淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法
【專利摘要】一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成有溝槽；在所述半導(dǎo)體襯底表面形成具有流動性的前驅(qū)材料層，所述前驅(qū)材料層填充滿所述溝槽；對所述前驅(qū)材料層進(jìn)行微波處理或行H2O等離子體處理，使所述前驅(qū)材料層轉(zhuǎn)變成介質(zhì)層。所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法可以提高將前驅(qū)材料層轉(zhuǎn)變成介質(zhì)層的效率，提高介質(zhì)層的隔離效果。
【專利說明】淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 亞微米和更小特征尺寸是下一代超大規(guī)模集成電路和半導(dǎo)體器件的超大規(guī)模集 成的關(guān)鍵技術(shù)之一。不斷縮小尺寸對半導(dǎo)體的形成工藝提出了更高的要求，形成高質(zhì)量的 柵極圖案和淺溝槽隔離（STI)區(qū)域是集成電路發(fā)展的關(guān)鍵。為了實現(xiàn)更高的電路密度，不 僅半導(dǎo)體器件的特征尺寸被減小，器件之間的隔離結(jié)構(gòu)的尺寸也會對應(yīng)的縮小。
[0003] 目前的隔離技術(shù)中包括淺溝槽隔離（STI)工藝。STI過程包括：首先在襯底中蝕刻 形成具有一定寬度和深度的溝槽，然后在該溝槽內(nèi)填充一層介質(zhì)材料，然后平坦化所述介 質(zhì)材料，例如采用化學(xué)機(jī)械拋光（CMP)工藝。隨著溝槽寬度的進(jìn)一步減小，溝槽深寬比不斷 增大，在高深寬比的溝槽內(nèi)填充介質(zhì)材料時很容易在其中形成空洞，降低淺溝槽隔離結(jié)構(gòu) 的隔離效果。
[0004] 流動性化學(xué)氣相沉積工藝（FCVD)采用流動性化學(xué)氣相沉積工藝在溝槽內(nèi)填充具 有流動性的前驅(qū)材料，然后將所述前驅(qū)材料固化處理形成介質(zhì)材料。采用流動性化學(xué)氣相 沉積工藝可以避免在高深寬比的溝槽內(nèi)填充介質(zhì)材料時出現(xiàn)空洞，提高STI的隔離效果。
[0005] 但是現(xiàn)有技術(shù)采用流動性化學(xué)氣相沉積工藝（FCVD)形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的工藝 步驟中對所述前驅(qū)材料進(jìn)行固化的效率較低，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)中介質(zhì)層的隔離性能還 有待進(jìn)一步的提1?。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本發(fā)明解決的問題是提高一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，進(jìn)一步提高淺溝槽隔 離結(jié)構(gòu)的隔離效果。
[0007] 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：提供半導(dǎo)體 襯底，所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成有溝槽；在所述半導(dǎo)體襯底表面形成具有流動性的前驅(qū)材料 層，所述前驅(qū)材料層填充滿所述溝槽；對所述前驅(qū)材料層進(jìn)行微波處理，使所述前驅(qū)材料層 轉(zhuǎn)變成介質(zhì)層。
[0008] 可選的，所述前驅(qū)材料層的材料中含有Si-H鍵、Si-N鍵或Si-N-H鍵，所述介質(zhì)層 的材料為SiO2。
[0009] 可選的，所述微波處理在H2O蒸汽、03、H2O液體或O3的水溶液氛圍下進(jìn)行。
[0010] 可選的，所述微波處理的時間為所述微波處理的微波功率為50W?1000W，微波處 理的溫度為50°C?500°C，微波處理的時間為60s?2h。
[0011] 可選的，形成所述前驅(qū)材料層的方法為流動性化學(xué)氣相沉積工藝。
