[发明专利]精确控制线宽的浅槽隔离工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别是涉及一种浅槽隔离(STI)工艺。

背景技术

浅槽隔离工艺是半导体集成电路制造的常用工艺，硅片表面在生长氧化硅和淀积氮化硅之后，还包括如下步骤：请参阅图1。

第1步，在硅片表面涂光刻胶，曝光显影后去除刻蚀窗口的光刻胶，保留其余区域的光刻胶；

第2步，测量刻蚀窗口之间的线宽；

第3步，采用各向异性刻蚀工艺在刻蚀窗口刻蚀掉氮化硅、氧化硅和部分硅；

第4步，干法等离子体去除光刻胶；

第5步，湿法化学剥离光刻胶；

第6步，测量浅槽隔离结构之间的线宽。

上述方法的第3步完成后，硅片的剖面示意图请参阅图2，在刻蚀窗口14刻蚀掉氮化硅12、氧化硅11和部分硅10，初步形成了浅槽隔离结构15。其中a1是第2步所测量的刻蚀窗口14之间的线宽，a1通常称为光刻CD(critical dimension，特征尺寸)。a2是第6步即将测量的浅槽隔离结构15之间的线宽，a2通常称为最终CD(Final CD)。将Δa＝a2-a1定义为刻蚀线宽损失量(etch bias)，Δa可以是正数或负数，理想情况下为零。图2所示的情况下，a2＜a1，因此Δa为负数。

随着半导体器件尺寸逐渐变小，对浅槽隔离工艺的线宽控制也愈加精细。在生产过程中，假设浅槽隔离工艺的最终CD要求为a3，Δa对同样的设备和材料是固定的，因此就要求a1＝a3-Δa。在第2步测量a1时经常发生a1超出可容许规格的情况，为了使a1符合规格通常进行返工作业，即重复第1步光刻工艺。这会增加硅片缺陷、导致良率降低，同时也增大了光刻机台的生产压力、造成资源浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种浅槽隔离工艺，该方法可以精确控制线宽，并且不需要进行光刻返工。

为解决上述技术问题，本发明精确控制线宽的浅槽隔离工艺包括如下步骤：第1步，在硅片表面涂光刻胶，曝光显影后露出刻蚀窗口；

第2步，测量刻蚀窗口之间的线宽；

第3步，采用各向异性刻蚀工艺在刻蚀窗口刻蚀氮化硅、氧化硅和部分硅；

第4步，干法等离子体去除光刻胶；

第5步，湿法化学剥离光刻胶；

第6步，测量浅槽隔离结构之间的线宽；

本发明的创新之处在于，在第3步和第4步之间增加一步：采用各向同性刻蚀工艺在刻蚀窗口刻蚀氮化硅、氧化硅和部分硅，刻蚀时间其中a1为所述方法第2步测量的刻蚀窗口之间的线宽，Δa为之前浅槽隔离工艺测量的刻蚀线宽损失量，a3为浅槽隔离结构之间的线宽的目标值，c为各向同性刻蚀的横向刻蚀速率。

本发明可以精确控制浅槽隔离工艺的特征尺寸，减少对光刻CD的精度要求，消除光刻返工，从而降低生产成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明：

图1是现有的浅槽隔离工艺的流程图；

图2是现有的浅槽隔离工艺的第3步的硅片剖面示意图；

图3是本发明的浅槽隔离工艺的流程图；

图4是各向同性刻蚀的刻蚀速率示意图；

图中附图标记为：10-硅片；11-氧化硅；12-氮化硅；13-光刻胶；14-刻蚀窗口；15-浅槽隔离结构；a1-浅槽隔离工艺的光刻CD；a2-浅槽隔离工艺的最终CD。

具体实施方式

请参阅图3，本发明精确控制线宽的浅槽隔离工艺在硅片表面生长氧化硅和淀积氮化硅之后，还包括如下步骤：

第1步，在硅片表面涂光刻胶，曝光显影后去除刻蚀窗口的光刻胶，保留其余区域的光刻胶。

第2步，测量刻蚀窗口之间的线宽，也就是浅槽隔离工艺的光刻CD。

第3步，采用各向异性刻蚀工艺在刻蚀窗口刻蚀掉氮化硅、氧化硅和部分硅。

第4步，采用各向同性刻蚀工艺在刻蚀窗口刻蚀氮化硅、氧化硅和部分硅。

第5步，干法等离子体去除光刻胶。

第6步，湿法化学剥离光刻胶。

第7步，测量浅槽隔离结构之间的线宽，也就是浅槽隔离结构的最终CD。

上述方法第4步中，刻蚀时间其中：a1为所述方法第2步测量的刻蚀窗口之间的线宽，也就是光刻CD。Δa为刻蚀线宽损失量，在刻蚀设备、材料、条件不变的情况下，Δa也不变，因此可以从之前的浅槽隔离工艺中获知Δa的值。a1+Δa相当于现有浅槽隔离工艺中的a2。a3为浅槽隔离工艺的最终CD的目标值，自然是已知的。c为各向同性刻蚀的横向刻蚀速率。