專(zhuān)利名稱(chēng)：一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種半導(dǎo)體工藝，尤其涉及一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法。
背景技術(shù)：
在集成電路蓬勃發(fā)展的今天，元件縮小化與集成化是必然的趨勢(shì)，也是
各界積極發(fā)展的重要課題。當(dāng)元件尺寸逐漸縮小，集成度(Integration)逐 漸提高，元件間的隔離結(jié)構(gòu)也必須縮小，因此元件隔離技術(shù)困難度也逐漸增 高。元件隔離有利于區(qū)域氧化法(Local Oxidation, LOCOS)來(lái)形成的場(chǎng)氧 化層(Field Oxide),由于場(chǎng)氧化層受限于其外形的鳥(niǎo)嘴(Birds Beak)特 征，要縮小其尺寸實(shí)有困難。有鑒于此，已有其他元件隔離方法持續(xù)被發(fā)展 出來(lái)，其中以淺溝道隔離(ShallowTrench Isolation, STI)最凈皮廣泛應(yīng)用， 尤其應(yīng)用于次半孩i米(Sub-half Micron)的集成電路制作工藝中。
淺溝槽隔離的制造， 一般使用氮化硅作為硬掩膜，以各向異性
(anisotropy)蝕刻法(干刻蝕)在半導(dǎo)體基底上定義陡峭的溝槽，之后再 將溝槽填滿氧化物，形成氧化物插塞，以作為元件淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，0. 13微 米以下的元件例如CMOS器件中，NM0S晶體管和PMOS晶體管之間的隔離均采 用淺溝槽隔離(STI)工藝形成，圖1為現(xiàn)有技術(shù)淺溝槽隔離方法流程圖，包 括以下步驟步驟11:在半導(dǎo)體基底材料上形成所述淺溝槽，形成淺溝槽隔 離， 一般使用氮化硅作為硬掩膜，在半導(dǎo)體基底上定義陡峭的溝槽；步驟12: 在所述淺溝槽側(cè)壁和底部生長(zhǎng)襯墊氧化層，生長(zhǎng)襯墊氧化層的目的是為了避 免角落效應(yīng)(Corner Effect),淺溝槽的拐角處若是太尖，在后續(xù)的制造過(guò) 程中，例如利用離子注入形成源極與漏極時(shí)，此一邊緣角落將會(huì)積累電荷， 引起晶體管通道中不正常的次臨限電流(Subthreshold Current)而導(dǎo)致頸 結(jié)效應(yīng)(Kink Effect),使得晶體管無(wú)法正常運(yùn)作；步驟13:在所述淺溝槽
內(nèi)以及半導(dǎo)體基底上生長(zhǎng)絕緣介質(zhì)，所述絕緣介質(zhì)為氧化硅， 一般是利用化 學(xué)氣相沉淀(CVD)在所述淺溝槽中填入絕緣介質(zhì)；步驟14:進(jìn)行退火處理，退火溫度介于IOO(TC至1200。C之間；步驟15:對(duì)所述絕緣介質(zhì)的表面進(jìn)行研 磨，使淺溝槽表面平坦化，并去除半導(dǎo)體基底上的絕緣介質(zhì)，即氧化層和氮 化硅層。在步驟15之后，還可以增加步驟16:在所述絕緣介質(zhì)兩側(cè)的所述半 導(dǎo)體基底材料上沉淀犧牲氧化層，例如二氧化硅，這是為了避免后續(xù)離子注 入制程中將村底表面打爛，保護(hù)了襯底表面，在離子注入后，被打爛的犧牲 氧化層，可以通過(guò)濕法刻蝕的方法去除。這樣的方法在步驟15中去除半導(dǎo)體 基底上的絕緣介質(zhì)氧化層時(shí)，會(huì)使用到氫氟酸， 一般為了確保半導(dǎo)體基底上 的絕緣介質(zhì)層去除完全，刻蝕的時(shí)間會(huì)稍微長(zhǎng)一點(diǎn)，這樣就會(huì)在去除氧化層 的同時(shí)，會(huì)刻蝕到淺溝槽中的氧化硅，而淺溝槽中的氧化硅部分被刻蝕后。 