專利名稱：淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)，尤其涉及一種淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法。
背景技術(shù)：
淺槽P禺離(shallow trench isolation, STI)是在襯底(substrate)上 制作晶體管有源區(qū)之間隔離區(qū)的一種工藝。
現(xiàn)有技術(shù)中淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法是參見圖1A,在襯底ll上生長(zhǎng)一層 襯墊氧化層12 (pad oxide),在村墊氧化層12上淀積硬掩膜層(hard mask) 13,通過光刻制作出圖形，然后通過干刻蝕(dry etch)依次對(duì)硬掩膜層13、 襯墊氧化層12和襯底11進(jìn)行刻蝕，直至在襯底11中刻蝕出淺溝槽14。
之后，參見圖IB,在硬掩膜層13、淺溝槽14的側(cè)壁和淺溝槽14的底面上 生長(zhǎng)一層薄的氧化膜15，再淀積氧化層16填充淺溝槽14,淀積氧化層16的工 藝?yán)绮捎酶呙芏鹊入x子體化學(xué)氣相淀積(High Density Plasma Chemical Vapor D印osition， HDPCVD)工藝，氧化膜15的材料和氧化層16的材料通常 都為二氧化硅。
參見圖1C,通過沖M成化學(xué)平坦化(chemical mechanical planarization, CMP)技術(shù)拋光硬掩膜層13表面上的氧化層16和氧化膜15，直至露出硬掩膜層 13，在機(jī)械化學(xué)平坦化過程中，填入淺溝槽14中的氧化層16的表面也被拋光 掉一層。
參見圖1D(由于氧化膜15和氧化層16的材料相同，在圖ID中不再區(qū)分這 兩層，統(tǒng)一用絕緣隔離層17表示)，接著去除硬掩膜層13，去除硬掩膜層13的 工藝?yán)绮捎脻穹涛g，去除硬掩膜層13的過程中，淺溝槽14中的絕緣隔離 層17和硬掩膜層13底下的襯墊氧化層12均不與用于去除硬掩膜層13的化學(xué) 物反應(yīng)，硬掩膜層13被完全去除掉后，襯墊氧化層12的表面與淺溝槽14中的 絕緣隔離層17的表面形成一個(gè)"凸臺(tái)，，結(jié)構(gòu)，且淺溝槽14中的絕緣隔離層17的表面略高于襯墊氧化層12的表面。
之后，參見圖1E,去除襯墊氧化層12,完成淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作，其中， 去除襯墊氧化層12的工藝?yán)缈刹捎脻穹涛g工藝。
從圖1E中可以看出，采用現(xiàn)有的方法制作的淺槽隔離結(jié)構(gòu)，其頂部具有尖 角18，尖角18處容易產(chǎn)生漏電流，從而增加了有源區(qū)之間漏電的機(jī)會(huì)，影響了 器件的可靠性。此外，由于襯墊氧化層12的材料與淺溝槽14中的絕緣隔離層 17的材料通常都是二氧化硅，因此在去除襯墊氧化層12的過程中，淺溝槽14 中的絕緣隔離層17也會(huì)被刻蝕掉一部分，這樣在淺溝槽14的頂部尖角18與絕 緣隔離層17的交界處會(huì)形成氧化谷(oxide recess) 19,造成淺槽隔離結(jié)構(gòu)頂 端凹陷。在后續(xù)的生長(zhǎng)柵氧化層的過程中，該頂端凹陷將導(dǎo)致柵氧化層厚度不 均，使氧化谷19處的柵氧化層變薄，影響半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種戌槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，以解決淺槽隔離結(jié) 構(gòu)頂部尖角及頂端凹陷的問題。
為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明提供一種淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法包括以下 步驟在襯底的表面上依次形成襯墊氧化層、多晶硅緩沖掩膜層和硬掩膜層； 依次刻蝕村墊氧化層、多晶硅緩沖掩膜層和硬掩膜層以形成一開口；在所述硬 掩膜層的表面以及所述開o內(nèi)淀積氧化層；通過刻蝕去除硬掩膜層表面的氧化
