[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的制造方法。

背景技术

随着半导体集成电离制造工艺的日益发展，集成度越来越高，单位面积上的晶体管的数量越来越多，半导体集成电路中的晶体管之间的隔离技术也在不断的发展，从早期的硅局部氧化隔离工艺发展为目前的浅沟槽隔离工艺。在浅沟槽隔离工艺中，首先在半导体的衬底上形成沟槽，接着在沟槽中填充绝缘物质，形成浅沟槽隔离。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为所述的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的剖面示意图。

如图1所示，提供半导体衬底12，在所述半导体衬底12上形成二氧化硅作为垫氧化层12A，接着在所述垫氧化层12A上形成氮化硅硬掩膜层14，在所述氮化硅硬掩膜层14上形成第二硬掩膜层14B，所述第二硬掩膜层14B可以为二氧化硅或氮氧化硅；在所述第二硬掩膜层14B上旋涂光刻胶层16A，并通过曝光显影在光刻胶层16A中形成开口16B。

如图2所示，刻蚀开口16B底部的第二硬掩膜层14B、氮化硅硬掩膜层14以及垫氧化层12A，形成硬掩膜开口16C，所述硬掩膜开口16C的底部露出所述半导体衬底12的表面。

如图3所示，移除光刻胶层16A；继续刻蚀所述硬掩膜开口16C底部的半导体衬底12，在半导体衬底12中形成浅沟槽隔离结构的沟槽18。

如图4所示，在所述沟槽18表面形成衬垫氧化层20，并在所述沟槽18中和第二硬掩膜层14B上沉积氧化物22；

然后通过化学机械研磨平坦化工艺移除所述第二硬掩膜层14B上多余的氧化物22和第二硬掩膜层14B。

如图5所示，通过湿法刻蚀(如磷酸)去除所述氮化硅硬掩膜层14，接着通过氢氟酸溶液去除所述垫氧化层12A。

所述的浅沟槽隔离的制造工艺中，在通过湿法刻蚀去除氮化硅硬掩膜层14之前，需要进行湿法清洗工艺，例如，现有技术中的一种湿法清洗工艺中采用氢氟酸作为清洗液；该清洗工艺主要用于去除氮化硅硬掩膜层上的多余的第二硬掩膜层14B(在没有第二硬掩膜层14B的浅沟槽隔离的制造工艺中，该湿法清洗主要用于移除化学机械研磨后氮化硅硬掩膜层14表面残留的氧化物)；此外，该清洗工艺也会使沟槽18上方的氧化物部分被移除，使所述沟槽18中的氧化物的厚度D(如图4所示)减小，从而影响形成浅沟槽隔离结构后沟槽18中的氧化物表面和半导体衬底表面的高度差h₃(Step height)，如图5所示，该高度差h₃可影响形成的半导体器件的电性。

然而，由于不同批次的制造工艺之间的差异，造成该清洗工艺的清洗条件难以较为准确的确定，无法较为准确的控制形成浅沟槽隔离后沟槽18中的氧化硅的表面和半导体衬底表面的高度差h₃，并造成不同批次的半导体衬底的浅沟槽隔离中的高度差一致性较差。

发明内容

本发明提供一种浅沟槽隔离的制造方法，该方法能够较为准确的控制形成浅沟槽隔离后沟槽中的介质材料表面和半导体衬底表面的高度差。

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垫氧化层和硬掩膜层，在所述硬掩膜层和垫氧化层中具有开口，在所述半导体衬底中与开口相应位置具有沟槽；

在所述沟槽、开口中和硬掩膜层上沉积介质材料，通过平坦化工艺去除所述硬掩膜层上的介质材料；

测量所述开口中的介质材料的表面与硬掩膜层表面的高度差；

根据所述高度差、硬掩膜层和垫氧化层的厚度、形成浅沟槽隔离结构后沟槽中的介质材料表面与半导体衬底表面的目标高度差，计算需要移除的介质材料的厚度X，其中，计算所述厚度X时要预留去除垫氧化层工艺中对所述介质材料的消耗；

刻蚀所述开口中的介质材料，移除厚度为X的介质材料；

去除所述硬掩膜层和垫氧化层。

可选的，刻蚀所述开口中的介质材料步骤中的刻蚀为湿法刻蚀或干法刻蚀。

可选的，刻蚀所述开口中的介质材料的步骤中的刻蚀为湿法刻蚀，且所述湿法刻蚀的刻蚀溶液对所述介质材料的刻蚀速率比对所述硬掩膜层的刻蚀速率大。

可选的，通过控制刻蚀时间控制该湿法刻蚀移除的介质材料的厚度。

可选的，刻蚀所述开口中的介质材料的方法为湿法刻蚀，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刻蚀次数增加而减小，通过控制每次刻蚀的刻蚀时间控制该次湿法刻蚀移除的介质材料的厚度。