[发明专利]半导体深沟槽绝缘工艺

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造工艺技术领域，特别涉及一种半导体深沟槽绝缘工艺。

背景技术

在半导体集成电路工艺中，传统的隔离技术是自对准场氧化隔离技术，即以硬掩膜掩蔽有源区，将场区的衬底硅暴露，然后用热氧化的方法，产生隔离区氧化硅。这种方法简单，实用性强，生产工艺成熟，缺点是会在有源区边界形成‘鸟嘴’区，实践中，‘鸟嘴’的尺寸很难减少到0.1μm以下。因此，当微电子工艺的特征尺寸减小到0.25μm，场氧化工艺逐渐被浅槽隔离(STI)工艺所代替。随着技术的进步，高频器件、闪存器件、内存器件对隔离提出了更高的要求，绝缘硅技术和深沟槽隔离技术于是应运而生。

下面，请参考图1至图6，图1至图6是现有技术的深沟槽绝缘技术制造工艺，包括：图1：在衬底11上淀积氮化硅层12，形成有源区保护层；图2：使用光刻和干刻蚀技术在所述衬底11上形成深沟槽；图3：使用光刻和干刻蚀技术在所述衬底上形成浅沟槽；图4：在氮化硅层表面以及所述深沟槽和浅沟槽中淀积多晶硅绝缘材料13；图5：去除掉氮化硅层12表面以及浅沟槽中的多晶硅绝缘材料；图6：在所述浅沟槽中淀积绝缘介质(氧化硅)14，进行化学机械研磨使浅沟槽表面平坦化。现有技术由于大量使用的多晶硅绝缘材料会与衬底硅材料发生应力匹配问题，因而必须再使用刻蚀工艺去除浅沟中的多晶硅绝缘材料，随后结合氧化硅淀积，化学机械抛光，完成浅沟槽结构制造。整套工艺控制复杂，成本昂贵。

发明内容

本发明解决的问题是避免半导体深沟槽绝缘工艺过于复杂，整套工艺成本过高。

本发明提供了一种半导体深沟槽绝缘工艺，包括以下步骤：在半导体基底上形成有源区保护层；刻蚀所述有源区保护层和半导体基底以形成深沟槽；在所述深沟槽内以及有源区保护层上淀积第一绝缘介质；刻蚀所述第一绝缘介质、有源区保护层以及半导体基底，以形成与所述深沟槽相连通的浅沟槽；在所述浅沟槽中淀积第二绝缘介质；进行化学机械研磨去除有源区保护层上的第一绝缘介质和第二绝缘介质，使浅沟槽表面平坦化。

可选的，所述第一绝缘介质为多晶硅、氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或碳化硅。

可选的，所述第二绝缘介质为二氧化硅。

可选的，所述深沟槽的深度范围为1微米至1000微米。

可选的，所述浅沟槽的深度范围为1纳米至1微米。

可选的，在完成淀积第一绝缘介质后，进行退火处理。

可选的，在完成淀积第二绝缘介质后，进行退火处理。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：只在深沟槽中填充多晶硅，避免了现有技术中在深沟槽中填充多晶硅的同时也在浅沟槽中填充，即本发明相对于现有技术减少了多晶硅的使用量，降低了工艺的成本；此外，相比于现有技术，本发明提供的工艺还具有简单方便的特点。

附图说明

图1至图6为现有技术半导体深沟槽绝缘工艺示意图；

图7为本发明半导体深沟槽绝缘工艺流程图；

图8至图12为本发明半导体深沟槽绝缘工艺示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

首先，请参考图7，图7为本发明半导体深沟槽绝缘工艺流程图，如图所示，本发明包括以下步骤：步骤31：在半导体基底上形成有源区保护层，实际操作中，是先在衬底硅上淀积氧化层，比如淀积氧化硅层，之后在氧化层上淀积氮化硅层，本发明中所述的衬底为已经在硅片上淀积了氧化层的衬底；步骤32：刻蚀有源区保护层和半导体基底以形成深沟槽，一般使用氮化硅作为硬掩膜，以各向异性(anisotropy)蚀刻法(干刻蚀)在半导体基底上定义陡峭的沟槽，所述深沟槽的深度范围为1微米至1000微米，优选的，所述深沟槽的深度为500微米；步骤33：在所述深沟槽内以及有源区保护层上淀积第一绝缘介质，一般是利用化学气相沉淀(CVD)在氮化硅层表面和所述深沟槽中填入第一绝缘介质，所述第一绝缘介质为多晶硅、氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或碳化硅，在实际操作中，为了使得淀积的第一绝缘介质致密化，通常会进行第一次退火处理；步骤34：刻蚀所述第一绝缘介质、有源区保护层以及半导体基底，以形成与所述深沟槽相连通的浅沟槽，所述浅沟槽的深度范围为1纳米至1微米，优选的，所述浅沟槽的深度为500纳米；步骤35：在所述浅沟槽中淀积第二绝缘介质，所述第二绝缘介质为二氧化硅，在实际操作中，淀积第二绝缘介质后，为了使得第二绝缘介质致密化，会进行第二次退火处理；步骤36：进行化学机械研磨去除有源区保护层上的第一绝缘介质和第二绝缘介质，使浅沟槽表面平坦化。