專利名稱：同時填充及平坦化不同尺寸深溝槽的方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體集成電路中半導體エ藝方法。
背景技術：
在現今的半導體應用中已出現了越來越多的需使用深溝槽結構來實現功能的器件，而對于ー些特殊器件，如光分路器等，會在硅片上同時存在一些開ロ尺寸不一的深溝槽，開ロ尺寸從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エ藝更厚，從2微米 5微米不等，會使用化學機械研磨的方式來保證開不等ロ尺寸不等的深溝槽的面內填充均一性。因此，對于薄膜沉積和化學機械研磨，都會具有較大的挑戰和難度。傳統方法是采用化學氣相沉積(CVD)的方式將溝槽填滿，若深寬比較大，會采用回刻的方式(etch back)將溝槽頂部的開ロ放大，然后繼續填充，但是對于大開ロ的深溝槽，則會導致底部同時被刻蝕，因此導致無法填充大開ロ溝槽。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種同時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，同時又可保證大開ロ的溝槽里的填充物不被去除，エ藝簡單，效果明顯。為了解決以上技術問題，本發明提供了一種同時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階覆蓋能力較好的氧化膜；步驟五、通過化學機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、進行連續幾輪的氧化膜淀積和化學機械研磨，直至將不同尺寸的深溝槽均填滿。本發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，同時又可保證大開ロ的溝槽里的填充物不被去除，エ藝簡単，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氣相淀積生長エ藝，生長厚度為100(Tl0000埃，一般填充厚度為深溝槽深度的1/2到1/5，優選1/3。
步驟五中，化學機械研磨所使用的研磨液為前步淀積的氧化膜相對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，膜質與生長方式可以與步驟四所述氧化膜相同，亦可不同，優選翹曲度與步驟四中相反的膜質。步驟六中，后續的氧化膜淀積和化學機械研磨的輪次為2 10次，以實際開ロ尺寸以及厚度淀積的能力為判斷標準。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進ー步詳細說明。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是化學機械研磨將小開ロ溝槽深寬比降低的示意圖；圖9是進行第二甚至第三輪的填充，直至將溝槽填滿的示意圖。附圖標記說明1為硅襯底，2為氧化物或氮化物的組合體所構成的阻擋層，3為光阻(PR)，4為填充溝槽的氧化物
具體實施例方式本發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作為阻擋層(hardmask)，然后通過光刻和刻蝕形成深溝槽之后，先填充ー層臺階覆蓋能力較好的氧化層，然后用化學機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，然后再進行后續輪次的淀積和研磨，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，同時又可保證大開ロ的溝槽里的填充物不被去除，エ藝簡單，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，同時又可保證大開ロ的溝槽里的填充物不被去除，エ藝實現簡單，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，刻蝕出開ロ大小不等的深溝槽，深溝槽由干法刻蝕方法產生，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，通過化學機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，同時保證大開ロ尺寸的深溝槽的底部氧化膜不會損失。如圖9所示，繼續以氧化物填充深溝槽，氧化膜厚度為100(Tl0000埃，膜質與生長方式可以與圖7所述氧化膜相同，亦可不同。直至將深溝槽填滿。
本發明并不限于上文討論的實施方式。以上對具體實施方式
的描述g在于為了描述和說明本發明涉及的技術方案。基于本發明啟示的顯而易見的變換或替代也應當被認為落入本發明的保護范圍。以上的具體實施方式
用來掲示本發明的最佳實施方法，以使得本領域的普通技術人員能夠應用本發明的多種實施方式以及多種替代方式來達到本發明的目的。
權利要求
1.一種同時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階覆蓋能力較好的氧化膜； 步驟五、通過化學機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、進行連續幾輪的氧化膜淀積和化學機械研磨，直至將不同尺寸的深溝槽均填滿。
2.如權利要求1所述的同時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.如權利要求1所述的同時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埃為優選，所述方法采用干法或濕法刻蝕工藝。
4.如權利要求1所述的同時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生，深度為flOO微米，深溝槽寬度為f 10微米。
5.如權利要求1所述的同時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氣相淀積生長工藝，生長厚度為100(Γ10000埃，一般填充厚度為深溝槽深度的1/2到1/5。
6.如權利要求1所述的同時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，化學機械研磨所使用的研磨液為前步淀積的氧化膜相對阻擋層具有高選擇比的研磨液。
7.如權利要求1所述的同時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，膜質與生長方式與步驟四所述氧化膜相同。
8.如權利要求1所述的同時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，膜質與生長方式可以與步驟四所述氧化膜相同，或優選翹曲度與步驟四中相反的膜質。
9.如權利要求1所述的同時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，后續的氧化膜淀積和化學機械研磨的輪次為2 10次，以實際開口尺寸以及厚度淀積的能力為判斷標準。
10.如權利要求1所述的同時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
本發明公開了一種同時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階覆蓋能力較好的氧化膜；步驟五、通過化學機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、進行連續幾輪的氧化膜淀積和化學機械研磨，直至將不同尺寸的深溝槽均填滿。本發明可以降低大高寬比的深溝槽的填充難度，同時又可保證大開口的溝槽里的填充物不被去除，工藝簡單，效果明顯。
文檔編號H01L21/02GK103035486SQ20121036790
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月28日 優先權日2012年9月28日
發明者劉繼全, 錢志剛, 成鑫華 申請人:上海華虹Nec電子有限公司