停止层；去除所述第二研磨停止层；再进行第二次研磨，直至露出第一研磨停止层；去除所述第一研磨停止层；去除垫氧化层。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浅沟槽隔离区的形成方法，其特征在于，包括：提供包含宽线区和密线区的半导体衬底；在半导体衬底上依次形成垫氧化层、第一研磨停止层、刻蚀停止层和第二研磨停止层；选择性蚀刻第二研磨停止层、刻蚀停止层、第一研磨停止层和所述垫氧化层，及半导体衬底，形成沟槽；形成绝缘氧化层，至少填满所述沟槽；对绝缘氧化层进行第一次研磨至露出第二研磨停止层；去除所述第二研磨停止层；再进行第二次研磨，直至露出第一研磨停止层；去除所述第一研磨停止层；去除垫氧化层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邵群，
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：