專利名稱：淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)向高技術(shù)節(jié)點(diǎn)發(fā)展，半導(dǎo)體集成電路中器件與器件的隔離技 術(shù)也由原來的硅局部氧化隔離(Local Oxidation of Silicon,LOCOS)發(fā)展為淺溝槽隔離。 淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)通過在半導(dǎo)體襯底上形成溝槽，并向溝槽中填充介質(zhì)材料的工藝形成，例 如，在公開號(hào)為CN1649122A的中國專利申請文件公開了一種淺溝槽隔離的制造方法。圖 1至圖5為所述中國專利申請文件公開的淺溝槽隔離的制造方法各步驟相應(yīng)的結(jié)構(gòu)剖面示 意圖。 如圖1所示，提供半導(dǎo)體襯底12，在所述半導(dǎo)體襯底12上形成墊氧化硅層12A，接 著在所述墊氧化硅層12A上形成氮化硅層作為第一硬掩膜層14，在所述第一硬掩膜層14上 形成第二硬掩膜層14B，在所述第二硬掩膜層14B上形成光刻膠層16A，并圖案化所述光刻 膠層16A形成底部露出所述第二硬掩膜層14B的開口 16B。 如圖2所示，刻蝕所述開口 16B底部的第二硬掩膜層14B、第一硬掩膜層14以及墊
氧化硅層12A，形成開口 16C，所述開口 16C的底部露出所述半導(dǎo)體襯底12的表面。 如圖3所示，去除所述光刻膠層16A，刻蝕所述開口 16C底部的半導(dǎo)體襯底12，在
所述半導(dǎo)體襯底12中形成溝槽18，并在所述溝槽18表面形成襯墊氧化硅層20。 如圖4所示，在所述溝槽18中填充氧化層22，然后通過化學(xué)機(jī)械研磨去除所述第
二硬掩膜層14B上多余的氧化層22以及所述第二硬掩膜層14B。 如圖5所示，通過濕法刻蝕(如磷酸)去除所述第一硬掩膜層14，并通過氫氟酸溶 液去除所述墊氧化硅層12A。 上述的方法中，襯墊氧化硅層20—般通過爐管氧化工藝形成，而且，為改善形成 的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)頂部邊緣的凹陷的問題，然而，由于爐管氧化工藝形成的襯墊氧化硅層 20膜層厚度的均勻性較差，導(dǎo)致對溝槽18的側(cè)壁的覆蓋性較差，使得形成的淺溝槽隔離結(jié) 構(gòu)的性能下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，以解決現(xiàn)有淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成
方法中形成的襯墊氧化硅層的厚度均勻性較差的問題。
本發(fā)明提供的一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，包括 提供襯底，在所述襯底上依次具有墊氧化硅層和硬掩膜層；在所述襯底中具有溝
槽，在所述墊氧化硅層和硬掩膜層中與溝槽相應(yīng)的位置具有開口； 執(zhí)行濕氧氧化工藝，在所述溝槽的底部以及側(cè)壁形成襯墊氧化硅層； 在所述溝槽中的襯墊氧化硅層和所述硬掩膜層上形成介質(zhì)層； 去除所述硬掩膜層上的介質(zhì)層及所述的硬掩膜層。
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可選的，所述濕氧氧化工藝為原位水蒸氣產(chǎn)生氧化。 可選的，在執(zhí)行氧化工藝之前，還包括硬掩膜層回刻工藝，以使所述硬掩膜層中的
開口線寬增大。 可選的，還包括 在所述硬掩膜層回刻工藝之前，在所述溝槽側(cè)壁和底部形成保護(hù)層的步驟；以及 在所述硬掩膜層回刻工藝之后，濕氧氧化工藝之前，去除所述保護(hù)層的步驟。 可選的，所述保護(hù)層為犧牲氧化硅層。 可選的，形成犧牲氧化硅層的方法為干氧氧化工藝。 可選的，所述干氧氧化工藝包括爐管氧化工藝。 可選的，去除所述犧牲氧化硅層的工藝為濕法刻蝕，刻蝕溶液為氫氟酸溶液。
