一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，其包括：提供襯底，所述襯底上依次形成有襯墊氧化層和氮化硅層，所述襯墊氧化層和氮化硅層內(nèi)形成暴露出襯底的開口；沿開口在所述襯底上形成淺溝槽；形成覆蓋所述淺溝槽的表面的保護(hù)氧化層；形成覆蓋所述保護(hù)氧化層且填充所述淺溝槽的第一氧化層；回刻蝕所述第一氧化層；形成覆蓋部分所述保護(hù)氧化層的補(bǔ)充氧化層；形成覆蓋所述保護(hù)氧化層及補(bǔ)充氧化層的第二氧化層；平坦化第一氧化層、第二氧化層和保護(hù)氧化層直至暴露出所述氮化硅層；去除所述氮化硅層。該方法可以避免因側(cè)壁頂部氧化硅損傷而產(chǎn)生的器件電學(xué)性能的改變，提高STI的絕緣性能，防治器件漏電。
【專利說明】一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體設(shè)計(jì)及制造【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]隨著半導(dǎo)體器件特征尺寸的不斷縮小，器件之間的隔離區(qū)域也隨之要進(jìn)行相應(yīng)的縮小，對(duì)于0.18 μ m以下的元件,大多采用STI (shallow trench isolat1n,淺溝槽隔離)隔離技術(shù)，其工藝步驟主要包括STI的刻蝕、有源區(qū)側(cè)壁氧化硅的生長(zhǎng)、STI內(nèi)氧化硅的填充。而對(duì)于某些高壓器件產(chǎn)品，如STI溝槽較深(>8000埃)，則STI內(nèi)氧化硅的填充很困難，如果只采用一步填充，那么在STI內(nèi)會(huì)有空洞產(chǎn)生，因此對(duì)于該類產(chǎn)品，填充過程被細(xì)化為三個(gè)子步驟，其示意圖如圖1所示，即為第一次填充(b)、回刻蝕(C)、第二次填充(d)。其中回刻蝕步驟將第一步填充后STI內(nèi)的縫隙寬度泡大，從而為第二步填充提供幫助。
[0003]由于STI溝槽的寬度較窄，回刻蝕步驟的腐蝕量如果不夠，會(huì)造成第二步填充的困難和孔洞的產(chǎn)生。如果腐蝕量過大，又會(huì)造成如圖2示意圖所示的有源區(qū)側(cè)壁氧化硅的損傷。如圖3示意圖和圖4照片所示，有源區(qū)側(cè)壁上部的部分氧化硅已經(jīng)被酸泡掉或者變薄(正常區(qū)域370埃，損失處則只有不到300埃)。這一損傷會(huì)造成器件電學(xué)性能的改變，降低STI的絕緣性能，造成器件漏電，影響良率。
[0004]因此，有必要提供一種改進(jìn)的技術(shù)方案來克服上述問題。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種改善有源區(qū)側(cè)壁氧化硅損傷的方法，從而補(bǔ)償濕法腐蝕步驟對(duì)側(cè)壁氧化硅的損傷，使側(cè)壁頂部和底部氧化硅厚度相近，防止頂部區(qū)域漏電。
[0006]為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，其包括:提供襯底，所述襯底上依次形成有襯墊氧化層和氮化硅層，所述襯墊氧化層和氮化硅層內(nèi)形成暴露出襯底的開口 ；
[0007]沿開口在所述襯底上形成淺溝槽；
[0008]形成覆蓋所述淺溝槽的表面的保護(hù)氧化層；
[0009]形成覆蓋所述保護(hù)氧化層且填充所述淺溝槽的第一氧化層；
[0010]回刻蝕所述第一氧化層；
[0011]形成覆蓋部分所述保護(hù)氧化層的補(bǔ)充氧化層；
[0012]形成覆蓋所述保護(hù)氧化層及補(bǔ)充氧化層的第二氧化層；
[0013]平坦化第一氧化層、第二氧化層和保護(hù)氧化層直至暴露出所述氮化硅層；
[0014]去除所述氮化硅層。
[0015]作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述保護(hù)氧化層的形成工藝為熱氧化工藝。
[0016]作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述保護(hù)氧化層的厚度為300埃。
[0017]作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述第一氧化層的形成工藝為高密度等離子體化學(xué)氣相沉積工藝。
[0018]作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述回刻蝕方法為濕法腐蝕。