[0012] 可選的，所述流動性化學(xué)氣相沉積工藝采用的反應(yīng)前驅(qū)物至少包括硅烷、二硅烷、 甲基硅烷、二甲基硅烷、三甲基硅烷、四甲基硅烷、正硅酸乙酯、三乙氧基硅烷、八甲基環(huán)四 硅氧烷、四甲基二硅氧烷、四甲基環(huán)四硅氧烷、三甲硅烷基胺、二甲硅烷基胺中的一種。
[0013] 可選的，所述流動性化學(xué)氣相沉積工藝在H2和N2混合氣體、Ν2、ΝΗ3、ΝΗ40Η、N2H4、 NO、N2O、NO2、O3、O2、H2O2中的一種或幾種氣體氛圍下進(jìn)行。
[0014] 可選的，還包括：所述對前驅(qū)材料層進(jìn)行微波處理，使所述前驅(qū)材料層轉(zhuǎn)變成介質(zhì) 層之后，對所述介質(zhì)層進(jìn)行退火處理。
[0015] 可選的，所述退火處理包括氮氣或惰性氣體氛圍下的第一退火處理，所述第一退 火處理的溫度為700°C?1000°C。
[0016] 可選的，所述退火處理還包括第一退火處理之前的H2O蒸汽氛圍下的第二退火處 理，所述第二退火處理的溫度為300°C?500°C。
[0017] 本發(fā)明的技術(shù)方案還提供一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：提供半導(dǎo)體襯 底，所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成有溝槽；在所述半導(dǎo)體襯底表面形成具有流動性的含硅前驅(qū)介 質(zhì)層，所述前驅(qū)材料層填充滿所述溝槽；對所述前驅(qū)材料層進(jìn)行H2O等離子體處理，使所述 前驅(qū)材料層轉(zhuǎn)變成介質(zhì)層。
[0018] 可選的，所述前驅(qū)材料層的材料中含有Si-H鍵、Si-N鍵或Si-N-H鍵，所述介質(zhì)層 的材料為SiO2。
[0019]可選的，所述H2O等離子體處理的溫度為25 °C?500°C，所述H2O的流量為 50sccm?20slm，射頻功率 100W?1000W。
[0020] 可選的，形成所述前驅(qū)材料層的方法為流動性化學(xué)氣相沉積工藝。
[0021] 可選的，所述流動性化學(xué)氣相沉積工藝采用的反應(yīng)前驅(qū)物至少包括硅烷、二硅烷、 甲基硅烷、二甲基硅烷、三甲基硅烷、四甲基硅烷、正硅酸乙酯、三乙氧基硅烷、八甲基環(huán)四 硅氧烷、四甲基二硅氧烷、四甲基環(huán)四硅氧烷、三甲硅烷基胺、二甲硅烷基胺中的一種。
[0022] 可選的，所述流動性化學(xué)氣相沉積工藝在H2和N2混合氣體、Ν2、ΝΗ3、ΝΗ40Η、N2H4、 NO、N2O、NO2、O3、O2、H2O中的一種或幾種氣體氛圍下進(jìn)行。
[0023] 可選的，還包括：所述對前驅(qū)材料層進(jìn)行H2O等離子體處理，使所述前驅(qū)材料層轉(zhuǎn) 變成介質(zhì)層之后，對所述介質(zhì)層進(jìn)行退火處理。
[0024] 可選的，所述退火處理包括氮氣或惰性氣體氛圍下的第三退火處理，所述第三退 火處理的溫度為700°C?1000°C。
[0025] 可選的，所述退火處理還包括第一退火處理之前的H2O蒸汽氛圍下的第四退火處 理，所述第四退火處理的溫度為300°C?500°C。
[0026] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點：
[0027] 本發(fā)明的技術(shù)方案中，采用流動性化學(xué)氣相沉積（FCVD)在溝槽內(nèi)填充形成具有流 動性的前驅(qū)材料層，然后采用微波處理處理，使所述前驅(qū)材料層轉(zhuǎn)化為介質(zhì)層。由于微波處 理使前驅(qū)材料以及固化氣體的反應(yīng)活性增強(qiáng)，從而可以提高所述前驅(qū)材料層轉(zhuǎn)變?yōu)榻橘|(zhì)層 的固化效率，從而減少形成的所述介質(zhì)層內(nèi)的雜質(zhì)含量，提高所述介質(zhì)層的隔離性能。