可選的，所述硬掩膜層為氮化硅，所述回刻工藝為濕法刻蝕。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案中的一個(gè)至少具有以下優(yōu)點(diǎn) 濕氧氧化工藝中，與硅反應(yīng)的氧是由水蒸氣分解而成，通過水蒸氣分解的氧具有 較高的活性，能夠快速與硅反應(yīng)生成氧化硅層，且氧能夠穿透表面氧化硅層與內(nèi)部的硅反 應(yīng)，從而可形成厚度一致性較好的氧化硅，可提高形成的襯墊氧化硅層的厚度一致性，從而 可提高后續(xù)步驟中填充的介質(zhì)層與溝槽底部和側(cè)壁的襯底之間的粘附特性；此外，濕氧氧 化工藝形成的襯墊氧化硅層可有效保護(hù)溝槽的頂部邊緣的襯底，避免在后續(xù)的填充介質(zhì)層 的工藝中損傷該溝槽的頂部邊緣，避免形成弱點(diǎn)缺陷?？商岣咝纬傻陌雽?dǎo)體器件的穩(wěn)定性。
上述技術(shù)方案中的另外一個(gè)至少具有以下優(yōu)點(diǎn) 在執(zhí)行該硬掩膜層回刻工藝之前，首先在溝槽側(cè)壁和底部形成保護(hù)層，以保護(hù)硅 襯底在硬掩膜層回刻工藝中不受影響或損傷，完成硬掩膜層回刻工藝之后，再去除所述的 保護(hù)層，然后再執(zhí)行所述的濕氧氧化工藝，不僅能夠形成厚度一致性較好的襯墊氧化硅層， 還可以改善在硬掩膜層回刻工藝中對溝槽側(cè)壁和底部的襯底的損傷問題，有利于形成性能 穩(wěn)定的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，從而可提高形成的半導(dǎo)體器件的電學(xué)穩(wěn)定性。


圖1至圖5為現(xiàn)有的一種淺溝槽隔離的制造方法各步驟相應(yīng)的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；
圖6為本發(fā)明的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法的第一實(shí)施例的流程圖；
圖7至圖11為本發(fā)明的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法的第一實(shí)施例的各步驟相應(yīng) 結(jié)構(gòu)的剖面示意圖； 圖12為現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法形成的襯墊氧化硅層的 電子掃描顯微鏡照片； 圖13為本發(fā)明的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法的第二實(shí)施例的流程圖； 圖14至圖17為本發(fā)明的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法的第二實(shí)施例的各步驟相應(yīng)
結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。 在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況 下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。 其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說明，表 示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會(huì)不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實(shí)例，其在此不應(yīng) 限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。
在淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造工藝中，在襯底的溝槽中沉積介質(zhì)層之前，需要先在溝 槽的底部和側(cè)壁形成襯墊氧化硅層。現(xiàn)有的形成的襯墊氧化硅層的工藝一般為干氧氧化 工藝，其主要原理是直接向反應(yīng)腔室中通入反應(yīng)用氧氣，然后在高溫下使氧氣與溝槽底部 和側(cè)壁的硅反應(yīng)，形成氧化硅。然而，該方法常常會(huì)造成形成的氧化硅層的厚度的一致性較 差，特別是隨著半導(dǎo)體集成電路向更小線寬的方向的發(fā)展，淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)中的溝槽的深 度和密度加大，使得干氧氧化形成的襯墊氧化硅層的厚度一致性較差的問題日益嚴(yán)重。這 會(huì)導(dǎo)致沉積于溝槽中的介質(zhì)層與溝槽側(cè)壁或底部的襯底的結(jié)合性能下降，影響形成的半導(dǎo) 體器件的特性。 基于此，本發(fā)明提出一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，在該方法中，通過濕氧氧化 工藝在溝槽的底部和側(cè)壁形成襯墊氧化硅層，以提高形成的襯墊氧化硅層厚度的一致性， 接著，在溝槽中填充介質(zhì)層，形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。通過濕氧氧化工藝提高襯墊氧化硅層的 厚度一致性，從而提高填充的介質(zhì)層與溝槽底部和側(cè)壁的襯底之間的粘附特性；此外，濕氧 氧化工藝形成的襯墊氧化硅層可有效保護(hù)溝槽的頂部邊緣的襯底，避免在后續(xù)的填充介質(zhì) 層的工藝中損傷該溝槽的頂部邊緣，避免形成弱點(diǎn)缺陷(weak point)?？商岣咝纬傻陌雽?dǎo) 體器件的穩(wěn)定性。 圖6為本發(fā)明的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法的第一實(shí)施例的流程圖。 請參考圖6，步驟S100，提供襯底，在所述襯底上依次具有墊氧化硅層和硬掩膜
層；在所述襯底中具有溝槽，在所述墊氧化硅層和硬掩膜層中與溝槽相應(yīng)的位置具有開口。 步驟S110，執(zhí)行濕氧氧化工藝，在所述溝槽的底部以及側(cè)壁形成襯墊氧化硅層。 步驟S120，在所述溝槽中的襯墊氧化硅層和所述硬掩膜層上形成介質(zhì)層。 步驟S130，去除所述硬掩膜層上的介質(zhì)層及所述的硬掩膜層。 下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法進(jìn)行詳細(xì)描述。 圖7至圖11為本發(fā)明的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法的第一實(shí)施例各步驟相應(yīng)的
結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。應(yīng)當(dāng)說明的是，下面的描述中對一些技術(shù)細(xì)節(jié)的說明僅僅是為了更容 易理解本發(fā)明的方法而引入的，其不應(yīng)該不當(dāng)?shù)南拗票景l(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。本領(lǐng)
域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的說明書以及實(shí)施例的教導(dǎo)可以做出相應(yīng)的修改、變更和替換。
請參考圖7，提供襯底IOO，所述襯底100可以是半導(dǎo)體材料，例如是單晶硅、多晶 硅、非晶硅中的一種，所述襯底100也可以是硅鍺化合物、硅鎵化合物中的一種，所述襯底 100可以包括外延層或絕緣層上硅(Silicon On Insulator, SOI)結(jié)構(gòu)。
對所述襯底100表面進(jìn)行清洗，去除所述襯底100表面的雜質(zhì)顆?；蚱渌廴疚?。 在所述襯底100上形成墊氧化硅層110。 其中，形成所述墊氧化硅層110的方法可以是高溫爐管氧化、快速熱氧化、原位水 蒸氣產(chǎn)生氧化法中的一種，作為實(shí)例，所述墊氧化硅層110的厚度可以為5至40nm。
所述墊氧化硅層110可以作為后續(xù)工藝中形成的硬掩膜層和襯底IOO表面之間的粘和層，用于增大所述硬掩膜層和襯底100表面之間的粘附性能；也可以平衡所述硬掩膜
層和所述襯底ioo表面之間的應(yīng)力。在另外的實(shí)施例中，當(dāng)然，所述墊氧化硅層110也可以
