[发明专利]一种形成浅沟槽隔离结构的方法

说明书

本发明公开了一种形成浅沟槽隔离结构的方法，包括以下过程：提供半导体衬底，半导体衬底背面上形成有氧化层；通过炉管工艺在半导体衬底正面上形成第一氮化物层，在氧化层上形成第二氮化物层；对半导体衬底的正面进行刻蚀以在半导体衬底中形成浅沟槽；对浅沟槽进行绝缘介质填充，以形成浅沟槽隔离结构；以及通过湿法刻蚀工艺去除第一氮化物层和第二氮化物层。本发明具有提高厚栅氧层厚度的均匀性以及提高CMOS图像传感器件中的I/O器件运行速度的优点。

技术领域

本发明涉及集成电路制造技术领域，特别涉及一种形成浅沟槽隔离结构的方法。

背景技术

CIS(CMOS Image Sensor，CMOS图像传感器)是一种光电转换器件，它采用一列内置的LED发光二极管照明，因该部件体积小，重量轻，被广泛用于含摄像功能的智能手机等移动设备中。

CMOS图像传感器件中的I/O器件运行速度主要由栅极的尺寸、厚栅氧层的厚度以及离子注入剂量等因素决定，其中厚栅氧层的厚度的均匀性在很大程度上决定了I/O器件运行速度的差异性。

在对CIS产品进行浅沟槽刻蚀前，会使用炉管的方法在晶圆表面上生长氮化硅，作为后续浅沟槽刻蚀的硬掩膜。由于在使用炉管法生长氮化硅层时，晶圆的正面和背面均生长了一层氮化硅薄膜，晶圆正面形成了浅沟槽隔离结构后需要将晶圆正面和背面上的氮化硅薄膜去除，之后会使用炉管的方法在晶圆正面生长一厚栅氧层。然而，发明人发现，同一批次内的同一晶圆上的各位置的厚栅氧层厚度不均匀，同一批次内的不同晶圆上的栅氧层厚度也不均匀的问题。该厚栅氧层的厚度的不均匀性影响了CMOS图像传感器件中的I/O器件运行速度。

发明内容

本发明的目的是提供一种形成浅沟槽隔离结构的方法，实现提高后续形成的厚栅氧层表面平整度，改善厚栅氧层厚度的均匀性的，进而提高CMOS图像传感器件中的I/O器件运行速度的目的。

为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种形成浅沟槽隔离结构的方法，包括以下过程：提供半导体衬底，所述半导体衬底背面上形成有氧化层；通过炉管工艺在所述半导体衬底正面上形成第一氮化物层，在所述氧化层上形成第二氮化物层；对所述半导体衬底的正面进行刻蚀以在所述半导体衬底中形成浅沟槽；对所述浅沟槽进行绝缘介质填充，以形成浅沟槽隔离结构；以及通过湿法刻蚀工艺去除所述第一氮化物层和第二氮化物层。

进一步的，对所述浅沟槽进行绝缘介质填充之后，还包括：

对填充了绝缘介质的所述半导体衬底正面进行化学机械抛光，直至露出所述第一氮化物层。

进一步的，对所述半导体衬底正面进行化学机械抛光之前，所述第一氮化物层和第二氮化物层的厚度范围均为90nm～120nm；对所述半导体衬底正面进行化学机械抛光之后，所述第一氮化物层的厚度范围为20nm～40nm。

进一步的，形成所述第一氮化物层和第二氮化物层的材料为氮化硅。

进一步的，去除所述第一氮化物层和第二氮化物层的步骤，包括以下过程：

将形成有所述浅沟槽隔离结构的半导体衬底浸入热磷酸刻蚀液中；

其中，所述热磷酸刻蚀液由25％～35％的去离子水和65％～75％的浓磷酸配合而成，所述热磷酸刻蚀液的刻蚀率为5nm/min～7nm/min，所述刻蚀温度保持150℃～180℃，设定所述刻蚀时间范围为900s～1200s。

进一步的，所述半导体衬底包括Core区域和I/O区域，所述Core区域和I/O区域的半导体衬底正面上覆盖有外延层，所述外延层的材料与所述半导体衬底的材料相同。

进一步的，在形成所述第一氮化物层和第二氮化物层之前还包括：

在所述Core区域和I/O区域的所述外延层上形成缓冲氧化物层。