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STI技术中隔离沟槽的刻蚀 欧文王新柱 (中国科学院微电子中心北京市朝阳区北土城西路3号100029) 抽要：随着微电子工艺技术的不断进步，基于LOCOS的隔离技术已经不适应深亚微米工艺的要 求，浅沟槽隔离(STI)技术由于所具有的几乎为零的场侵蚀，更好的平坦性和抗锁定性能以及低的 结电容，已成为深亚微米工艺的主流隔离技术。本文对STI技术中的浅沟槽的形成进行了研究，获 得了能满足STI隔离技术要求的浅沟槽。 1引言 ULS!工艺技术进入深亚微米阶段后，由于器件尺寸的不断缩小，产生了一系列严重影响器件性 能的小尺寸效应…．为克服这些小尺寸效应，制备出性能优良的深亚微米MOSFET，必须解决这一 系列的关键问题。有效的器件隔离结构也是其中一项关键的技术。 VLSI对隔离结构的基本要求是口训：1)提供阱内器件之间的隔离。2)提供阱与阱之间的隔离。 3)具有最小的隔离面积。4)工艺简单。5)有元器件的性能不能因为隔离结构的寄生效应而降低。 最理想的隔离结构是：1)陡的有源区和隔离区过渡。2)隔离深度。3)平整性。 STI息好的隔离性能是以集成一系列复杂的单步工艺来获得的。工艺上的难点主要包括沟槽的 刻蚀、介质填充和C^砰平坦化。 C 良好的沟槽应具有以下几个特性：合适的倾角和深度，以及圆滑的顶角和底角。沟槽的深度决 离区过渡的突变程度。侧壁应光滑，不能形成弓形或有弯曲，没有腐蚀过程中引入的损伤。剖面的 形状会影响接下来的介质填充．剖面太陡会形成填充时的空洞。侧壁角度太小会增大沟槽面积。而 未受损伤的沟槽侧墙可以防止掩沟槽侧墙的漏电。圆滑的沟槽底角可以使放热氧化时产生的应力． 避免应力在硅衬底中引入缺陷。圆滑的顶角可以抑制沟槽隔离晶体管的角部效应。 本文主要讨论对掏槽的刻蚀． 2实l■ 首先在硅片上生长一层缓冲氧化层和一层氮化硅。光刻出图形，然后先刻掉氮化硅和氧化硅。 这时就可以进行沟槽的刻蚀了。其基本流程如图所示。 一203一 图1沟槽刻蚀流程 3站果计论 图2所示的是在没有作氟化的情况下，刻蚀后的剖面照片。可见没有作氟化时，刻蚀后光刻胶 损失严重，且形成的沟槽形状不能满足工艺要求。 圈2光刻胶没有作氟化下的淘槽啬嘲面照片 倾角约为80。，具有圆滑的底角。如图3所示。 -204- 图3满足STI工艺要求的沟槽剖面照片 影响刻蚀的主要因素有：刻蚀的温度、压力、功率、刻蚀气体及其组分。提高刻诗文都会减小 聚合物在侧墙上的淀积。而增强横向刻蚀，使侧墙倾角增大。增大刻蚀时的气压可以显著提高刻蚀 速率。刻蚀气体的组分对刻蚀速率和沟槽侧墙的倾角也有较大影响。在使用C12／l-lBr时，增加起比 值会增大刻蚀速率，减小侧墙倾角，使刻蚀趋于各项同性。在刻蚀气体中加入Q会使沟槽的角部更 为圆滑，但对刻蚀速率影响不大。 C 4黼 度，具有圆滑的底角的满足STI工艺要求的隔离沟槽。 ● 置谢：感谢中国科学院微电子中心一室全体人员在本研究中所作的工作。 套考文坟： 1 Andre eta1．‘Charact目flsticsofCMOSDevicesisolationfor Bryant