浅槽隔离（STI）刻蚀-----------纳米集成电路制造工艺 张汝京等 编著

浅槽隔离用来将构成器件的部件分离开，在0.18μm 工艺中，它已经代替了器件制造中的LOCOS（硅的局域氧化）隔离技术。在浅槽隔离刻蚀中，精确地控制浅槽隔离CD、沟槽的深度以及顶部圆角，对于器件的性能和良率都是很重要的。过大的浅槽隔离CD的变化，恶化了静态工作点漏电流的性能。沟槽深度的变化导致后CMP 台阶高度（SH）差，台阶高度被定义为从填充材料顶部表面到硅有源区的距离。尽管需要一个适当的台阶高度来阻止在SiGe 外延沉积时硅有源区以外暴露，但台阶高度明显的变化会导致对多晶硅栅刻蚀底部形貌的影响。过于尖锐的顶角会在浅槽隔离侧墙处产生高的边缘电场，这会导致高漏电，在Id-Vg曲线上表现为“双驼峰”。虽然采用侧墻氧化物退火，或者SiN 拉回技术来减小“双驼峰”，但它们无法改善由于局部应力差引起的窄沟道宽度效应。有效的顶部圆角，可以解决这两个问题。如图8.13所示，随着特征尺寸的减小，增加沟槽深度与沟槽CD的比值，成精确刻蚀控制的巨大挑战。这是浅槽隔离图形从 PR/Barc, PR/Si-Barc/Barc变化到PR/Barc/Darc/AC（不定形碳）的动力之一，它可以得到更好的侧墙粗糙度、二维尺寸收缩和较少的耐蚀光刻胶的补偿。

底部抗反射层（Barc）打开步骤是CD均匀性（CDU）控制的关键。除了刻蚀机自身的先进性能外，SO₂
是满足苛刻 CDU 要求的必要条件。要使硅沟槽的顶角变圆，在STI 沟槽刻蚀之前，要通入 CHF₃/CH₂F₂或者是 CHF₃/HBr。HBr/SF₆是硅沟槽刻蚀的常用气体组合，为了获得更好的 CDU 和在致密与稀疏图形间更好的载荷分布，它已经被更复杂的组合（如 Cl₂/CH₂F₂/CHF₃/NF₃）和/或者两步 STI 沟槽刻蚀所取代。图8.14显示的是在不同间距（125～5500nm）硅沟槽刻蚀中图形的作用，先进的工艺图形化不定形碳明显地比Si-barc图形化好 5nm。这来源于先进的工艺图形化中的清洗工艺，它使得在稀疏图形区的沟槽更力陡直。