[0028] 本發(fā)明的技術(shù)方案中，采用流動性化學(xué)氣相沉積（FCVD)在溝槽內(nèi)填充形成具有流 動性的前驅(qū)材料層后，還可以對所述前驅(qū)材料層進(jìn)行H2O等離子體處理。將H2O蒸氣等離子 化，更進(jìn)一步增強(qiáng)了 〇與Si結(jié)合的反應(yīng)活性，從而進(jìn)一步提高了所述前驅(qū)材料層被固化轉(zhuǎn) 化成為介質(zhì)層的效率，從而可以避免形成的介質(zhì)層中還有殘留大量的Si-H、Si_N或Si-N-H 而影響最終形成的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的隔離性能。
[0029] 進(jìn)一步的，在對所述前驅(qū)材料層進(jìn)行處理使其轉(zhuǎn)變?yōu)榻橘|(zhì)層之后，對所述介質(zhì)層 進(jìn)行退火處理，進(jìn)一步去除所述介質(zhì)層內(nèi)的雜質(zhì)，并且減少所述介質(zhì)層內(nèi)的缺陷，從而進(jìn)一 步提高所述介質(zhì)層的隔離性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030] 圖1至圖7是本發(fā)明的實施例的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成過程的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0031] 如【背景技術(shù)】中所述，現(xiàn)有技術(shù)對流動性前驅(qū)材料進(jìn)行固化處理的效率較低，所述 淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)中最終形成的介質(zhì)層的性能還有待進(jìn)一步的提高。
[0032] 研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中，一般采用氧氛圍下退火等處理對所述前驅(qū)材層進(jìn)行固化 處理，但是在退火過程中，氧與前驅(qū)材料反應(yīng)形成介質(zhì)層的反應(yīng)速率較慢，通常需要進(jìn)行多 次以及多個溫度氛圍下的退火，才能使氧與前驅(qū)材料充分反應(yīng)形成介質(zhì)層，過程較為復(fù)雜， 需要特別的處理腔室以及足夠的處理時間，才能完成。并且，由于所述固化處理的效率較 低，很容易就因為固化補(bǔ)充分而導(dǎo)致固化后形成的介質(zhì)層的絕緣性能較差，而影響STI的 隔離效果。
[0033] 本發(fā)明的實施例中，采用微波處理或者H2O等離子體處理的方式對所述前驅(qū)材料 進(jìn)行處理，提高了固化效率，從而提高形成的STI的隔離效果。
[0034] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明 的具體實施例做詳細(xì)的說明。
[0035] 請參考圖1，提供半導(dǎo)體襯底100。
[0036] 具體的，所述半導(dǎo)體襯底100的材料包括硅、鍺、鍺化硅、砷化鎵等半導(dǎo)體材料，所 述半導(dǎo)體襯底100可以是體材料也可以是復(fù)合結(jié)構(gòu)如絕緣體上硅等。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可 以根據(jù)半導(dǎo)體襯底100上形成的半導(dǎo)體器件選擇所述半導(dǎo)體襯底100的類型，因此所述半 導(dǎo)體襯底的類型不應(yīng)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實施例中采用體硅作為半導(dǎo)體襯底。
[0037] 請參考圖2,在所述半導(dǎo)體襯底100表面形成掩膜層110,所述掩膜層110內(nèi)具有 開口 112,所述開口 112暴露出部分半導(dǎo)體襯底100的表面。
[0038] 本實施例中，所述掩膜層110包括位于所述半導(dǎo)體襯底100表面的氧化娃層101 和位于所述氧化硅層101表面的氮化硅層102。在本發(fā)明的其他實施例中所述掩膜層110 還可以采用其他合適的掩膜材料。
