半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)(Shallow Trench Isolat1n，簡稱STI)在目前的半導(dǎo)體器件制造中常用于隔離有源區(qū)。圖1至圖3是現(xiàn)有技術(shù)的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0003]請參考圖1，提供襯底100，所述襯底100內(nèi)具有溝槽101。
[0004]請參考圖2,在所述襯底100表面和溝槽101 (如圖1所示)內(nèi)形成填充滿所述溝槽101的隔離膜102。
[0005]請參考圖3，對所述隔離膜102進(jìn)行拋光，制造暴露出所述襯底100表面為止，在所述溝槽101 (如圖1所示)內(nèi)形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)103。
[0006]隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體器件的特征尺寸不斷縮小，而集成度不斷提高，導(dǎo)致所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的尺寸也相應(yīng)減小，相應(yīng)的，用于形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的溝槽深寬比(aspect rat1)不斷增大，容易導(dǎo)致在溝槽101內(nèi)形成的隔離膜102內(nèi)部具有空隙，影響所形成的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)103的隔離性能。因此，為了提高所形成的隔離膜102的質(zhì)量，所述隔離膜102能夠采用高深寬比填孔工藝(HARP,High Aspect Rat1 Process)形成，以滿足更高深寬比溝槽的填充需求，使形成于溝槽101內(nèi)的隔離膜102內(nèi)部的無空隙。
[0007]然而，采用高深寬比工藝形成的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)會后續(xù)形成于襯底內(nèi)或襯底表面的半導(dǎo)體器件產(chǎn)生不良影響，導(dǎo)致所形成的半導(dǎo)體器件的性能降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明解決的問題是提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法，所形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)性能改善。
[0009]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，包括:提供襯底，所述襯底具有第一區(qū)域和第二區(qū)域；在所述襯底的第一區(qū)域內(nèi)形成第一溝槽；在所述襯底的第二區(qū)域內(nèi)形成第二溝槽；在所述第一溝槽和第二溝槽的側(cè)壁和底部表面形成第一襯墊層；對所述第一襯墊層進(jìn)行氮化處理，在所述第一襯墊層內(nèi)摻雜氮離子；在所述氮化處理工藝之后，去除第一區(qū)域的第一襯墊層；在去除第一區(qū)域的第一襯墊層之后，在所述第一溝槽的側(cè)壁和底部表面形成第二襯墊層。
[0010]可選的，在所述氮化處理工藝之前，所述第一襯墊層的材料為氧化硅。
[0011]可選的，所述第一襯墊層的形成工藝為原位蒸汽生成工藝。
[0012]可選的，所述第二襯墊層的材料為氧化硅。
[0013]可選的，所述第二襯墊層的形成工藝為快速熱氧化工藝或原位蒸汽生成工藝。
[0014]可選的，所述氮化處理工藝包括快速熱氮化工藝。
[0015]可選的，所述快速熱氮化工藝包括:氣體包括含氮?dú)怏w，氣體流量為8slm?l2slm，壓力為 6OOtorr ?7OOtorr,溫度為 75(TC?85(TC。
[0016]可選的，所述含氮?dú)怏w包括氨氣。
[0017]可選的，在所述快速熱氮化工藝之后，還包括對所述第一襯墊層進(jìn)行快速熱氧化處理。
[0018]可選的，所述快速熱氧化處理的氣體包括N20、02、H20中的一種或多種，溫度為1000。。?1200。。。
[0019]可選的，去除第一區(qū)域的第一襯墊層的工藝為濕法刻蝕工藝。
[0020]可選的，所述濕法刻蝕工藝的刻蝕液包括氫氟酸、硫酸、雙氧水和水。
[0021]可選的，所述第一溝槽和第二溝槽的形成工藝包括:在襯底表面形成掩膜層，所述掩膜層暴露出部分第一區(qū)域和第二區(qū)域的襯底表面；以所述掩膜層為掩膜，刻蝕所述襯底，在所述襯底的第一區(qū)域內(nèi)形成第一溝槽，在所述襯底的第二區(qū)域內(nèi)形成第二溝槽。
[0022]可選的，在刻蝕所述襯底之后，去除所述第一溝槽和第二溝槽周圍的部分掩膜層，并暴露出第一溝槽和第二溝槽周圍的部分襯底表面。
[0023]可選的，所述掩膜層包括氮化硅層。
[0024]可選的，所述掩膜層還包括位于所述氮化硅層和襯底之間的氧化硅層。
[0025]可選的，還包括:在形成所述第一襯墊層和第二襯墊層之后，在所述第一襯墊層和第二襯墊層表面形成填充滿第一溝槽和第二溝槽的隔離結(jié)構(gòu)。
[0026]可選的，所述隔離結(jié)構(gòu)的材料包括氧化硅。
[0027]可選的，在襯底的第一區(qū)域形成NMOS晶體管；在襯底的第二區(qū)域形成PMOS晶體管。
