專利名稱：同時(shí)填充及平坦化不同尺寸深溝槽的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路中半導(dǎo)體エ藝方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)今的半導(dǎo)體應(yīng)用中已出現(xiàn)了越來(lái)越多的需使用深溝槽結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)功能的器件，而對(duì)于ー些特殊器件，如光分路器等，會(huì)在硅片上同時(shí)存在一些開(kāi)ロ尺寸不一的深溝槽，開(kāi)ロ尺寸從0.8微米到100微米，深度從2微米至10微米。高寬比變化很大，從0.02至IJ12. 5。此類器件的不同尺寸的深溝槽不但需要將其填充完滿，不留空洞，而且由于填充薄膜較傳統(tǒng)エ藝更厚，從2微米 5微米不等，會(huì)使用化學(xué)機(jī)械研磨的方式來(lái)保證開(kāi)不等ロ尺寸不等的深溝槽的面內(nèi)填充均一性。因此，對(duì)于薄膜沉積和化學(xué)機(jī)械研磨，都會(huì)具有較大的挑戰(zhàn)和難度。傳統(tǒng)方法是采用化學(xué)氣相沉積(CVD)的方式將溝槽填滿，若深寬比較大，會(huì)采用回刻的方式(etch back)將溝槽頂部的開(kāi)ロ放大，然后繼續(xù)填充，但是對(duì)于大開(kāi)ロ的深溝槽，則會(huì)導(dǎo)致底部同時(shí)被刻蝕，因此導(dǎo)致無(wú)法填充大開(kāi)ロ溝槽。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種同時(shí)填充及平坦化不同尺寸深溝槽的方法，它可以降低大高寬比的深溝槽的填充難度，同時(shí)又可保證大開(kāi)ロ的溝槽里的填充物不被去除，エ藝簡(jiǎn)單，效果明顯。為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種同時(shí)填充及平坦化不同尺寸深溝槽的方法，包括以下步驟步驟一、在硅基板上淀積ー層或數(shù)層氧化膜或氮化膜的組合體，作為阻擋層；步驟ニ、淀積光刻膠，顯影后刻蝕氧化膜或氮化膜的組合體，露出后續(xù)流程需要刻蝕深溝槽的硅襯底；步驟三、去除光刻膠，然后利用氧化膜或氮化膜的組合體作為阻擋層，刻蝕出具有不同深寬比的深溝槽的圖形；步驟四、在硅片上淀積ー層臺(tái)階覆蓋能力較好的氧化膜；步驟五、通過(guò)化學(xué)機(jī)械研磨的方式將位于阻擋層上方的氧化膜研磨去除，從而降低深溝槽的深寬比；步驟六、進(jìn)行連續(xù)幾輪的氧化膜淀積和化學(xué)機(jī)械研磨，直至將不同尺寸的深溝槽均填滿。本發(fā)明的有益效果在于可以降低大高寬比的深溝槽的填充難度，同時(shí)又可保證大開(kāi)ロ的溝槽里的填充物不被去除，エ藝簡(jiǎn)単，效果明顯。步驟一中，所述氧化膜和/或氮化膜的厚度為100(T5000埃，其采用LPCVDエ藝、或PECVDエ藝淀積。步驟ニ中，所述氧化膜或氮化膜刻蝕寬度為I 100微米；深度以硅損失小于100埃為優(yōu)選，所述方法采用干法或濕法刻蝕エ藝。步驟三中，深溝槽由干法刻蝕方法產(chǎn)生，深度為(TlO微米，尺寸為f 100微米。步驟四中，所述深溝槽的填充采用常壓或低壓化學(xué)氣相淀積生長(zhǎng)エ藝，生長(zhǎng)厚度為100(Tl0000埃，一般填充厚度為深溝槽深度的1/2到1/5，優(yōu)選1/3。