[0039] 所述氧化硅層101的材料為氧化硅，所述氧化硅層101作為后續(xù)形成氮化硅層102 的緩沖層，具體地說，如果所述氮化硅層102直接形成在所述半導(dǎo)體襯底100上，由于氮化 娃層102的應(yīng)力較大，會在半導(dǎo)體襯底100表面形成位錯，而氧化娃層101形成在半導(dǎo)體 襯底100和氮化硅層102之間，避免了直接在半導(dǎo)體襯底100上形成氮化硅層102會產(chǎn)生 位錯的缺點，并且氧化硅層101還可以作為后續(xù)刻蝕氮化硅層102步驟中的刻蝕停止層。 所述氧化硅層101可以采用濕法氧化或干法氧化工藝形成。所述氧化硅層101的厚度為 5A?1 〇〇A。
[0040] 所述氮化硅層102作為后續(xù)化學(xué)機(jī)械研磨工藝的停止層，所述氮化硅層102的形 成工藝可以為化學(xué)氣相沉積工藝。所述氮化硅層102的厚度為100A?1000A。
[0041] 所述掩膜層110內(nèi)具有開口 112,所述開口 112的形成方法包括：在所述氮化硅層 102表面形成與開口 112對應(yīng)的光刻膠圖形(未示出）；以所述光刻膠圖形為掩膜，采用干法 刻蝕工藝依次刻蝕氮化硅層102和襯墊氧化層101，直至形成開口 201 ;形成所述開口 201 后采用灰化工藝或者化學(xué)試劑去除工藝去除光刻膠圖形。在本實施例中，所述干法刻蝕工 藝為等離子體刻蝕工藝。所述開口 112的寬度為5nm?IOum,所述開口 112的位置定義了 后續(xù)形成的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的位置。
[0042] 請參考圖3,沿所述開口 112刻蝕半導(dǎo)體襯底100,形成溝槽201。
[0043] 沿所述開口112,采用干法刻蝕工藝，以所述圖形化的掩膜層110為掩膜，刻蝕所 述半導(dǎo)體襯底1〇〇。
[0044] 本實施例中，采用等離子體刻蝕工藝刻蝕所述半導(dǎo)體襯底100。后續(xù)在所述溝槽 201內(nèi)填充隔離材料，形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。
[0045] 本實施例中，形成的所述溝槽201的側(cè)壁垂直于半導(dǎo)體襯底100的表面，在本發(fā)明 的其他實施例中，所述溝槽201的側(cè)壁還可以是傾斜或者Σ型的側(cè)壁。
[0046] 請參考圖4,在所述溝槽201內(nèi)壁表面形成襯墊層202。
[0047] 所述襯墊層202的材料為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅，所述襯墊層202的厚度為 20A?100人。
[0048] 所述襯墊層202的材料可以是氧化硅，采用熱氧化工藝形成所述襯墊層202,所述 熱氧化工藝可以是濕法氧化也可以是干法氧化工藝。本實施例中，所述襯墊層202的材料 為氧化硅，采用干法氧化工藝形成所述襯墊層202。具體的，所述干法氧化的氧化氣體為0 2， 流量為IOsccm?5000sccm，反應(yīng)溫度為900°C?1200°C。本實施例中采用干法氧化工藝， 氧化硅的生長速率較慢，可以較好的控制所述襯墊氧化層202的厚度，并且采用干法氧化 工藝，形成的襯墊氧化層202的致密度較高。
[0049] 在本發(fā)明的其他實施例中，也可以采用水蒸汽或者水蒸汽與氧氣的混合氣體作為 氧化氣體，采用熱氧化工藝，形成所述襯墊氧化層。
[0050] 如果直接在所述溝槽201內(nèi)填充介質(zhì)材料形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，所述隔離材料與 溝槽301的側(cè)壁粘附性較差，容易出現(xiàn)空洞，所述襯墊氧化層202與隔離材料的粘附性較 高，可以避免產(chǎn)生空洞。并且，所述襯墊氧化層202還可以避免隔離材料與溝槽201側(cè)壁的 材料晶格不匹配而造成較大應(yīng)力，同時可以修復(fù)在刻蝕形成溝槽201的過程中，對溝槽201 內(nèi)壁表面造成的損傷，提高后續(xù)形成的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的隔離效果。
[0051] 所述襯墊層202的材料還可以是氮化硅或氮氧化硅，所述氮化硅或氮氧化硅可以 采用化學(xué)氣相沉積或等離子體氣相沉積工藝形成。