通過其它方法形成，例如化學(xué)氣相沉積。 接著，在所述墊氧化硅層110上形成硬掩膜層120，所述硬掩膜層120可以是氮化 硅；其厚度可以為50至300nm ;形成所述硬掩膜層120的方法可以是化學(xué)氣相沉積或原子 層沉積，也可以是其它方法或步驟。所述硬掩膜層120可作為在襯底100中刻蝕溝槽的硬 掩膜，也可以作為在溝槽中填充的介質(zhì)層后的化學(xué)機(jī)械研磨平坦化的停止層。在其它的實(shí) 施例中，所述硬掩膜層120可以是其它材料，且可以是多層。 請參考圖8，在硬掩膜層120上旋涂光刻膠層130，并通過曝光顯影工藝形成溝槽 圖案140，所述溝槽圖案140的底部露出硬掩膜層120的表面。 在其它的實(shí)施例中，在旋涂所述光刻膠層130之前，可在硬掩膜層120上形成抗反 射層(未示出)，所述抗反射層可以是無機(jī)材料，例如氮氧化硅，或有機(jī)材料；然后再在所述 抗反射層上形成光刻膠層130，并曝光顯影形成溝槽圖案140。 請參考圖9，刻蝕所述溝槽圖案140底部的硬掩膜層120和墊氧化硅層IIO，形成 開口 150，所述開口 150的底部要露出襯底100的表面。所述刻蝕為非等向性刻蝕，例如為 等離子體干法刻蝕，該等離子體干法刻蝕的刻蝕氣體可以是CF4。 接著，刻蝕所述開口 150底部的襯底100，在襯底100中形成溝槽160?？涛g溝 槽160的方法為等離子體干法刻蝕，所述等離子體干法刻蝕選用的刻蝕氣體要使所述溝槽 160的側(cè)壁較為光滑，具有較少的硅晶格缺陷，且使所述溝槽160的底部邊角較為平滑，所 述刻蝕氣體還要使所述溝槽160側(cè)壁具有較為傾斜的輪廓。作為實(shí)例，所述等離子體干法 刻蝕的刻蝕氣體可以是Cl2或HBr或HBr與其它氣體的混合氣體，例如可以是HBr、02與Cl2 的混合氣體，或HBr、NF3和He的混合氣體?？涛g形成的溝槽160的深度通過刻蝕的時(shí)間控 制。 其中，刻蝕形成所述溝槽160的工藝與刻蝕形成所述開口 150的工藝可以在不同 的刻蝕設(shè)備中分別進(jìn)行，也可以在同一刻蝕設(shè)備中原位進(jìn)行，若原位進(jìn)行，兩次刻蝕的刻蝕 氣體及工藝參數(shù)不同；原位進(jìn)行可以提高產(chǎn)率。若刻蝕形成所述溝槽160的工藝與刻蝕形 成所述開口 150的工藝在不同的刻蝕設(shè)備中分別進(jìn)行，可以在刻蝕形成所述溝槽160之前 通過氧氣等離子體灰化去除所述光刻膠層130，也可以在完成所述溝槽160的刻蝕之后去 除所述光刻膠層130 ;若是原位進(jìn)行，在完成所述溝槽160的刻蝕之后去除所述光刻膠層 130。 請參考圖IO，執(zhí)行氧化工藝，在所述溝槽的底部以及側(cè)壁形成襯墊氧化硅層180。
在執(zhí)行所述的氧化工藝之前，先用氫氟酸溶液清洗所述溝槽160的表面(底部和 側(cè)壁)。通過所述氫氟酸溶液的清洗，可以去除所述溝槽160表面生成的自然氧化層，使得 所述襯墊氧化硅層180作為半導(dǎo)體襯底100和在所述溝槽160中填充的介質(zhì)層之間特性較 為穩(wěn)定的交界層，并增大兩者之間的粘附性，減小器件在工作時(shí)半導(dǎo)體襯底100中的漏電 流。 另外所述氫氟酸溶液清洗也可以去除所述溝槽160頂部邊緣的部分墊氧化硅層 IIO，使所述的墊氧化硅層側(cè)壁向所述硬掩膜層120底部有少許收縮，從而使所述溝槽160 頂部邊緣的邊角露出，在進(jìn)行氧化生成所述襯墊氧化硅層180時(shí)，可使所述溝槽160的頂部
6的邊角具有較為平滑的輪廓。所述平滑的輪廓一方面可以減少應(yīng)力聚集，另一方面可以減 少在器件工作時(shí)載流子積聚對開啟特性的影響。 其中，所述的氧化工藝為濕氧氧化，濕氧氧化工藝中，將水蒸氣通入反應(yīng)腔室中， 高溫下水蒸氣分解為氫和氧，氧與溝槽側(cè)壁和底部的硅反應(yīng)生成氧化硅，該氧化硅即形成 襯墊氧化硅層180。 在現(xiàn)有的干氧氧化工藝中，反應(yīng)氣體為氧氣，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，與氧氣接觸的溝槽 側(cè)壁和底部表面的硅首先與氧氣反應(yīng)，生成表面氧化硅層，而由于氧氣的活性較低，表面氧 化硅層會(huì)阻止或減緩氧氣進(jìn)一步與該表面氧化硅層下面的硅反應(yīng)，不同位置的表面氧化硅 層的厚度會(huì)有差異，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，所述的差異會(huì)越來越大，從而造成形成的襯墊氧化硅
