[发明专利]一种浅沟槽隔离结构的形成方法

说明书

本发明提供了一种浅沟槽隔离结构的形成方法，通过在执行化学机械研磨工艺时，调整所述沟槽内第三介质层的高度，代替了在所述第一湿法刻蚀工艺去除所述硬掩模层工艺之前通过氢氟酸调整所述第三介质层的高度的技术方案，避免了清洗所述衬底上残留氢氟酸时的水溶液带入所述第一湿法刻蚀工艺的溶液中，造成热磷酸的爆沸，避免了热磷酸爆沸导致晶圆位置异常，进而导致晶圆刮伤，产生制程缺陷报废的问题。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种浅沟槽隔离结构的形成方法。

背景技术

随着集成电路高密度的发展趋势，构成电路的器件更紧密地放置在芯片中以适应芯片的可用空间。相应地，半导体衬底单位面积上有源器件的密度不断增加，因此器件之间的有效绝缘隔离变得更加重要。

浅沟槽隔离(Shallow Trench Isolation，STI)技术具有良好的隔离效果(例如工艺隔离效果和电性隔离效果)，浅沟槽隔离技术还具有减少占用晶圆表面的面积、增加器件的集成度等优点。因此，随着集成电路尺寸的减小，器件有源区之间的隔离现主要采用浅沟槽隔离结构。

为了获得较佳的浅沟槽隔离结构平坦度，在浅沟槽隔离结构制造过程中，需要采用化学机械研磨(CMP)工艺。氮化硅经常用于化学机械研磨(CMP)的停止功能，在化学机械研磨工艺达到目的后，氮化硅需要被清洗掉，该清洗的工艺是使用湿法高温磷酸刻蚀。实践中发现高温磷酸对晶圆上的氮化硅刻蚀制程中，产生的爆沸很难控制。高温磷酸爆沸使晶圆位置异常，导致晶圆刮伤，产生制程缺陷报废。

发明内容

本发明的目的在于提供一种浅沟槽隔离结构的形成方法，以解决湿法刻蚀中热磷酸爆沸的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种浅沟槽隔离结构的形成方法，包括：

提供一衬底，所述衬底上依次形成有第一介质层和硬掩膜层，所述衬底中形成有沟槽，所述沟槽内形成有第二介质层和第三介质层，所述第二介质层覆盖所述沟槽的底部和侧壁，所述第三介质层覆盖所述第二介质层并填满所述沟槽；

执行化学机械研磨工艺，以使所述第三介质层的高度等于或者低于所述硬掩膜层的高度；

执行第一湿法刻蚀工艺，以去除硬掩模层；以及，

执行第二湿法刻蚀工艺，去除第一介质层以及高于所述衬底的第三介质层，以形成浅沟槽隔离结构。

可选的，所述化学机械研磨工艺中的研磨液为二氧化硅研磨液或者二氧化铈研磨液。

可选的，所述第一硬掩模层和所述第三介质层的研磨速度的比值为1:3。

可选的，所述第一湿法刻蚀工艺的刻蚀液为热磷酸。

可选的，所述热磷酸的温度为150℃-170℃。

可选的，所述第二湿法刻蚀工艺的刻蚀液为氢氟酸。

可选的，所述第一湿法刻蚀工艺之后，还包括：执行SC1清洗工艺，以去除衬底上的杂质。

可选的，所述第一湿法刻蚀工艺之后，以及所述SC1清洗工艺之前，还包括：执行第一纯水清洗工艺，以去除衬底上残留的热磷酸。

可选的，所述第一纯水清洗工艺的温度为50℃-70℃。

可选的，所述SC1清洗工艺之后，还包括：执行干燥工艺，以获得干燥的所述衬底。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明提供的一种浅沟槽隔离结构的形成方法，通过化学机械研磨工艺，获得第三介质层的高度低于硬掩模层的高度，进一步通过热磷酸去除了硬掩模层和通过氢氟酸去除了第一介质层，避免了在热磷酸去除硬掩模层步骤之前采用氢氟酸调整第三介质层的高度，从而能够解决热磷酸去除硬掩模层时出现爆沸的问题。