[0052] 所述襯墊層202還可以保護(hù)所述溝槽201的內(nèi)壁，防止后續(xù)對溝槽內(nèi)填充的前驅(qū) 材料層進(jìn)行處理的過程中，對半導(dǎo)體襯底造成過氧化等問題。
[0053] 請參考圖5,在所述半導(dǎo)體襯底100上形成具有流動性的前驅(qū)材料層300,所述前 驅(qū)材料層300填充滿所述溝槽201 (請參考圖4)。
[0054] 具體的，本實施例采用流動性化學(xué)沉積工藝，形成所述前驅(qū)材料層300。所述流動 性化學(xué)氣相沉積工藝采用的反應(yīng)前驅(qū)物至少包括硅烷、二硅烷、甲基硅烷、二甲基硅烷、三 甲基硅烷、四甲基硅烷、正硅酸乙酯、三乙氧基硅烷、八甲基環(huán)四硅氧烷、四甲基二硅氧烷、 四甲基環(huán)四硅氧烷中、三甲硅烷基胺（TSA)、二甲硅烷基胺（DSA)的一種。還可以使用其他 硅烷胺及其衍生物等反應(yīng)前驅(qū)物。本實施例中采用的反應(yīng)前驅(qū)物為三甲硅烷基胺（TSA)。
[0055] 所述流動性化學(xué)氣相沉積工藝在H2和N2混合氣體、N2、NH3、NH40H、N2H4、NO、N20、 no2、o3、o2、h2o2中的一種或幾種氣體氛圍下進(jìn)行。所述氣體氛圍還可以包括含氫的化合物、 含氧的化合物、或者含氫的化合物和含氧的化合物的組合，例如H2、H2和N2混合氣體、03、02、 Η202、Η20中的一種或多種氣體。所述工藝前驅(qū)物可以被等離子體化。本實施例中采用的工 藝前驅(qū)物為NH3。
[0056] 本實施例中，所述半導(dǎo)體襯底100的溫度在進(jìn)行流動性化學(xué)氣相沉積（FCVD)過程 中被保持在預(yù)定的溫度范圍內(nèi)。本實施例中，保持半導(dǎo)體襯底溫度低于200°C，以使得所述 采用的前驅(qū)材料能流動的填充入溝槽內(nèi)。較低的半導(dǎo)體襯底溫度可以維持前驅(qū)材料在半導(dǎo) 體襯底上及溝槽內(nèi)的流動性和粘度。由于所述形成的前驅(qū)材料層具有可流動性和一定粘 度，所述材料的化學(xué)鍵可以通過后續(xù)的微波處理或等離子體處理轉(zhuǎn)化成不同的化學(xué)鍵或功 能團(tuán)。在本實施例中，所述半導(dǎo)體襯底溫度小于KKTC，可以是30°C或80°C。
[0057] 所述反應(yīng)前驅(qū)物以Isccm?5000sccm的流速進(jìn)入反應(yīng)腔內(nèi)，而氣體以Isccm? IOOOsccm的流速進(jìn)入反應(yīng)腔內(nèi)，反應(yīng)壓力為0.IT?10T。同時還可以在所述反應(yīng)腔內(nèi)通入 Ar、He、Xe等惰性氣體，惰性氣體流速為Isccm?50000sccm。
[0058] 在本發(fā)明的實施例中，所述反應(yīng)前驅(qū)物中含有Si、N和H，所以形成的前驅(qū)材料層 300中含有Si-H、Si-N或Si-N-H等化學(xué)鍵，這些化學(xué)鍵在后續(xù)的處理過程中，會被Si-O-Si 所取代，形成氧化硅。
[0059] 所述前驅(qū)材料層300填充滿所述溝槽201 (請參考圖4)并且覆蓋所述掩膜層110。
[0060] 請參考圖6,對所述前驅(qū)材料層300(請參考圖5)進(jìn)行處理，使所述前驅(qū)材料層300 (請參考圖5)轉(zhuǎn)變成介質(zhì)層301。
[0061] 本實施例中，對所述前驅(qū)材料層300 (請參考圖5)進(jìn)行微波處理，使所述前驅(qū)材料 層300 (請參考圖5)轉(zhuǎn)變成介質(zhì)層301。
[0062] 具體的，所述微波處理在氧氛圍中進(jìn)行，本實施例中，所述微波處理在H2O蒸汽、O3 氣體、O3的水溶液或H2O液體氛圍下進(jìn)行。所述微波處理的微波功率為50W?1000W，微波 處理的溫度為50°C?500°C，微波處理的時間為60s?2h。