層厚度一致性較差。 而在本實(shí)施例所采用的濕氧氧化工藝中，與硅反應(yīng)的氧是由水蒸氣分解而成，通 過水蒸氣分解的氧具有較高的活性，能夠快速與硅反應(yīng)生成氧化硅層，且氧能夠穿透表面 氧化硅層與內(nèi)部的硅反應(yīng)，從而可形成厚度一致性較好的氧化硅，作為襯墊氧化硅層180。
在其中的一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述濕氧氧化工藝為原位水蒸氣產(chǎn)生氧化。
圖12為現(xiàn)有的爐管氧化工藝與采用上述實(shí)施例的原位水蒸氣產(chǎn)生氧化工藝形成 的襯墊氧化硅層的電子掃描顯微鏡照片。由圖12可以看出，采用爐管氧化工藝會(huì)使得溝槽 頂部邊緣的襯墊氧化硅層較其它區(qū)域的要薄一些(請參考圖12中的左側(cè)的照片虛線圓環(huán) 標(biāo)出的部分)，而采用原位水蒸氣產(chǎn)生氧化工藝形成的襯墊氧化硅層具有較好的厚度一致 性(請參考圖12中的右側(cè)的照片虛線圓環(huán)標(biāo)出的部分)。 形成所述的襯墊氧化硅層180之后，在所述溝槽160中再填充介質(zhì)層190，如圖11 所示，填充的方法可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員所習(xí)知的高密度等離子體化學(xué)氣相沉積，并可以 結(jié)合化學(xué)機(jī)械研磨工藝平坦化，即形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。 通過上述的濕氧氧化工藝，可提高形成的襯墊氧化硅層180的厚度一致性，從而 可提高后續(xù)步驟中填充的介質(zhì)層與溝槽底部和側(cè)壁的襯底之間的粘附特性；此外，濕氧氧 化工藝形成的襯墊氧化硅層180可有效保護(hù)溝槽160的頂部邊緣的襯底，避免在后續(xù)的填 充介質(zhì)層的工藝中損傷該溝槽160的頂部邊緣，避免形成弱點(diǎn)缺陷。可提高形成的半導(dǎo)體 器件的穩(wěn)定性。 此外，在形成所述溝槽160后，還可以包括硬掩膜層回刻工藝，以改善形成的淺溝 槽隔離結(jié)構(gòu)頂部邊緣的凹陷缺陷(divot defect)，例如，當(dāng)硬掩膜層為氮化硅時(shí)，回刻工藝 采用磷酸的濕法刻蝕工藝。 然而，由于濕氧氧化具有較強(qiáng)的氧化性，在氧化溝槽側(cè)壁和底部的硅的同時(shí)，也會(huì) 氧化所述的硬掩膜層表面，例如硬掩膜層為氮化硅時(shí)，會(huì)在氮化硅表面形成氮氧化硅層。在 采用濕氧氧化工藝形成襯墊氧化硅層時(shí)，同時(shí)在氮化硅材質(zhì)的硬掩膜層表面會(huì)形成氮氧化 硅層，這會(huì)影響氮化硅回刻工藝。因而，氮化硅回刻工藝需要在濕氧氧化工藝之前執(zhí)行。但 是，回刻工藝在濕氧氧化工藝之前執(zhí)行又會(huì)對暴露的溝槽側(cè)壁和底部的硅襯底造成損傷。 基于此，在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，提出一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，可應(yīng)用于包含硬 掩膜層回刻工藝的淺溝槽隔離工藝中，不但可以提高形成的襯墊氧化硅層的厚度一致性， 還可以避免在硬掩膜層回刻工藝中損傷硅襯底。 在本發(fā)明的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法的第二實(shí)施例中，形成襯墊氧化硅層的方法還是采用濕氧氧化工藝，硬掩膜層回刻工藝在所述的濕氧氧化工藝之前執(zhí)行。所不同的 是，在執(zhí)行該硬掩膜層回刻工藝之前，首先在溝槽側(cè)壁和底部形成保護(hù)層，以保護(hù)硅襯底在 硬掩膜層回刻工藝中不受影響或損傷，完成硬掩膜層回刻工藝之后，再去除所述的保護(hù)層， 然后再執(zhí)行所述的濕氧氧化工藝。 圖13為本發(fā)明的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的第二實(shí)施例的流程圖。 請參考圖13，步驟S200為提供襯底，在所述襯底上依次具有墊氧化硅層和硬掩膜 層；在所述襯底中具有溝槽，在所述墊氧化硅層和硬掩膜層中與溝槽相應(yīng)的位置具有開口。
