[其他]拋光法U形槽隔離技術(shù)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 86100527
• 申請日: 1986-03-14
• 公開（公告）號: CN86100527A
• 公開（公告）日: 1987-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐元森;陳明琪;吳佛春;曹樹洪;嚴金龍;陸錦蘭;何德淇;謝明綱;周弼蕓
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海冶金研究所
• 主分類號: H01L21/76
• 分類號: H01L21/76
• 代理公司: 中國科學(xué)院上海專利事務(wù)所
• 代理人: 秀良赴,沈德新

本發(fā)明是拋光法U形槽隔離技術(shù)，屬于集成電路中元件間隔離層制造技術(shù)的改進。

集成電路中元件間的隔離曾普遍采用P-N結(jié)隔離。這種方法的基區(qū)與隔離槽之間必須留下很大的間距，使元件的面積不能縮小，集成度難以提高。后來發(fā)展的選擇氧化等平面隔離技術(shù)，采用介質(zhì)隔離，基區(qū)與發(fā)射區(qū)可以緊靠隔離槽，減小了元件尺寸，提高了集成電路的集成度和開關(guān)速度。但選擇氧化隔離方法，存在“鳥咀”（birds????beak），且絕緣電壓不高，限止了元件尺寸的進一步減小。隨著集成電路向高速和超大規(guī)模的方向發(fā)展以及新工藝手段（例如離子注入和干法腐蝕）的使用，多種取代選擇氧化的隔離方法相繼出現(xiàn)。例如，1983年8月和9月的日本“電子材料”雜志“特許案內(nèi)”欄（見日本“電子材料”，1983，№8，pp????106-107及№9????pp????114-115）介紹了關(guān)于隔離技術(shù)的日本專利共33件。這些專利技術(shù)或采用不同手段改進選擇氧化方法，或采用V形或U形槽隔離，填充二氧化硅或多晶硅的方法以及選擇外延生長方法等。但這些方法由于工藝復(fù)雜，在實用化方面都碰到一些困難。在實用上較成功的有U形槽隔離技術(shù)。1981年在東京舉行的第十三次國際固體器件會議上，Yoichi????Tamaki等人提出了這一技術(shù)（見Jap????J.A.P，V21，Supp????21-1，pp????37-40，1982;Jaurnal????of????Elec????Eng，V19????№188，pp????36-39，1982）。這一技術(shù)是采用反應(yīng)離子刻蝕刻出的隔離槽，用二氧化硅或多晶硅填槽，最后用反應(yīng)離子刻蝕削平表面。該技術(shù)采用反應(yīng)離子刻槽，隔離槽尺寸可小于2μm，由于沒有橫向腐蝕，隔離槽可以做得陡，而且穿過外延層和隱埋層，直達襯底，因而隔離性能好，擊穿電壓高。整個隔離工藝都在小于1000℃下完成，埋層向上擴散小，減少了一次光刻。另外，采用介質(zhì)隔離，隔離結(jié)電容小。但是，該技術(shù)用反應(yīng)離子刻蝕削平表面，工藝要求高，磨削速度和表面平整度較難控制，而表面平整在集成電路制造工藝中極為重要。且反應(yīng)離子刻蝕設(shè)備復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高。

本發(fā)明的目的是在U形槽隔離技術(shù)中，用機械或化學(xué)機械拋光方法取代反應(yīng)離子刻蝕方法來削平表面。機械或化學(xué)機械拋光方法磨削表面，拋光過程容易控制，成本低，適合大規(guī)模生產(chǎn)。

在同樣的拋光條件下，多晶硅的拋光速率比二氧化硅或氮化硅快五十倍以上。本發(fā)明是基于這一原理而設(shè)計的。本發(fā)明的工藝過程是：

1.在集成電路隔離工藝中，首先光刻，腐蝕隔離槽。隔離槽腐蝕深度應(yīng)穿過外延層和隱埋層，直達襯底。

2.在隔離槽和表面用化學(xué)氣相沉積（CVD）或低壓化學(xué)氣相沉積（LPCVD）方法生長厚度為0.2-1.2μm的二氧化硅或氮化硅。也可以生長二氧化硅和氮化硅膜系。

3.用CVD或LPCVD方法生長多晶硅填充隔離槽。

4.用機械或化學(xué)機械拋光方法拋光表面。拋光條件視拋光微粉或拋光液不同而改變。如采用獲1984年國家發(fā)明三等獎的B型（四甲基氫氧化銨）拋光液，則PH值為8-10，拋光壓力為1-2.5公斤/cm²，對多晶硅拋光速率為0.1-2μm/分。用其它硅片常用拋光工藝也可得到滿意的結(jié)果。

本發(fā)明的特征在于用機械或化學(xué)機械拋光多晶硅填充隔離槽后的硅片表面。在拋光時，首先拋去表面的多晶硅，當露出二氧化硅或氮化硅后，拋光速率明顯減慢，而殘留的多晶硅則很快被拋光去除，從而使拋光過程便于控制，表面平整度易于保證。

本發(fā)明的U形槽隔離技術(shù)，使用反應(yīng)離子刻蝕法垂直加工刻出隔離槽及拋光方法削平表面，不必在反應(yīng)離子刻蝕開深槽之前先用腐蝕液形成錐形，然后再刻深槽（見Jap J.A.P，V21，Supp 21-1，pp37-40，1982;Jaurnd of Elec Eny，V19 №188，pp36-39，1982）因而很容易制造小于2μm的隔離槽，拋光后表面不平整度小于2700，最佳可不超過500。本發(fā)明由于采用拋光方法，工藝簡單，便于控制，成本低廉，適合大規(guī)模生產(chǎn)，特別適用于我國現(xiàn)有生產(chǎn)條件。可廣泛應(yīng)用于大規(guī)模集成電路生產(chǎn)工藝中，用于CMOS電路還可避免可控硅效應(yīng)。