[0063] 將形成有所述前驅(qū)材料層300的半導(dǎo)體襯底至于微波處理腔室內(nèi)，再向所述微波 腔室內(nèi)通入H20蒸汽或03中的一種或兩種氣體，使所述氣體充滿腔室，然后在所述氣體 氛圍內(nèi)對前驅(qū)材料層300進(jìn)行微波處理，并且使得所述微波腔室內(nèi)的溫度保持在50°C? 500°C。微波處理可以使得所述前驅(qū)材料層300的材料以及上述微波氣氛中的4〇蒸汽、03氣 體、H2O液體或O3水溶液中化學(xué)鍵能量提高，活性增強(qiáng)，使得所述前驅(qū)材料層300中的Si-H 鍵、Si-N鍵、Si-N-H鍵更容易斷裂，同時微波氣氛中的H-O鍵、0-0鍵也更容易斷裂，氧原子 的能量更高，從而可以促使與周圍的氧原子結(jié)合形成Si-O鍵，是所述前驅(qū)材料層300固化 形成介質(zhì)層301，所述介質(zhì)層301的材料為氧化娃。
[0064] 與現(xiàn)有技術(shù)通過氧氛圍退火相比，本實施例中，通過微波處理，可以使所述氧原子 的能量更高，活性更強(qiáng)，并且所述前驅(qū)材料層中的前驅(qū)材料的能量也更高，其中的Si-H鍵、 Si-N鍵、Si-N-H鍵更容易斷裂使得Si更容易與0結(jié)合形成Si-Ο,從而可以提高固化效率， 從而使所述前驅(qū)材料更容易轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸瑁⑶宜鲛D(zhuǎn)變更徹底，避免形成的介質(zhì)層301 中還有殘留大量的Si-H、Si-N或Si-N-H而影響最終形成的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的隔離性能。
[0065] 在本發(fā)明的另一實施例中，所述處理還可以是H2O等離子體處理。
[0066] 具體的，所述H2O等離子體處理的溫度為25 °C?500°C，所述H2O的流量為 50sccm?20slm，射頻功率100W?1000W。H2O被等離子體化后，反應(yīng)活性增強(qiáng)，所述氧更 易與前驅(qū)材料層中的Si結(jié)合，形成Si-O鍵。
[0067] 并且，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在H2O的環(huán)境中，0更易與Si結(jié)合形成Si-O鍵，原因可能是由 于H原子容易與前驅(qū)材料層表面形成氫鍵吸附，從而使得前驅(qū)材料層表面附近的氧原子濃 度提高，進(jìn)而提高氧與硅結(jié)合的概率，提高形成Si-O鍵的效率，并且本實施例中，將所述H2O 等離子化，更進(jìn)一步增強(qiáng)了 0與Si結(jié)合的反應(yīng)活性，從而進(jìn)一步提高了所述前驅(qū)材料層300 被固化轉(zhuǎn)化成為介質(zhì)層的效率，從而可以避免形成的介質(zhì)層301中還有殘留大量的Si-H、 Si-N或Si-N-H而影響最終形成的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的隔離性能。
[0068] 在對所述前驅(qū)材料層300 (請參考圖5)進(jìn)行處理，形成所述介質(zhì)層301之后，還可 以對所述介質(zhì)層301進(jìn)行退火處理，從而進(jìn)一步退火處理。
[0069] 本實施例中，所述退火處理包括第一退火處理和第二退火處理，并且先進(jìn)行所述 第二退火，然后再進(jìn)行第一退火處理。
[0070] 所述第二退火處理在H2O蒸汽氛圍下進(jìn)行，所述第二退火處理的溫度為300°C? 500°C。在H2O蒸汽氛圍下對介質(zhì)層進(jìn)行進(jìn)一步的第二退火處理，可以進(jìn)一步降低所述介質(zhì) 層中殘留的Si-N、Si-H或Si-N-H鍵，使得介質(zhì)層301的材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)更緊密，密度更加均 勻。
[0071] 本實施例中，在進(jìn)行所述第二退火處理之后，進(jìn)一步對所述介質(zhì)層301進(jìn)行第一 退火處理，對所述介質(zhì)層301進(jìn)行的所述第一退火處理在氮氣或惰性氣體等不含氧的氛圍 下進(jìn)行，所述第一退火處理的溫度為700°C?1000°C。所述第一退火處理的溫度較高，可以 去除介質(zhì)層301的材料中的部分殘留的N、H等雜質(zhì)，修復(fù)所述介質(zhì)層301內(nèi)缺陷，提高所述 介質(zhì)層301的隔離效果。所述第一退火工藝可以修復(fù)介質(zhì)層內(nèi)的結(jié)構(gòu)缺陷，提高Si-O-Si 鍵的強(qiáng)度，同時去除剩余的化學(xué)鍵強(qiáng)度較弱的Si-H、Si-N、Si-N-H等化學(xué)鍵，減少介質(zhì)層內(nèi) 的雜質(zhì)，進(jìn)一步提高所述介質(zhì)層301的均勻性。