步驟S210，在所述溝槽側(cè)壁和底部形成保護(hù)層。 步驟S220，執(zhí)行硬掩膜層回刻工藝，使得硬掩膜層中的開口的線寬增大。
步驟S230，去除所述保護(hù)層。 步驟S240，執(zhí)行氧化工藝，在所述溝槽的底部以及側(cè)壁形成襯墊氧化硅層，其中， 所述的氧化工藝為濕氧氧化。 步驟S250，在所述溝槽中的襯墊氧化硅層和所述硬掩膜層上形成介質(zhì)層。
步驟S260，去除所述硬掩膜層上的介質(zhì)層及所述硬掩膜層。 下面結(jié)合剖面示意圖對本發(fā)明的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的第二實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。應(yīng) 當(dāng)說明的是，下面的描述中對一些技術(shù)細(xì)節(jié)的說明僅僅是為了更容易理解本發(fā)明的方法而 引入的，其不應(yīng)該不當(dāng)?shù)南拗票景l(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明 的說明書以及實(shí)施例的教導(dǎo)可以做出相應(yīng)的修改、變更和替換。 請參考圖14，提供襯底500，在所述襯底500上依次形成有墊氧化硅層510和硬掩 膜層520。在所述襯底500中具有溝槽560，在所述墊氧化硅層510和硬掩膜520中與所述 溝槽560相應(yīng)位置具有開口 (未標(biāo)識(shí))。
其中，所述硬掩膜層520可以是氮化硅。 形成圖14所示的結(jié)構(gòu)的方法可以是上述的第一實(shí)施例中描述的工藝步驟，圖14 所示的結(jié)構(gòu)的材質(zhì)可以與上述的第一實(shí)施例圖9所描述的結(jié)構(gòu)相同，當(dāng)然，也可以采用其 它的工藝或材質(zhì)形成圖14所示的結(jié)構(gòu)，這里不再贅述。 請參考圖15，在所述溝槽560底部和側(cè)壁形成保護(hù)層565。其中，形成所述保護(hù)層 565的工藝要求在形成所述保護(hù)層565時(shí)，不會(huì)影響后續(xù)的硬掩膜層回刻工藝，且在完成所 述回刻工藝之后，能夠被去除而不影響圖14所示的結(jié)構(gòu)，或者對圖14所示的結(jié)構(gòu)影響較 小。 作為實(shí)例，所述保護(hù)層565可以是犧牲氧化硅層。其可以通過干氧氧化工藝形成， 具體的，所述的干氧氧化工藝可以是爐管氧化工藝。所述的保護(hù)層565也可以是其它材質(zhì)。
接著，請參考圖16，執(zhí)行硬掩膜層回刻工藝，使所述硬掩膜層520中的開口的線寬 增大。該硬掩膜層520回刻工藝主要是用于改善形成的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的頂部邊緣凹陷的 問題，當(dāng)然，也可以用于其它目的。 作為實(shí)例，所述硬掩膜層520為氮化硅，回刻工藝為磷酸溶液的濕法刻蝕工藝，在 該回刻工藝中，由于有保護(hù)層565保護(hù)所述溝槽560，因而磷酸溶液不會(huì)損傷硅襯底，特別 是不會(huì)在溝槽560頂部邊緣形成弱點(diǎn)(weak point)缺陷。 如圖17所示，完成所述硬掩膜層520回刻工藝之后，去除所述保護(hù)層565。例如在 所述保護(hù)層565為犧牲氧化硅層時(shí)，可以采用氫氟酸溶液去除所述保護(hù)層565，這里不再贅
8述。 然后，執(zhí)行氧化工藝，在所述溝槽560側(cè)壁和底部形成襯墊氧化硅層580，并在所
述溝槽560中填充介質(zhì)層，然后通過化學(xué)機(jī)械研磨去除所述硬掩膜層520上的介質(zhì)層，保留
所述溝槽560中的介質(zhì)層590。其中，所述的襯墊氧化硅層580的工藝為濕氧氧化，其具體
的工藝以及原理可以與所述的第一實(shí)施例相同，這里不再贅述。其中所述填充介質(zhì)層以及