步驟五中，化學(xué)機(jī)械研磨所使用的研磨液為前步淀積的氧化膜相對(duì)阻擋層具有高選擇比的研磨液。步驟六中，所述氧化膜厚度為100(T10000A，膜質(zhì)與生長(zhǎng)方式可以與步驟四所述氧化膜相同，亦可不同，優(yōu)選翹曲度與步驟四中相反的膜質(zhì)。步驟六中，后續(xù)的氧化膜淀積和化學(xué)機(jī)械研磨的輪次為2 10次，以實(shí)際開(kāi)ロ尺寸以及厚度淀積的能力為判斷標(biāo)準(zhǔn)。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)說(shuō)明。圖1是硅襯底示意圖；圖2是在硅襯底上淀積阻擋層的示意圖；圖3是在阻擋層上淀積光阻的示意圖；圖4是曝光步驟的示意圖；圖5是顯影后刻蝕阻擋層的示意圖；圖6是刻蝕處開(kāi)ロ大小不一的深溝槽的示意圖；圖7是在深溝槽中填充氧化物的示意圖；圖8是化學(xué)機(jī)械研磨將小開(kāi)ロ溝槽深寬比降低的示意圖；圖9是進(jìn)行第二甚至第三輪的填充，直至將溝槽填滿的示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明1為硅襯底，2為氧化物或氮化物的組合體所構(gòu)成的阻擋層，3為光阻(PR)，4為填充溝槽的氧化物
具體實(shí)施例方式本發(fā)明采用了ー種新型的エ藝流程，即在硅襯底上先淀積ー層氧化膜和氮化膜的組合來(lái)作為阻擋層(hardmask)，然后通過(guò)光刻和刻蝕形成深溝槽之后，先填充ー層臺(tái)階覆蓋能力較好的氧化層，然后用化學(xué)機(jī)械研磨的方式將位于阻擋層上方的氧化膜去除，如此可以有效降低深溝槽的高寬比，然后再進(jìn)行后續(xù)輪次的淀積和研磨，直至將深溝槽填滿。該方法不僅可以降低大高寬比的深溝槽的填充難度，同時(shí)又可保證大開(kāi)ロ的溝槽里的填充物不被去除，エ藝簡(jiǎn)單，效果明顯。該方法不僅可以降低大高寬比的深溝槽的填充難度，同時(shí)又可保證大開(kāi)ロ的溝槽里的填充物不被去除，エ藝實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，效果明顯。如圖1、2所示，在硅襯底上淀積ー層氧化膜和/或氮化膜作為阻擋層，厚度為1000^5000埃，其采用LPCVDエ藝、或PECVDエ藝淀積。如圖3至圖5所示，通過(guò)曝光和顯影后，將阻擋層氧化膜或/和氮化膜刻蝕，寬度為I 100微米；深度以硅損失小于100埃為優(yōu)選。如圖6所示，去除光阻后，以氧化膜或/和氮化膜作為阻擋層，刻蝕出開(kāi)ロ大小不等的深溝槽，深溝槽由干法刻蝕方法產(chǎn)生，深度為(Tio微米左右，尺寸為f loo微米。如圖7所示，淀積ー層臺(tái)階覆蓋能力較好的氧化膜；其厚度為深溝槽深度的1/2。如圖8所示，通過(guò)化學(xué)機(jī)械研磨的方式將位于阻擋層上方的氧化膜研磨去除，從而降低小尺寸深溝槽的深寬比，同時(shí)保證大開(kāi)ロ尺寸的深溝槽的底部氧化膜不會(huì)損失。如圖9所示，繼續(xù)以氧化物填充深溝槽，氧化膜厚度為100(Tl0000埃，膜質(zhì)與生長(zhǎng)方式可以與圖7所述氧化膜相同，亦可不同。直至將深溝槽填滿。
本發(fā)明并不限于上文討論的實(shí)施方式。以上對(duì)具體實(shí)施方式
的描述g在于為了描述和說(shuō)明本發(fā)明涉及的技術(shù)方案?；诒景l(fā)明啟示的顯而易見(jiàn)的變換或替代也應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。以上的具體實(shí)施方式
用來(lái)掲示本發(fā)明的最佳實(shí)施方法，以使得本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠應(yīng)用本發(fā)明的多種實(shí)施方式以及多種替代方式來(lái)達(dá)到本發(fā)明的目的。
權(quán)利要求
1.一種同時(shí)填充及平坦化不同尺寸深溝槽的方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟一、在硅基板上淀積一層或數(shù)層氧化膜或氮化膜的組合體，作為阻擋層； 步驟二、淀積光刻膠，顯影后刻蝕氧化膜或氮化膜的組合體，露出后續(xù)流程需要刻蝕深溝槽的硅襯底； 步驟三、去除光刻膠，然后利用氧化膜或氮化膜的組合體作為阻擋層，刻蝕出具有不同深寬比的深溝槽的圖形； 步驟四、在硅片上淀積一層臺(tái)階覆蓋能力較好的氧化膜； 步驟五、通過(guò)化學(xué)機(jī)械研磨的方式將位于阻擋層上方的氧化膜研磨去除，從而降低深溝槽的深寬比； 步驟六、進(jìn)行連續(xù)幾輪的氧化膜淀積和化學(xué)機(jī)械研磨，直至將不同尺寸的深溝槽均填滿。