[0072] 在本發(fā)明的其他實施例中，也可以只進(jìn)行第一退火處理。
[0073] 請參考圖7,以所述氧化硅層101為停止層，采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝，對所述介質(zhì) 層301進(jìn)行平坦化處理。
[0074] 采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝，去除所述高于所述氧化層101表面的部分介質(zhì)層301 (請 參考圖6)以及位于所述氧化硅層101表面的氮化硅層102(請參考圖6)。
[0075] 采用本實施例中，采用流動性化學(xué)氣相沉積（FCVD)在溝槽內(nèi)填充形成具有流動性 的前驅(qū)材料層，然后采用微波處理或者H20等離子體處理，使所述前驅(qū)材料層轉(zhuǎn)化為介質(zhì) 層。由于微波處理使前驅(qū)材料以及固化氣體的反應(yīng)活性增強(qiáng)，從而可以提高所述前驅(qū)材料 層轉(zhuǎn)變?yōu)榻橘|(zhì)層的固化效率，從而減少形成的所述介質(zhì)層內(nèi)的雜質(zhì)含量，提高所述介質(zhì)層 的隔離性能。
[0076] 并且本實施例中，在對所述前驅(qū)材料層進(jìn)行處理使其轉(zhuǎn)變?yōu)榻橘|(zhì)層之后，對所述 介質(zhì)層進(jìn)行退火處理，進(jìn)一步去除所述介質(zhì)層內(nèi)的雜質(zhì)，并且減少所述介質(zhì)層內(nèi)的缺陷，從 而進(jìn)一步提高所述介質(zhì)層的隔離性能。
[0077] 雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。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)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所 限定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，包括： 提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成有溝槽； 在所述半導(dǎo)體襯底表面形成具有流動性的前驅(qū)材料層，所述前驅(qū)材料層填充滿所述溝 槽； 對所述前驅(qū)材料層進(jìn)行微波處理，使所述前驅(qū)材料層轉(zhuǎn)變成介質(zhì)層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述前驅(qū)材料層 的材料中含有Si-H鍵、Si-N鍵或Si-N-H鍵，所述介質(zhì)層的材料為Si02。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述微波處理在 H20蒸汽、03氣體、H20液體或03的水溶液氛圍下進(jìn)行。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述微波處理的 微波功率為50W?1000W，微波處理的溫度為50°C?500°C，微波處理的時間為60s?2h。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，形成所述前驅(qū)材 料層的方法為流動性化學(xué)氣相沉積工藝。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述流動性化學(xué) 氣相沉積工藝采用的反應(yīng)前驅(qū)物至少包括硅烷、二硅烷、甲基硅烷、二甲基硅烷、三甲基硅 烷、四甲基硅烷、正硅酸乙酯、三乙氧基硅烷、八甲基環(huán)四硅氧烷、四甲基二硅氧烷、四甲基 環(huán)四硅氧烷、三甲硅烷基胺、二甲硅烷基胺中的一種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述流動性化學(xué) 氣相沉積工藝在H2和N2混合氣體、N2、NH3、NH 4OH、N2H4、NO、N20、N02、0 3、02、H202中的一種或 幾種氣體氛圍下進(jìn)行。