[发明专利]超低密度有源区的浅沟槽隔离平坦化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体领域中浅沟槽隔离平坦化的方法，特别是涉及一种超低密度有源区的浅沟槽隔离平坦化的方法。

背景技术

在现今的半导体应用中有一些器件，其有源区（AA）的面积较小（<5%），相应的浅沟槽隔离（STI）面积很大，如RF inductor器件。在这些器件中，由于使用传统的浅沟槽隔离化学机械研磨平坦化的工艺，其中，工艺流程如图1所示，由于研磨速率过快，极易造成有源区的过磨损伤（如图2所示），影响器件性能。若不采用化学机械研磨的方法，而采用湿法刻蚀的方法易导致浅沟槽中的氧化膜的损失，漏电会增大。

因而，对于浅沟槽隔离面积很大（大型浅沟槽隔离）的器件，需要研发一种新的方法，以解决浅沟槽隔离有效平坦化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种超低密度有源区的浅沟槽隔离平坦化的方法。该方法可以避免化学机械研磨步骤中导致的有源区过磨损伤。

为解决上述技术问题，本发明的超低密度有源区（有源区面积只占整个硅片的总面积的1%～5%）的浅沟槽隔离平坦化的方法，包括步骤：

1）在硅衬底上淀积一层作为缓冲层的第一氧化膜；

2）在第一氧化膜上，进行浅沟槽的光刻工艺；

3）刻蚀浅沟槽的图形；

4）在硅衬底上，依次淀积线性氧化膜（linear oxide）和高密度等离子体氧化膜（HDP）；

5）在高密度等离子体氧化膜上，淀积一层作为停止层（stop layer）的氮化膜；

6）化学机械研磨进行平坦化，停在氮化膜上；

7）刻蚀，去除氮化膜；

8）用湿法刻蚀的方法，去除硅衬底上方的高密度等离子体氧化膜和第一氧化膜。

所述步骤1）中，淀积的方法，包括：低压化学气相淀积（LPCVD）、等离子体增强化学气相淀积（PEVCD）和常压化学气相淀积（APCVD）；第一氧化膜的材质，包括：氧化硅，该第一氧化膜的厚度为10～100纳米。

所述步骤2）中，浅沟槽的光刻工艺包括步骤：在第一氧化膜上淀积光刻胶，然后显影；其中，浅沟槽的宽度为0.1～500微米。

所述步骤3）的刻蚀浅沟槽的图形中，包括步骤：干法刻蚀第一氧化膜和硅衬底，形成浅沟槽，然后去除光刻胶；其中，浅沟槽的深度为100～700纳米。

所述步骤4）中，淀积的方法，包括：常压或低压化学气相淀积；线性氧化膜的厚度为10～200纳米，高密度等离子体氧化膜的厚度为100～1000纳米。

所述步骤5）中，淀积的方法，包括：低压化学气相淀积（LPCVD）和等离子体增强化学气相淀积（PEVCD）；其中，低压化学气相淀积中的工艺参数为：淀积温度600～800℃，压力10～100Pa，DCS流量1～10slm，NH₃流量1～10sccm；等离子体增强化学气相淀积中的工艺参数为：淀积温度350～580℃，压力1～10Torr，RF（射频）功率100～1000W，SiH₄流量50～200sccm，NH₃流量10～80sccm，N₂7～10L；氮化膜的材质，包括：氮化硅；氮化膜的厚度为30～200纳米；

所述步骤6）中，化学机械研磨中的研磨药液，具有高选择比（氮化硅对氧化物），如对于氧化膜和氮化膜的刻蚀选择比为5：1～100：1之间。

所述步骤7）中，刻蚀的方法为干法或湿法刻蚀，刻蚀速率选择比（前述高密度等离子体氧化膜相对停止层氮化膜）较高，在1：5～1：100之间；其中，湿法刻蚀中，刻蚀药液包括：温度为100～200℃的热磷酸溶液，该磷酸溶液中的H₃PO₄:H₂O的体积比为5：1～10：1。

所述步骤8）中，湿法刻蚀中的刻蚀药液包括：氢氟酸，该氢氟酸的体积浓度为0.01～20%，优选0.5～15%。