[发明专利]一种深槽隔离结构的制作方法

说明书

本发明提供一种深槽隔离结构的制作方法，至少包括以下步骤：S1：提供一衬底，在所述衬底中形成至少一个深槽，并在所述深槽中填满多晶硅；S2：进行退火以使所述多晶硅的晶粒结构重组；S3：采用Cl₂与HBr的混合气体作为刻蚀气体对所述多晶硅进行回刻，去除所述深槽外多余的多晶硅；S4：采用SF₆作为刻蚀气体对所述多晶硅进行过刻蚀，在所述深槽顶部获得平坦的多晶硅表面。本发明不仅可以改善深槽内部及表面的多晶硅接缝现象，提高多晶硅熔合程度，同时可以在所述深槽顶部获得平坦光滑的多晶硅表面的同时减少多晶硅的过刻蚀量，减少深槽顶部的下沉程度。

技术领域

本发明属于半导体制造领域，涉及一种深槽隔离结构的制作方法。

背景技术

深槽隔离技术是指在器件之间刻出深度大于3微米的沟槽，采用二氧化硅或多晶硅回填，用化学机械研磨(CMP)使之平坦化。深槽隔离的优点有：1)减少了器件面积；2)减小了发射极-衬底间的寄生电容；3)增大双极晶体管收集极之间的击穿电压。缺点是工艺复杂，成本较高。

随着科技的发展，深槽隔离技术越来越多应用到许多特殊器件中，如CMOS图像传感器、双极结式晶体管(BJT)及功率器件中，其作为器件中相邻单元之间的隔离结构，通常采用多晶硅填充在深槽中。

目前，通常采用回刻工艺去除晶圆表面多余的多晶硅，但是其很难在不损耗过多多晶硅的情况下在深槽顶部获得平坦的表面。图1a至图1e显示了现有的深槽隔离结构的形成过程，其中，图1a显示为通过刻蚀在晶圆中形成深槽的扫描电子显微镜(SEM)图；图1b显示为在深槽中填充多晶硅之后的SEM图，深槽外具有多余的多晶硅；图1c显示为图1b中虚线框所示部分的放大图，可见深槽上方的多晶硅表面出现了接缝(Seam)现象；图1d显示为通过回刻去除深槽外多余的多晶硅之后，深槽顶部出现接缝及下沉(sink)现象；图1e显示为图1d中虚线框所示部分的放大图，可见深槽顶部非常不平坦，其将对后续工艺流程产生不良影响，降低器件性能。

因此，提供一种新的深槽隔离结构的制作方法以解决上述问题实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种深槽隔离结构的制作方法，用于解决现有技术中制作的深槽隔离结构顶部多晶硅表面出现严重的接缝及下沉现象，表面不平坦，容易对后续工艺流程造成不良影响、劣化器件性能的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种深槽隔离结构的制作方法，至少包括以下步骤：

S1：提供一衬底，在所述衬底中形成至少一个深槽，并在所述深槽中填满多晶硅；

S2：进行退火以使所述多晶硅的晶粒结构重组；

S3：采用Cl₂与HBr的混合气体作为刻蚀气体对所述多晶硅进行回刻，去除所述深槽外多余的多晶硅；

S4：采用SF₆作为刻蚀气体对所述多晶硅进行过刻蚀，在所述深槽顶部获得平坦的多晶硅表面。

可选地，于所述步骤S2中，退火温度范围是700～900℃，退火时间为10～60分钟。

可选地，于所述步骤S2中，通过管式炉进行退火或采用快速热退火方法进行退火。

可选地，于所述步骤S3及步骤S4中，对所述多晶硅的回刻及过刻蚀在同一刻蚀机台的同一反应腔体内分步进行。

可选地，于所述步骤S3及步骤S4中，对所述多晶硅的回刻及过刻蚀在不同的刻蚀机台上依次进行。

可选地，所述深槽的深度大于或等于3微米。

可选地，于所述步骤S4中，过刻蚀的时间范围是5～20秒。