[发明专利]浅沟槽隔离台阶高度的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及浅沟槽隔离台阶高度的控制方法。

背景技术

在浅沟槽隔离的制作工艺中，浅沟槽隔离区域中绝缘介质(一般为氧化硅)的化学机械研磨(STI-CMP)是一道至关重要的工序。如图1至图2所示，为浅沟槽隔离绝缘层的化学机械研磨的示意图。

如图1所示，浅沟槽隔离区域200形成于半导体衬底100上，浅沟槽隔离区域200周围的半导体衬底部分为有源区201。所述半导体衬底100的表面依次形成有垫氧层101，以及垫氧层101表面的氮化硅层102。所述浅沟槽隔离区域200的沟槽内填充有绝缘介质103。其中绝缘介质103为氧化硅，在填充时溢出沟槽而覆盖于氮化硅层102的表面，因此需要经过化学机械研磨去除沟槽以外的部分。

如图2所示，在进行化学机械研磨时，为了保证沟槽以外的绝缘介质103被彻底去除，因此都需要采用过研磨。由于氧化硅与氮化硅材质的研磨速度差异，将使得化学机械研磨后，沟槽内绝缘介质103的顶部高度低于氮化硅层102的表面，也即使得浅沟槽隔离区域200的表面低于周围有源区201的表面，这个表面高度差称之为台阶高度(Step-height，简称SH)。

台阶高度的大小对半导体器件的性能有重要的影响，因此在同一产品的晶圆中，浅沟槽隔离都希望具有一致的台阶高度。现有的控制台阶高度的方法主要是在晶圆进行化学机械研磨时，根据浅沟槽隔离区域的绝缘介质103的厚度以及有源区201中氮化硅层102的厚度决定化学机械研磨的研磨时间。一般而言，研磨时间越长，台阶高度也越大。

现有技术存在如下问题：由于研磨时间仅仅决定化学机械研磨中晶圆的整体研磨的厚度，而不同批次晶圆化学机械研磨前，绝缘介质与氮化硅层的实际厚度是不稳定的两个参数。因此需要不断调整化学机械研磨的研磨时间，较为麻烦，且化学机械研磨在变更参数后，对台阶高度的控制极不稳定。难以满足日益精确的质量控制需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有效的浅沟槽隔离台阶高度的控制方法，使得不同批次晶圆经过化学机械研磨后，浅沟槽隔离区域具有精确一致的台阶高度。

为解决上述问题，本发明所述的浅沟槽隔离台阶高度的控制方法，包括：

提供同一批次的半导体晶圆，所述半导体晶圆上包括待化学机械研磨的浅沟槽隔离区域以及有源区，并确定目标台阶高度的值；

对上述半导体晶圆进行化学机械研磨；

至少选取一片半导体晶圆，测量其实际台阶高度值；

根据实际台阶高度以及目标台阶高度的值获取台阶高度修正值；

建立台阶高度修正值与酸洗时间的对应关系；

根据目标台阶高度以及上述对应关系，确定该批次半导体晶圆的酸洗时间；对剩余半导体晶圆进行酸洗。

其中，对于该批次每一片晶圆采用相同的化学机械研磨参数，所述化学机械研磨后，实际台阶高度值不大于目标台阶高度值。

作为可选方案，所述酸洗为化学机械研磨后去除残留物的酸洗步骤。

所述酸洗时间与台阶高度修正值成正比。

所述酸洗所用的酸剂对半导体晶圆浅沟槽隔离区域中绝缘介质的刻蚀速率大于有源区。

所述绝缘物质为氧化硅，有源区的表面为氮化硅。

所述酸剂包括草酸、柠檬酸、醋酸、氢氟酸中的一种或其组合

与现有技术相比，本发明台阶高度控制方法具有以下优点：利用化学机械研磨后的去除研磨残留物的酸洗步骤中，酸剂对浅沟槽隔离的选择性刻蚀作用，调整酸洗的时间，达到修正台阶高度的目的，无需变更化学机械研磨的参数，以及增加额外的工序，且具有较高的修正精度，满足日益精确的一致性要求。

附图说明

图1至图2是现有的浅沟槽隔离绝缘层的化学机械研磨的示意图

图3是本发明所述浅沟槽隔离台阶高度控制方法示意图；

图4至图8是本发明所述控制方法的一个具体实施例示意图；

具体实施方式

半导体晶圆在化学机械研磨后，总会在晶圆的表面留下残留物，这些残留物来自于辅助液以及研磨剂等，具体包括各种盐类、氧化物以及研磨颗粒。为防止上述残留物对后续工艺的干扰，需要采用酸剂进行清洗，而所采用的酸剂一般会对浅沟槽隔离中的绝缘物质(主要是氧化硅)产生刻蚀作用，但不会侵蚀半导体衬底表面的氮化硅层。本发明利用上述酸剂的选择性刻蚀作用，对晶圆化学机械研磨后浅沟槽隔离的台阶高度进行修正，达到控制台阶高度保持一致性的目的。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。