[0028]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種采用上述任一項方法所形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括:襯底，所述襯底具有第一區(qū)域和第二區(qū)域；位于所述襯底第一區(qū)域內(nèi)的第一溝槽；位于所述襯底第二區(qū)域內(nèi)的第二溝槽；位于所述第二溝槽的側(cè)壁和底部表面的第一襯墊層，所述第一襯墊層內(nèi)摻雜有氮離子；位于所述第一溝槽的側(cè)壁和底部表面的第二襯墊層。
[0029]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(diǎn):
[0030]本發(fā)明的形成方法中，所述襯底具有分別用于形成不同導(dǎo)電類型器件的第一區(qū)域和第二區(qū)域，并且分別在第一區(qū)域的襯底內(nèi)形成第一溝槽，在第二區(qū)域的襯底內(nèi)形成第二溝槽。在所述第一溝槽和第二溝槽的側(cè)壁和底部表面形成第一襯墊層之后，在所述第一襯墊層內(nèi)摻雜氮離子，使所述第一襯墊層與襯底之間的應(yīng)力能夠被釋放，避免所述第一襯墊層降低后續(xù)形成于第二區(qū)域的器件性能。而且，所摻雜的氮離子還能夠提高所述第一襯墊層的阻擋作用，避免襯底內(nèi)摻雜的離子向后續(xù)形成于第二溝槽內(nèi)的隔離結(jié)構(gòu)擴(kuò)散。之后，去除第一區(qū)域的第一襯墊層，并在第一溝槽的側(cè)壁和底部表面形成第二襯墊層，所述第二襯墊層能夠?qū)σr底施加應(yīng)力，所述應(yīng)力能夠提高后續(xù)形成于第一區(qū)域的器件性能。同時，所述第二襯墊層還能夠阻擋襯底內(nèi)的摻雜離子向后續(xù)形成于第一溝槽內(nèi)的隔離結(jié)構(gòu)擴(kuò)散。因此，形成于第一區(qū)域的器件性能得到提高，同時，形成于第二區(qū)域的器件性能也得到提高。
[0031]進(jìn)一步，在所述氮化處理工藝之前，所述第一襯墊層的材料為氧化硅，所述第一襯墊層的形成工藝為原位蒸汽生成(In-Situ Steam Generat1n,簡稱ISSG)工藝。所述原位蒸汽生成工藝所形成的氧化硅層覆蓋能力好，適用于在高深寬比的第一溝槽和第二溝槽內(nèi)形成第一襯墊層，而且能夠使所形成的第一襯墊層厚度均勻，有利于保證所述第一襯墊層的隔離效果。
[0032]進(jìn)一步，所述第二襯墊層的材料為氧化硅，所述第二襯墊層的形成工藝為快速熱氧化工藝或原位蒸汽生成工藝。采用所述快速熱氧化工藝或原位蒸汽生成工藝形成的氧化硅層與襯底之間會產(chǎn)生晶格失配，從而使所述第二襯墊層能夠與襯底之間產(chǎn)生拉應(yīng)力，所述拉應(yīng)力能夠提高用于形成于第一區(qū)域的器件性能。同時，在所述原位蒸汽生成工藝形成第二襯墊層的過程中，能夠使第一區(qū)域內(nèi)，處于第一襯墊層和襯底界面處的氮離子向所述第一襯墊層內(nèi)擴(kuò)散，進(jìn)一步提高第一襯墊層隔離襯底內(nèi)摻雜離子的效果。
[0033]進(jìn)一步，對所述第一襯墊層進(jìn)行氮化處理的工藝包括快速熱氮化工藝，且在所述快速熱氮化工藝之后，還包括對所述第一襯墊層進(jìn)行快速熱氧化處理。所述快速熱氧化處理能夠使所述第一襯墊層更為致密均勻，以此提高所述第一襯墊層的隔離效果。
[0034]進(jìn)一步，所述襯底表面具有掩膜層，所述掩膜層用于作為掩膜刻蝕形成第一溝槽和第二溝槽，在刻蝕所述襯底之后，去除所述第一溝槽和第二溝槽周圍的部分掩膜層，并暴露出第一溝槽和第二溝槽周圍的部分襯底表面。后續(xù)形成的第一襯墊層和第二襯墊層還能夠位于所暴露出的襯底表面，并且使第一溝槽和第二溝槽的側(cè)壁和襯底表面所構(gòu)成的頂角成為圓角，有利于后續(xù)在所述第一溝槽和第二溝槽內(nèi)填充隔離結(jié)構(gòu)的材料，避免因第一溝槽或第二溝槽頂部過早閉合，而在所形成的隔離結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生空穴的問題。
[0035]本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，所述襯底具有第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域和第二區(qū)域的器件導(dǎo)電類型不同，所述第一區(qū)域的襯底內(nèi)具有第一溝槽，所述第二區(qū)域的襯底內(nèi)具有第二溝槽。所述第二溝槽的側(cè)壁和底部表面具有第一襯墊層，所述第一襯墊層內(nèi)摻雜有氮離子，使所述第一襯墊層與襯底之間的應(yīng)力能夠被釋放，避免所述第一襯墊層降低第二區(qū)域的器件性能。而且，所摻雜的氮離子還能夠提高所述第一襯墊層的阻擋作用，避免襯底內(nèi)摻雜的離子向第二溝槽內(nèi)的隔離結(jié)構(gòu)擴(kuò)散。所述第一溝槽的側(cè)壁和底部表面具有第二襯墊層，所述第二襯墊層能夠?qū)σr底施加應(yīng)力，所述應(yīng)力能夠提高第一區(qū)域的器件性能。同時，所述第二襯墊層還能夠阻擋襯底內(nèi)的摻雜離子向第一溝槽內(nèi)的隔離結(jié)構(gòu)擴(kuò)散。因此，形成于第一區(qū)域的器件性能得到提高，同時，形成于第二區(qū)域的器件性能也得到提高。
【附圖說明】
[0036]圖1至圖3是現(xiàn)有技術(shù)的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖4是在襯底內(nèi)形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)和有源區(qū)，并在襯底表面形成柵極結(jié)構(gòu)之后的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖5至圖13是本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]如【背景技術(shù)