[发明专利]浅沟槽隔离的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种浅沟槽隔离(ShallowTrench Isolation，STI)的制造方法。

背景技术

随着半导体制造技术向高技术节点发展，半导体集成电路中器件与器件的隔离技术也由原来的硅局部氧化隔离(Local Oxidation of Silicon，LOCOS)发展为浅沟槽隔离。浅沟槽隔离通过在半导体衬底上形成沟槽，并向沟槽中填充介质材料的工艺形成。公开号为CN 1649122A的中国专利申请文件公开了一种浅沟槽隔离的制造方法。图1至图5为所述中国专利申请文件公开的浅沟槽隔离的制造方法各步骤相应的结构剖面示意图。

如图1所示，提供半导体衬底12，在所述半导体衬底12上形成垫氧化层12A，接着在所述垫氧化层12A上形成氮化硅层作为第一硬掩膜层14，在所述第一硬掩膜层14上形成第二硬掩膜层14B，在所述第二硬掩膜层14B上形成光刻胶层16A，并图案化所述光刻胶层16A形成底部露出所述第二硬掩膜层14B的开口16B。

如图2所示，刻蚀所述开口16B底部的第二硬掩膜层14B、第一硬掩膜层14以及垫氧化层12A，形成开口16C，所述开口16C的底部露出所述半导体衬底12的表面。

如图3所示，去除所述光刻胶层16A，刻蚀所述开口16C底部的半导体衬底12，在所述半导体衬底12中形成沟槽18，并在所述沟槽18表面形成衬垫氧化层20。

如图4所示，在所述沟槽18中填充氧化层22，然后通过化学机械研磨去除所述第二硬掩膜层14B上多余的氧化层22以及所述第二硬掩膜层14B。

如图5所示，通过湿法刻蚀(如磷酸)去除所述第一硬掩膜层14，并通过氢氟酸溶液去除所述垫氧化层12A。

然而，上述浅沟槽隔离的制造方法中通过氢氟酸溶液去除所述垫氧化层12A时，所述氢氟酸溶液也会对所述氧化层22进行腐蚀，从而会在浅沟槽隔离的顶部边缘形成凹槽，如图6所示的凹槽21，导致靠近所述凹槽21的器件在亚阈值区域工作时漏电流增大，阈值电压下降，影响器件的性能。

发明内容

本发明提供一种浅沟槽隔离的制造方法，该方法能够减小形成的浅沟槽隔离顶部边缘凹槽的深度。

本发明提供的一种浅沟槽隔离的制造方法，包括：

提供半导体衬底，在所述半导体衬底上具有依次形成的垫氧化层和硬掩膜层，在所述半导体衬底中形成有沟槽，在所述垫氧化层和所述硬掩膜层中与沟槽相应的位置具有开口；在所述沟槽中和所述硬掩膜层上形成介质层，并通过平坦化工艺去除所述硬掩膜层上的介质层材料；刻蚀所述沟槽中的介质层，使所述沟槽中的介质层表面与所述半导体衬底表面之间的高度差减小，并使所述介质层边缘形成突起。

可选的，刻蚀所述沟槽中的介质层步骤中的刻蚀方法为湿法刻蚀或干法刻蚀。

可选的，刻蚀所述沟槽中的介质层步骤中的刻蚀方法为湿法刻蚀，所述湿法刻蚀的刻蚀溶液对所述介质层的刻蚀速率比对所述硬掩膜层的刻蚀速率大。

可选的，刻蚀所述沟槽中的介质层的方法为湿法刻蚀，所述湿法刻蚀的步骤如下：用第一浓度的刻蚀溶液对所述介质层进行刻蚀；然后，用第二浓度的刻蚀溶液对所述介质层进行刻蚀。

可选的，所述第二浓度小于第一浓度。

可选的，刻蚀所述沟槽中的介质层的方法为湿法刻蚀，所述湿法刻蚀分为多次进行，且所述湿法刻蚀的刻蚀溶液浓度随着次数增加而减小。

可选的，刻蚀所述沟槽中的介质层步骤中的刻蚀方法为湿法刻蚀，所述湿法刻蚀的刻蚀溶液为氢氟酸溶液。

可选的，所述氢氟酸溶液中氢氟酸与水的容积比为1:200至1:50。

可选的，所述湿法刻蚀的时间为10至50秒。

可选的，刻蚀所述沟槽中的介质层的方法为干法刻蚀；在所述干法刻蚀之前，在所述硬掩膜层上形成保护层；并在完成所述干法刻蚀之后，去除所述保护层。

可选的，所述保护层为光刻胶。

可选的，所述介质层为氧化硅、氮氧化硅中的一种或组合。

可选的，该方法进一步包括：完成刻蚀所述沟槽中的介质层步骤后，去除所述硬掩膜层和垫氧化层。

可选的，去除所述硬掩膜层的方法为磷酸溶液湿法刻蚀；去除所述垫氧化层的方法为氢氟酸溶液的湿法刻蚀。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：