[发明专利]一种调节浅槽隔离垫层氧化膜厚度的方法

说明书

技术领域    

    本发明涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种调节浅槽隔离垫层氧化膜厚度的方法。

背景技术    

目前半导体发展呈现多元化方向，系统芯片（SoC）是其中一大主流。这意味着在同一芯片上有多种工作电压，此类设计要求芯片生产过程中要集成多种厚度的栅氧。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发展为浅槽隔离。浅槽隔离结构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，例如，在公开号为CN1649122A的中国专利申请文件公开了一种浅沟槽隔离的制造方法。

工艺上为了减小浅槽隔离边缘凹陷（divot），就必须尽量减少浅槽隔离到栅氧化之前的湿法刻蚀步骤。因此在0.13微米工艺节点以下，一般保留浅槽隔离垫层氧化膜（pad oxide）作为后续离子注入工程的牺牲氧化层（scarify oxide）。

随着器件尺寸的日渐缩小，注入的深度也等比例减小，留下来的垫层氧化膜厚度变化对注入影响日渐明显，增加了器件波动的敏感度。因此，需要控制浅槽隔离模块完成后残留的垫层氧化膜厚度。

工艺上相关不稳定的因素是浅槽隔离氮化膜湿法剥离，一般使用热磷酸，新鲜的药液和多次使用后的药液拥有对氧化膜不同的刻蚀速率，这就导致残留垫层氧化膜厚度的不稳定性。当残留膜厚超过目标值时，利用通过简单的湿法工艺处理得当想要的目标值。但当残留膜厚低于目标值时就得不到补偿，这也是目前浅槽隔离氮化膜湿法剥离最难控制的部分。

本发明提出一种使用湿氧化工艺来自动调节增加浅槽隔离垫层氧化膜厚度的方法。当残留膜厚低于目标值时，利用湿氧化工艺追长到目标值。本发明可以将垫层氧化膜厚度波动范围从超过+/-30A缩小到10A内，能极大改善器件的稳定性，有利于大规模量产高要求的产品。

发明内容   

在硅衬底上形成有浅沟槽隔离结构（STI），并且浅沟槽隔离结构周围的硅衬底上还覆盖有浅槽隔离垫层氧化膜，本发明提供一种调节浅槽隔离垫层氧化膜厚度的方法，以到达控制垫层氧化膜厚度波动范围，能极大改善器件的稳定性，有利于大规模量产高要求的产品。

本发明提供一种调节浅槽隔离垫层氧化膜厚度的方法，包括：

设定所需浅槽隔离垫层氧化膜厚度的目标值；

当残留膜厚高于目标值时，进行简单的湿法工艺处理，对所述的浅槽隔离垫层氧化膜进行刻蚀，使浅槽隔离垫层氧化膜达到所需要的目标值；

当残留膜厚低于目标值时，利用湿氧氧化工艺进行处理，对所述的浅槽隔离垫层氧化膜进行增加厚度，使浅槽隔离垫层氧化膜达到所需要的目标值。

可选的，所述湿氧氧化工艺的操作温度范围为700～850℃。

可选的，所述湿氧氧化工艺的氢气/氧气比例在1～2。

与现有技术相比，上述技术方案的优点在于：当浅槽隔离垫层氧化膜的残留膜厚超过目标值时，利用湿法工艺处理获取想要的目标值，但当浅槽隔离垫层氧化膜的残留膜厚低于目标值时，通过湿氧氧化工艺进行补偿，使浅槽隔离垫层氧化膜达到所需要的目标值。从而将垫层氧化膜厚度波动范围从超过+/-30A缩小到10A内。并且在湿氧氧化工艺中，氧能够穿透表面氧化硅层与内部的硅反应，从而可形成厚度一致性较好的氧化硅，可提高形成的沉底氧化膜层的厚度一致性，从而可提高形成的半导体器件的稳定性。

附图说明    

参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。

图1为湿法刻蚀处理浅槽隔离垫层氧化膜示意图。

图2为湿氧氧化处理浅槽隔离垫层氧化膜示意图。

具体实施方式   

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的调节浅槽隔离垫层氧化膜厚度的方法，详细说明如下。

在硅衬底（1）上形成有浅沟槽隔离结构（STI）（2），并且浅沟槽隔离结构（2）周围的硅衬底（1）上还覆盖有浅槽隔离垫层氧化膜，调节浅槽隔离垫层氧化膜的厚度：

首先设定所需浅槽隔离垫层氧化膜厚度的目标值为70A；

当残留膜厚为85～95A时，使用200：1的稀释的HF溶液（DHF）对所述的浅槽隔离垫层氧化膜进行湿法刻蚀，控制湿法刻蚀为2分钟；

当残留膜厚为75～85A时，使用200：1的稀释的HF溶液（DHF）对所述的浅槽隔离垫层氧化膜进行湿法刻蚀，控制湿法刻蚀为1分钟；