[0019]作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述濕法腐蝕為采用氫氟酸浸泡的方法。
[0020]作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述補(bǔ)充氧化層的形成工藝為熱氧化工藝。
[0021]作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述熱氧化工藝采用爐管熱生長(zhǎng)方式。
[0022]作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述第二氧化層的形成工藝為高密度等離子體化學(xué)氣相沉積工藝。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，對(duì)于在STI填充步驟中分三步完成，在其中回刻蝕步驟之后，增加了一道形成補(bǔ)充氧化層的步驟，使有源區(qū)側(cè)壁頂部被腐蝕變薄或者裸露的區(qū)域生長(zhǎng)出新的熱氧化硅，從而補(bǔ)償回刻蝕步驟中部分側(cè)壁氧化硅的損傷，最終使側(cè)壁頂部和底部氧化硅厚度達(dá)到接近一致的效果，以防止器件電學(xué)性能改變，降低STI的絕緣性能，避免側(cè)壁頂部區(qū)域漏電。
【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0024]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。其中:
[0025]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的STI技術(shù)中淺溝槽填充工藝示意圖；
[0026]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的STI技術(shù)中淺溝槽填充工藝中，側(cè)壁保護(hù)氧化層缺失部位示意圖；
[0027]圖3為現(xiàn)有技術(shù)中的STI技術(shù)中淺溝槽填充工藝中，側(cè)壁保護(hù)氧化層缺失部位剖面示意圖；
[0028]圖4為圖3中A部位放大示意圖；
[0029]圖5為本發(fā)明中的一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法在一個(gè)實(shí)施例中的流程圖；和，
[0030]圖6為本發(fā)明中的STI技術(shù)中淺溝槽填充工藝示意圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0031]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0032]首先，此處所稱的“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”是指可包含于本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。在本說明書中不同地方出現(xiàn)的“在一個(gè)實(shí)施例中”并非均指同一個(gè)實(shí)施例，也不是單獨(dú)的或選擇性的與其他實(shí)施例互相排斥的實(shí)施例。
[0033]其次，本發(fā)明利用示意圖等進(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(zhǎng)度、寬度及深度的三維空間圖5為本發(fā)明中的一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法在一個(gè)實(shí)施例中的流程圖，圖6為本發(fā)明中的STI技術(shù)中淺溝槽填充工藝示意圖。下面結(jié)合圖6對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，如圖5所示,所述形成方法100包括如下步驟。
[0034]步驟110，提供襯底，所述襯底上依次形成有襯墊氧化層和氮化硅層，所述襯墊氧化層和氮化娃層內(nèi)形成暴露出襯底的開口(未圖不)。
[0035]具體的，所述襯底(未圖示)用于為后續(xù)工藝提供平臺(tái)，所述襯底可以選自N型硅襯底、P型硅襯底、絕緣層上的硅(SOI)等襯底。
[0036]所述襯墊氧化層(未圖示)材料可以為氧化硅，可選用熱氧化工藝形成。所述襯墊氧化層可以為形成所述氮化硅層提供緩沖層。具體的，所述氮化硅層直接形成到襯底上由于應(yīng)力較大會(huì)在襯底表面造成位錯(cuò)，而襯墊氧化層形成在襯底和氮化硅之間，避免了直接在襯底上形成氮化硅層會(huì)產(chǎn)生位錯(cuò)的缺點(diǎn)，并且襯墊氧化層還可以作為后續(xù)去除氮化層步驟中的刻蝕停止層。