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，還包括：對前驅(qū)材 料層進(jìn)行微波處理，使所述前驅(qū)材料層轉(zhuǎn)變成介質(zhì)層之后，對所述介質(zhì)層進(jìn)行退火處理。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述退火處理包 括氮氣或惰性氣體氛圍下的第一退火處理，所述第一退火處理的溫度為700°C?1000°C。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述退火處理 還包括第一退火處理之前的H20蒸汽氛圍下的第二退火處理，所述第二退火處理的溫度為 300。。?500。。。
11. 一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，包括： 提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成有溝槽； 在所述半導(dǎo)體襯底表面形成具有流動性的含硅前驅(qū)介質(zhì)層，所述前驅(qū)材料層填充滿所 述溝槽； 對所述前驅(qū)材料層進(jìn)行H2o等離子體處理，使所述前驅(qū)材料層轉(zhuǎn)變成介質(zhì)層。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述前驅(qū)材料 層的材料中含有Si-H鍵、Si-N鍵或Si-N-H鍵，所述介質(zhì)層的材料為Si02。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述H20等離子 體處理的溫度為25°C?500°C，所述H20的流量為50sccm?20slm，射頻功率100W?1000W。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，形成所述前驅(qū) 材料層的方法為流動性化學(xué)氣相沉積工藝。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述流動性化 學(xué)氣相沉積工藝采用的反應(yīng)前驅(qū)物至少包括硅烷、二硅烷、甲基硅烷、二甲基硅烷、三甲基 硅烷、四甲基硅烷、正硅酸乙酯、三乙氧基硅烷、八甲基環(huán)四硅氧烷、四甲基二硅氧烷、四甲 基環(huán)四硅氧烷、三甲硅烷基胺、二甲硅烷基胺中的一種。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述流動性化 學(xué)氣相沉積工藝在H2和N2混合氣體、N2、NH3、NH 4OH、N2H4、NO、N20、N02、0 3、02、H202中的一種 或幾種氣體氛圍下進(jìn)行。
17. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，還包括：所述對 前驅(qū)材料層進(jìn)行H20等離子體處理，使所述前驅(qū)材料層轉(zhuǎn)變成介質(zhì)層之后，對所述介質(zhì)層進(jìn) 行退火處理。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述退火 處理包括氮氣或惰性氣體氛圍下的第三退火處理，所述第三退火處理的溫度為700°C? 1000。。。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述退火處理 還包括第一退火處理之前的H20蒸汽氛圍下的第四退火處理，所述第四退火處理的溫度為 300。。?500。。。
【文檔編號】H01L21/762GK104425343SQ201310382846
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月28日
【發(fā)明者】何永根 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司