2.如權(quán)利要求1所述的同時(shí)填充及平坦化不同尺寸深溝槽的方法，其特征在于，步驟一中，所述氧化膜和/或氮化膜的厚度為100(Γ5000埃，其采用LPCVD工藝、或PECVD工藝淀積。
3.如權(quán)利要求1所述的同時(shí)填充及平坦化不同尺寸深溝槽的方法，其特征在于，步驟二中，所述氧化膜或氮化膜刻蝕寬度為I 100微米；深度以硅損失小于100埃為優(yōu)選，所述方法采用干法或濕法刻蝕工藝。
4.如權(quán)利要求1所述的同時(shí)填充及平坦化不同尺寸深溝槽的方法，其特征在于，步驟三中，深溝槽由干法刻蝕方法產(chǎn)生，深度為flOO微米，深溝槽寬度為f 10微米。
5.如權(quán)利要求1所述的同時(shí)填充及平坦化不同尺寸深溝槽的方法，其特征在于，步驟四中，所述深溝槽的填充采用常壓或低壓化學(xué)氣相淀積生長(zhǎng)工藝，生長(zhǎng)厚度為100(Γ10000埃，一般填充厚度為深溝槽深度的1/2到1/5。
6.如權(quán)利要求1所述的同時(shí)填充及平坦化不同尺寸深溝槽的方法，其特征在于，步驟五中，化學(xué)機(jī)械研磨所使用的研磨液為前步淀積的氧化膜相對(duì)阻擋層具有高選擇比的研磨液。
7.如權(quán)利要求1所述的同時(shí)填充及平坦化不同尺寸深溝槽的方法，其特征在于，步驟六中，所述氧化膜厚度為100(Γ10000Α，膜質(zhì)與生長(zhǎng)方式與步驟四所述氧化膜相同。
8.如權(quán)利要求1所述的同時(shí)填充及平坦化不同尺寸深溝槽的方法，其特征在于，步驟六中，所述氧化膜厚度為100(Γ10000Α，膜質(zhì)與生長(zhǎng)方式可以與步驟四所述氧化膜相同，或優(yōu)選翹曲度與步驟四中相反的膜質(zhì)。
9.如權(quán)利要求1所述的同時(shí)填充及平坦化不同尺寸深溝槽的方法，其特征在于，步驟六中，后續(xù)的氧化膜淀積和化學(xué)機(jī)械研磨的輪次為2 10次，以實(shí)際開(kāi)口尺寸以及厚度淀積的能力為判斷標(biāo)準(zhǔn)。
10.如權(quán)利要求1所述的同時(shí)填充及平坦化不同尺寸深溝槽的方法，其特征在于，所述步驟四中臺(tái)階覆蓋能力較好的氧化膜為高密度等離子體HDP或低壓高溫氧化膜HTO ;所述步驟三中深溝槽深度為50 80微米，深溝槽寬度為I 5微米。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種同時(shí)填充及平坦化不同尺寸深溝槽的方法，包括以下步驟步驟一、在硅基板上淀積一層或數(shù)層氧化膜或氮化膜的組合體，作為阻擋層；步驟二、淀積光刻膠，顯影后刻蝕氧化膜或氮化膜的組合體，露出后續(xù)流程需要刻蝕深溝槽的硅襯底；步驟三、去除光刻膠，然后利用氧化膜或氮化膜的組合體作為阻擋層，刻蝕出具有不同深寬比的深溝槽的圖形；步驟四、在硅片上淀積一層臺(tái)階覆蓋能力較好的氧化膜；步驟五、通過(guò)化學(xué)機(jī)械研磨的方式將位于阻擋層上方的氧化膜研磨去除，從而降低深溝槽的深寬比；步驟六、進(jìn)行連續(xù)幾輪的氧化膜淀積和化學(xué)機(jī)械研磨，直至將不同尺寸的深溝槽均填滿。本發(fā)明可以降低大高寬比的深溝槽的填充難度，同時(shí)又可保證大開(kāi)口的溝槽里的填充物不被去除，工藝簡(jiǎn)單，效果明顯。
文檔編號(hào)H01L21/02GK103035486SQ20121036790
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月28日
發(fā)明者劉繼全, 錢志剛, 成鑫華 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司