[0037]所述氮化娃層(未圖示)可選用HDP (high dense plasma,高密度等離子體化學(xué)氣相沉積)工藝。所述氮化硅層作為后續(xù)平坦化的停止層。
[0038]在所述氮化硅層表面形成與開口對(duì)應(yīng)的光刻膠圖形(未圖示)，以所述光刻膠圖形為掩膜，采用等離子體刻蝕工藝依次刻蝕氮化硅層和襯墊氧化層，直至形成開口，形成開口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。
[0039]步驟120，沿開口在所述襯底上形成淺溝槽(未圖示)。
[0040]具體的，沿開口用等離子體刻蝕工藝形成所述淺溝槽。
[0041]步驟130，結(jié)合圖6中圖1所示，形成覆蓋所述淺溝槽220的表面的保護(hù)氧化層210，由于圖6為剖面示意圖，且后續(xù)與本發(fā)明有關(guān)聯(lián)性的僅為保護(hù)氧化層210的淺溝槽220開口的側(cè)壁部分，因此保護(hù)氧化層210只顯示了淺溝槽220開口的側(cè)壁部分)。
[0042]具體的，所述保護(hù)氧化層210的形成工藝為熱氧化工藝。所述保護(hù)氧化層210的厚度為300埃。所述熱氧化工藝可以選用爐管熱生長(zhǎng)方式。
[0043]以上步驟為STI隔離技術(shù)常用的一種，不過現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)公開了很多STI隔離技術(shù)，這里就不再重復(fù)描述了。需要知曉的是，從本發(fā)明的某個(gè)角度來說，本發(fā)明并不特別關(guān)心以上刻蝕及有源區(qū)側(cè)壁氧化硅的生長(zhǎng)等步驟，只要有淺溝槽220結(jié)構(gòu)并且能形成保護(hù)氧化層210即可。
[0044]步驟140，結(jié)合圖6中圖1I所示，形成覆蓋所述保護(hù)氧化層210且填充所述淺溝槽220的第一氧化層230。
[0045]具體的，所述第一氧化層230的形成工藝為高密度等離子體化學(xué)氣相沉積工藝。
[0046]步驟150，結(jié)合圖6中圖1II所示，回刻蝕所述第一氧化層，此時(shí)部分側(cè)壁的保護(hù)氧化層210缺失或減薄240。
[0047]具體的，所述回刻蝕方法為濕法腐蝕，所述濕法腐蝕可以采用氫氟酸浸泡的方法。
[0048]位于界面的所述第一氧化層230比較疏散，容易受到化學(xué)試劑的侵蝕，形成邊溝。因此在回刻蝕時(shí)，部分所述保護(hù)氧化層210上的第一氧化層230被侵蝕，使所述保護(hù)氧化層210受到化學(xué)試劑的侵蝕以至缺失或減薄240。
[0049]步驟160，結(jié)合圖6中圖1V所示，形成覆蓋部分所述保護(hù)氧化層210的補(bǔ)充氧化層250。
[0050]具體的，形成覆蓋部分所述保護(hù)氧化層210缺失或減薄部位240表面的補(bǔ)充氧化層250。所述補(bǔ)充氧化層250的形成工藝為熱氧化工藝，所述熱氧化工藝可以采用爐管熱生長(zhǎng)方式。
[0051]具體的，在溫度為1100°C下，使氧氣和有源區(qū)側(cè)壁硅發(fā)生反應(yīng)，生成二氧化硅。由于有源區(qū)側(cè)壁頂部的氧化硅已經(jīng)被腐蝕變薄或者裸露，因此氧氣更容易透過殘留的較薄的氧化硅和有源區(qū)側(cè)壁的硅反應(yīng)，而對(duì)于沒有被腐蝕的區(qū)域，側(cè)壁氧化硅很厚，而且STI內(nèi)還有HDP氧化硅覆蓋，因此氧氣無法透過側(cè)壁氧化硅和硅反應(yīng)，因此最終的效果是有源區(qū)側(cè)壁頂部變薄或者裸露的區(qū)域可以生長(zhǎng)出新的熱氧化硅，從而補(bǔ)償了濕法腐蝕步驟部分側(cè)壁氧化硅的損傷。由于側(cè)壁底部不會(huì)生長(zhǎng)新的氧化硅，最終側(cè)壁頂部和底部氧化硅厚度達(dá)到了接近一致的效果。
[0052]步驟170，結(jié)合圖6中圖V所示，形成覆蓋所述保護(hù)氧化層210及補(bǔ)充氧化層250的第二氧化層260。
[0053]具體的，形成覆蓋所述保護(hù)氧化層210及補(bǔ)充氧化層250且填充所述淺溝槽220和所述開口的第二氧化層260，所述第二氧化層260的形成工藝為高密度等離子體化學(xué)氣相沉積工藝。
[0054]步驟180，平坦化第一氧化層230、第二氧化層260和保護(hù)氧化層210直至暴露出所述氮化硅層(未圖示)。