圖2是先有技術(shù)淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的示意圖，溝槽中的絕緣介質(zhì)130已經(jīng)部分 被刻蝕，尤其是在淺溝槽跟有源區(qū)交接的地方形成了比較大的凹陷(divot), 以后制成的器件在這些凹陷里面就會(huì)產(chǎn)生金屬硅化物，就會(huì)容易產(chǎn)生漏電的 現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種能夠避免淺溝槽中的 氧化物;故刻蝕的方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，包括在 半導(dǎo)體基底上形成所述淺溝槽；在所述淺溝槽側(cè)壁和底部生長(zhǎng)襯墊氧化層； 在所述淺溝槽內(nèi)以及半導(dǎo)體基底上生長(zhǎng)絕緣介質(zhì)；對(duì)所述絕緣介質(zhì)的表面進(jìn) 行研磨，使淺溝槽表面平坦化；在所述淺溝槽內(nèi)的絕緣介質(zhì)周?chē)L(zhǎng)保護(hù)氧 化層；進(jìn)行退火處理；使用干刻蝕法去除半導(dǎo)體基底上的保護(hù)氧化層；在所 述淺溝槽內(nèi)的絕緣介質(zhì)兩側(cè)的所述半導(dǎo)體基底材料上沉淀犧牲氧化層。
可選的，采用干刻蝕法在所述半導(dǎo)體基底材料上形成所述淺溝槽。
可選的，所述退火處理的退火溫度范圍為80(TC至IOOO'C之間。
可選的，所述絕緣介質(zhì)為氧化硅。
可選的，所述犧牲氧化層材料為二氧化硅。
本發(fā)明所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法的有益效果主要表現(xiàn)在在淺 溝槽內(nèi)的絕緣介質(zhì)周?chē)L(zhǎng)一層保護(hù)氧化層，進(jìn)行退火處理以后，用干刻蝕法去除半導(dǎo)體基地上的保護(hù)氧化層。干刻蝕法可以有效地控制刻蝕的方向和 刻蝕的程度，從而在溝槽側(cè)面形成保護(hù)墻，這層保護(hù)墻因?yàn)楦采w了半導(dǎo)體基 底的有源區(qū)，有效的保證了在后續(xù)工藝過(guò)程中各種濕法刻蝕產(chǎn)生的溝槽凹陷 問(wèn)題，從而避免了半導(dǎo)體器件用淺溝槽做隔離所發(fā)生漏電的情況。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)淺溝槽隔離方法流程圖2是先有技術(shù)淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的示意圖3為本發(fā)明一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法的流程圖4是本發(fā)明淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
請(qǐng)參考圖3和圖4，圖3為本發(fā)明一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法的流程 圖，圖4是本發(fā)明淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)示意圖，從圖3可以看到，本發(fā)明包括以 下步驟步驟21:在半導(dǎo)體基底IOO材料上形成所述淺溝槽，所述半導(dǎo)體基 底100材料最下面一層為硅，之后在硅上面生長(zhǎng)氧化層，在氧化層上再生長(zhǎng) 氮化硅層，形成淺溝槽隔離， 一般使用氮化硅作為硬掩膜，在半導(dǎo)體基底上 定義陡哨的溝槽；步驟22:在所述淺溝槽側(cè)壁和底部生長(zhǎng)村墊氧化層110, 生長(zhǎng)襯墊氧化層110的目的是為了避免角落效應(yīng)(Corner Effect),淺溝槽 的拐角處若是太尖，在后續(xù)的制造過(guò)程中，例如利用離子注入形成源極與漏 極時(shí)，此一邊緣角落將會(huì)積累電荷，引起晶體管通道中不正常的次臨限電流 (Subthreshold Current)而導(dǎo)致頸結(jié)效應(yīng)(Kink Effect),使得晶體管無(wú) 法正常運(yùn)作；步驟23:在所述淺溝槽內(nèi)以及半導(dǎo)體基底上生長(zhǎng)絕緣介質(zhì)130, 所述絕緣介質(zhì)為氧化硅， 一般是利用化學(xué)氣相沉淀(CVD)在所述淺溝槽中填 入絕緣介質(zhì)；步驟24:對(duì)所述絕緣介質(zhì)130的表面進(jìn)行研磨，使淺溝槽表面 平坦化，之后在進(jìn)行濕法刻蝕處理，去除掉所述絕緣介質(zhì)130表面絕緣介質(zhì) 中的氮化硅層；步驟25:在所述淺溝槽內(nèi)的絕緣介質(zhì)周?chē)L(zhǎng)保護(hù)氧化層120,這層氧化層為后續(xù)步驟27以后在溝槽側(cè)面形成保護(hù)墻；步驟26:進(jìn)行退火處 理，退火溫度介于800。