STI 隔离工艺是指利用氧化硅填充沟槽,在器件有源区之间嵌入很厚的氧化物,从而形成器件之间的隔离。利用STI 隔离工艺可以改善寄生场效应晶体管和闩锁效应。
1)清洗。将晶圆放入清洗槽中清洗,得到清洁的表面。
2) STI热氧化。利用炉管热氧化生长一层厚度约100A的二氧化硅薄膜,同时修复AA刻蚀时对沟槽边缘表面的损伤,并使STI 底部沟槽的拐角圆一些,减小接触面。二氧化硅薄膜可以作为后续 HDP CVD工序的缓冲,因为HDP CVD 工艺是在淀积的同时也进行溅射刻蚀,该层二氧化硅薄膜可以保护衬底硅。图4-151所示为STI 炉管生热氧化生长 SiO2层的剖面图。
3)淀积厚的SiO2层。利用 HDPCVD 淀积一层很厚的的SiO2层,厚度约4500~5500A。因为HDP CVD是用高密度的离子电浆轰击溅射刻蚀,防止CVD填充时洞口过早封闭和产生空洞现象,所以HDP CVD 的台阶覆盖率非常好,它可以有效地填充STI的空隙。图4-152所示为淀积厚的 SiO2层的剖面图。
4)RTA快速热退火。通过RTA快速热退火修复HDP CVD对衬底的损伤,因为HDPCVD 工艺中的溅射刻蚀会损伤衬底硅。
5) AR(Active Area Reverse)光刻处理。通过微影技术将 AR 掩膜版上的图形转移到晶圆上,形成 AR 的光刻胶图案,非AR 区域上保留光刻胶。利用AA层版图进行逻辑运算,得到AR掩膜版。AA作为AR 光刻曝光对准。图4-153 所示为 AR 光刻的剖面图,图4-154所示为AR显影的剖面图。
6)测量AR套刻,收集曝光之后的AR与第零层的套刻数据。
7)检查显影后曝光的图形。
8)AR 刻蚀。利用干法蚀刻去除大块 AA 区域上的氧化硅,刻蚀最终停在Si3N4上。AR刻蚀的目的是通过干法刻蚀去除大块AA 区域上的大块氧化硅,留下小块的氧化硅,这样有助于后续STI CMP工艺完全去除表面凹凸不平的氧化物,得到更平整均匀的表面,同时也可以防止因为大块 AA上的氧化硅应力过大而在STI CMP工艺时损伤AA。图4-155所示为AR刻蚀的剖面图。
9)去光刻胶。利用干法刻蚀和湿法刻蚀去除光刻胶。图4-156 所示为去除光刻胶的剖面图。
10)STI CMP。通过CMP进行STI全局平坦化。Si3N4作为STI CMP 的停止层,考虑到工艺的裕量,要把 Si3N4上的氧化物完全清除,防止氧化物覆盖在Si