[0055]具體的，通過化學(xué)機(jī)械拋光工藝(CMP)自所述第二氧化層260表面開始磨平所述第二氧化層260、保護(hù)氧化層210和第一氧化層230、直到暴露出所述氮化硅層。
[0056]步驟190，去除所述氮化硅層(未圖示)。
[0057]具體的，去除氮化硅層的工藝可以為化學(xué)試劑去除工藝。
[0058]從另一個(gè)角度來講，步驟180和步驟190的工藝也不屬于本發(fā)明的重點(diǎn)，其可以采用現(xiàn)有的各種工藝完成，因此為了突出本發(fā)明的重點(diǎn)，有關(guān)步驟180和步驟190的具體工藝在本文中并未被詳細(xì)描述。
[0059]所屬領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員應(yīng)該能夠理解的是，本發(fā)明的特點(diǎn)或目的之一在于:對(duì)于STI填充分三步完成的產(chǎn)品，在其中濕法腐蝕子步驟之后，增加一道爐管的熱生長(zhǎng)步驟，使有源區(qū)側(cè)壁頂部被腐蝕變薄或者裸露的區(qū)域生長(zhǎng)出新的熱氧化硅，從而補(bǔ)償濕法腐蝕步驟部分側(cè)壁氧化硅的損傷，最終使側(cè)壁頂部和底部氧化硅厚度最終達(dá)到了接近一致的效果，從而可以避免因側(cè)壁頂部氧化硅損傷而產(chǎn)生的器件電學(xué)性能的改變，提高STI的絕緣性能，防治器件漏電。
[0060]需要指出的是，熟悉該領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】所做的任何改動(dòng)均不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求書的范圍。相應(yīng)地，本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍也并不僅僅局限于前述【具體實(shí)施方式】。
【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，其包括: 提供襯底，所述襯底上依次形成有襯墊氧化層和氮化硅層，所述襯墊氧化層和氮化硅層內(nèi)形成暴露出襯底的開口； 沿開口在所述襯底上形成淺溝槽； 形成覆蓋所述淺溝槽的表面的保護(hù)氧化層； 形成覆蓋所述保護(hù)氧化層且填充所述淺溝槽的第一氧化層； 回刻蝕所述第一氧化層； 形成覆蓋部分所述保護(hù)氧化層的補(bǔ)充氧化層； 形成覆蓋所述保護(hù)氧化層及補(bǔ)充氧化層的第二氧化層； 平坦化第一氧化層、第二氧化層和保護(hù)氧化層直至暴露出所述氮化硅層； 去除所述氮化硅層。
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，所述保護(hù)氧化層的形成工藝為熱氧化工藝。
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，所述保護(hù)氧化層的厚度為300埃。
4.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，所述第一氧化層的形成工藝為高密度等離子體化學(xué)氣相沉積工藝。
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，所述回刻蝕方法為濕法腐蝕。
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，所述濕法腐蝕為采用氫氟酸浸泡的方法。
7.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，所述補(bǔ)充氧化層的形成工藝為熱氧化工藝。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或7所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述熱氧化工藝采用爐管熱生長(zhǎng)方式。
9.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，所述第二氧化層的形成工藝為高密度等離子體化學(xué)氣相沉積工藝。
【文檔編號(hào)】H01L21/762GK104517886SQ201310456823
【公開日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月29日
【發(fā)明者】李健 申請(qǐng)人:無錫華潤(rùn)上華科技有限公司