C至IOO(TC之間，退火的目的是使得保護(hù)氧化層致密 化，同時(shí)也為了減少后續(xù)工藝中濕法刻蝕的速率；步驟27:使用干刻蝕法去 除半導(dǎo)體基底100上的步驟25生長(zhǎng)的保護(hù)氧化層，干刻蝕法可以有效地控制 刻蝕的方向和刻蝕的程度，從而在溝槽側(cè)面形成保護(hù)墻，這層保護(hù)墻因?yàn)楦?蓋了半導(dǎo)體基底的有源區(qū)，有效的保證了在后續(xù)工藝過(guò)程中各種濕法刻蝕產(chǎn) 生的溝槽凹陷問(wèn)題；步驟28:在所述淺溝槽內(nèi)的絕緣介質(zhì)130兩側(cè)的所述半 導(dǎo)體基底材料上沉淀犧牲氧化層(圖中未示)，例如二氧化硅，這是為了避免 后續(xù)離子注入制程中將襯底表面打爛，保護(hù)了襯底表面，在離子注入后，被 打爛的犧牲氧^f匕層，可以通過(guò)濕法刻蝕的方法去除。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā) 明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可 作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書(shū)所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，包括S1在半導(dǎo)體基底上形成所述淺溝槽；S2在所述淺溝槽側(cè)壁和底部生長(zhǎng)襯墊氧化層；S3在所述淺溝槽內(nèi)以及半導(dǎo)體基底上生長(zhǎng)絕緣介質(zhì)；S4對(duì)所述絕緣介質(zhì)的表面進(jìn)行研磨和濕法刻蝕處理；S5在所述絕緣介質(zhì)周?chē)L(zhǎng)保護(hù)氧化層；S6進(jìn)行退火處理；S7使用干刻蝕法去除半導(dǎo)體基底上的保護(hù)氧化層；S8在所述淺溝槽內(nèi)的絕緣介質(zhì)兩側(cè)的所述半導(dǎo)體基底材料上沉淀犧牲氧化層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于所述步 驟Sl中采用干刻蝕法在所述半導(dǎo)體基底材料上形成所述淺溝槽。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于所述退 火處理的退火溫度范圍為800'C至IOO(TC之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于所述絕 緣介質(zhì)為氧化硅。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于所述犧 牲氧化層材料為二氧化硅。
全文摘要
本發(fā)明提出淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，包括在半導(dǎo)體基底上形成所述淺溝槽；在所述淺溝槽側(cè)壁和底部生長(zhǎng)襯墊氧化層；在所述淺溝槽內(nèi)以及半導(dǎo)體基底上生長(zhǎng)絕緣介質(zhì)；對(duì)所述絕緣介質(zhì)的表面進(jìn)行研磨和濕法刻蝕處理；在所述淺溝槽內(nèi)的絕緣介質(zhì)周?chē)L(zhǎng)保護(hù)氧化層；進(jìn)行退火處理；使用干刻蝕法去除半導(dǎo)體基底上的保護(hù)氧化層；在所述淺溝槽內(nèi)的絕緣介質(zhì)兩側(cè)的所述半導(dǎo)體基底材料上沉淀犧牲氧化層。本發(fā)明能夠減少溝槽內(nèi)的絕緣介質(zhì)被刻蝕，從而減少制成的器件發(fā)生漏電的情況。
文檔編號(hào)H01L21/762GK101635271SQ20091005279
公開(kāi)日2010年1月27日 申請(qǐng)日期2009年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月9日
發(fā)明者肖海波 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司