[发明专利]STI平坦化方法

说明书

本发明公开了一种STI平坦化方法，在半导体衬底上刻蚀形成STI沟槽；在所述STI沟槽中完成填充物淀积之后，在工艺腔内通入刻蚀气体处理工艺，通过刻蚀气体的刻蚀，将填充物表面的毛刺去除。本发明利用刻蚀性气体对STI填充层进行预处理，将表面的毛刺先行刻蚀去除，然后在进行平坦化工艺，这样由于预先去除了毛刺，平坦化时没有毛刺颗粒摩擦晶圆表面，降低了晶圆划伤的风险。

技术领域

本发明涉及半导体器件制造领域，特别是指一种STI平坦化方法。

背景技术

浅槽隔离，即Shallow Trench Isolation，简称STI。通常用于0.25um以下工艺，通过利用氮化硅掩膜经过淀积、图形化、刻蚀硅后形成槽，并在槽中填充淀积氧化物，用于与硅隔离。

浅槽隔离(Shallow Trench Isolation；STI)技术制作主动区域之间的绝缘结构已逐渐被普遍采用。STI结构的形成通常是先在半导体基底上沉积一层氮化硅层，然后图案化此氮化硅层形成硬掩膜。接着蚀刻基底，在相邻的元件之间形成陡峭的沟渠。最后，在沟渠中填入氧化物形成元件隔离结构。虽然STI工艺比LOCOS工艺拥有较佳的隔离特性，然而由于等离子体破坏，可产生大量的蚀刻缺陷，且具有尖锐角落的陡峭沟渠也会导致角落寄生漏电流(Corner Parasitic leakage)，因而降低STI的隔离特性。

STI技术中的主要绝缘材料是淀积氧化物。选择性氧化利用掩模来完成，通常是氮化硅（Si₃N₄）。掩模经过淀积、图形化。刻蚀硅后形成槽。在掩模图形暴露的区域，热氧化150～200Å厚的氧化层之后，才能蚀硅形成槽。这种热生长的氧化物是硅表面钝化，并且可以使浅槽填充的淀积氧化物与硅相互隔离。它还能作为有效的阻挡层，避免器件中的侧墙漏电流产生。

浅槽隔离工艺中高密度等离子体淀积后因HDP有较强的喷溅的作用，在STI沟槽填满后其上方会形成一些小尖角，如图1所示，这些小尖角在后续的平坦化研磨时，小尖角折断形成颗粒容易导致晶圆划伤。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种STI平坦化方法，降低在平坦化时脱落的尖刺颗粒划伤晶圆表面的风险。

为解决上述问题，本发明所述的一种STI平坦化方法，是首先在半导体衬底上刻蚀形成STI沟槽；在所述STI沟槽中完成填充物淀积之后，在工艺腔内通入刻蚀气体处理工艺，通过刻蚀气体的刻蚀，将填充物表面的毛刺去除。

进一步地改进是，所述的填充物为氧化硅或者氮化硅。

进一步地改进是，所述的填充物淀积之后，由于溅射作用其具有不平整的表面，在有源区上方形成许多细小的尖刺，在进行平坦化时这些尖刺会脱落形成颗粒，划伤晶圆表面。

进一步地改进是，所述的刻蚀气体处理工艺，利用刻蚀气体的刻蚀作用，将填充物表面的尖刺刻蚀掉，形成更加光滑的表面。

进一步地改进是，所述的半导体衬底为硅衬底、锗硅衬底、砷化镓衬底或者氮化镓衬底。

进一步地改进是，所述的平坦化工艺为化学机械研磨工艺。

进一步地改进是，所述的刻蚀气体为三氟化氮。

本发明所述的STI平坦化方法，利用刻蚀性气体对STI填充层进行预处理，将表面的毛刺先行刻蚀去除，然后在进行平坦化工艺，这样由于预先去除了毛刺，平坦化时没有毛刺颗粒摩擦晶圆表面，降低了晶圆划伤的风险。

附图说明

图1 是STI填充后表面毛刺的显微图。

图2 是STI填充的表面毛刺的剖面示意图。