化學(xué)機(jī)械研磨的工藝也可以與所述的第一實(shí)施例相同。這里不再詳細(xì)描述。 通過所述的第二實(shí)施例，不僅能夠形成厚度一致性較好的襯墊氧化硅層，還可以
改善在硬掩膜層回刻工藝中對溝槽側(cè)壁和底部的襯底的損傷問題，有利于形成性能穩(wěn)定的
淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，從而可提高形成的半導(dǎo)體器件的電學(xué)穩(wěn)定性。 本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技 術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和修改，因此本發(fā)明的保 護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，包括提供襯底，在所述襯底上依次具有墊氧化硅層和硬掩膜層；在所述襯底中具有溝槽，在所述墊氧化硅層和硬掩膜層中與溝槽相應(yīng)的位置具有開口；執(zhí)行濕氧氧化工藝，在所述溝槽的底部以及側(cè)壁形成襯墊氧化硅層；在所述溝槽中的襯墊氧化硅層和所述硬掩膜層上形成介質(zhì)層；去除所述硬掩膜層上的介質(zhì)層及所述的硬掩膜層。
2. 如權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于所述濕氧氧化工藝 為原位水蒸氣產(chǎn)生氧化。
3. 如權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于在執(zhí)行氧化工藝之 前，還包括硬掩膜層回刻工藝，以使所述硬掩膜層中的開口線寬增大。
4. 如權(quán)利要求3所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，還包括 在所述硬掩膜層回刻工藝之前，在所述溝槽側(cè)壁和底部形成保護(hù)層的步驟；以及 在所述硬掩膜層回刻工藝之后，濕氧氧化工藝之前，去除所述保護(hù)層的步驟。
5. 如權(quán)利要求4所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于所述保護(hù)層為犧牲 氧化硅層。
6. 如權(quán)利要求5所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于形成犧牲氧化硅層 的方法為干氧氧化工藝。
7. 如權(quán)利要求6所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于所述干氧氧化工藝 包括爐管氧化工藝。
8. 如權(quán)利要求6所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于去除所述犧牲氧化 硅層的工藝為濕法刻蝕，刻蝕溶液為氫氟酸溶液。
9. 如權(quán)利要求1至8任一權(quán)利要求所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于 所述硬掩膜層為氮化硅，所述回刻工藝為濕法刻蝕。
全文摘要
一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，包括提供襯底，在所述襯底上依次具有墊氧化硅層和硬掩膜層；在所述襯底中具有溝槽，在所述墊氧化硅層和硬掩膜層中與溝槽相應(yīng)的位置具有開口；執(zhí)行濕氧氧化工藝，在所述溝槽的底部以及側(cè)壁形成襯墊氧化硅層；在所述溝槽中的襯墊氧化硅層和所述硬掩膜層上形成介質(zhì)層；去除所述硬掩膜層上的介質(zhì)層及所述的硬掩膜層；本發(fā)明可提高淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)中的襯墊氧化硅層的厚度一致性。
文檔編號(hào)H01L21/762GK101740462SQ200810227180
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月24日
發(fā)明者李敏, 鄭春生 申請人:中芯國際集成電路制造(北京)有限公司