層和襯底表面的部分氧化層，在所述開口的兩側(cè)形成自對(duì)準(zhǔn)側(cè)墻；以所迷自對(duì) 準(zhǔn)側(cè)墻為掩蔽，在村底中刻蝕出淺溝槽；去除所述自對(duì)準(zhǔn)側(cè)墻，4吏所述淺溝槽 的頂部尖角得以充分暴露；在所述淺溝槽內(nèi)生成線性氧化物，使所述淺溝槽的 頂部尖角被充分圓化，同時(shí)所述淺溝槽兩側(cè)的部分多晶硅緩沖掩膜層被線形氧 化物氧化，形成自對(duì)準(zhǔn)犧牲氧化物；在所述淺溝槽內(nèi)填充絕緣介質(zhì)；去除硬掩 膜層和多晶硅緩沖掩膜層，以暴露出自對(duì)準(zhǔn)犧牲氧化物；去除村底上的襯墊氧 化層，形成淺槽隔離結(jié)構(gòu)。
上述淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其中，所述多晶硅緩沖掩膜層的厚度為300 埃-8Q0埃。
上述淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其中，所述硬掩膜層為氮化硅層。上述淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其中，在所述硬掩膜層的表面以及開口內(nèi)淀積的氧化層的厚度為500埃~ 1000埃。上述淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其中，采用各項(xiàng)異性干法刻蝕去除氧化層， 在所述開口的兩側(cè)形成自對(duì)準(zhǔn)側(cè)墻，該各項(xiàng)異性的干法刻蝕的縱向刻蝕速率比 橫向刻蝕速率大。上述淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其中，采用各項(xiàng)同性濕法刻蝕去除所述自 對(duì)準(zhǔn)側(cè)墻。上述淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其中，采用干氧化在所述戌溝槽內(nèi)生成線 性氧化物，該線性氧化物用于圓滑淺溝槽的頂部尖角，同時(shí)，在干氧化過程中， 氧與淺溝槽兩側(cè)的部分多晶硅緩沖掩膜層反應(yīng)，形成自對(duì)準(zhǔn)犧牲氧化物。本發(fā)明的淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，通過形成自對(duì)準(zhǔn)側(cè)墻，以側(cè)墻為掩蔽 刻蝕出淺溝槽后再去除側(cè)墻，使STI淺溝槽的頂部尖角充分棵露出來，有利后 續(xù)STI淺溝槽的頂部尖角的圓滑化；采用干氧化生長(zhǎng)線性氧化物，使STI淺溝 槽的頂部尖角圓滑化，降低了半導(dǎo)體器件有源區(qū)之間漏電機(jī)會(huì)，提高了半導(dǎo)體 器件的電學(xué)性能。此外，通過淀積一層多晶硅緩沖掩膜層，在干氧化生長(zhǎng)線性 氧化物的過程中，使部分多晶硅緩沖掩膜層被氧化生成自對(duì)準(zhǔn)犧牲氧化物，該 自對(duì)準(zhǔn)犧牲氧化物在去除襯墊氧化層過程中有效阻止了氧化谷的形成，避免高 壓柵氧化層在去除襯墊氧化層過程中變薄，進(jìn)一步提高了半導(dǎo)體器件的電學(xué)性 能。


本發(fā)明的淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法由以下的實(shí)施例及附圖給出。圖U 圖1E是現(xiàn)有技術(shù)淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法各步驟的截面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2A-圖2K是本發(fā)明淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法各步驟的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合圖2A~圖2K對(duì)本發(fā)明的淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法作進(jìn)一步的詳 細(xì)描述。6本實(shí)施例的淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法包括以下步驟步驟1,在襯底2的表面上依次形成襯墊氧化層41、多晶硅緩沖掩膜層 (poly-buffered mask) 42和硬掩膜層(hard mask) 43，如圖2A所示；所述襯墊氧化層41通常是采用熱氧化工藝形成的氧化硅層或者采用高密度 等離子體化學(xué)氣相沉積(High Density Plasma Chemical Vapor Deposition, HDPCVD)工藝形成的氧化硅層，所述硬掩膜層例如是采用化學(xué)氣相沉積工藝形 成的氮化硅層；所述多晶硅緩沖掩膜層42的厚度約為300埃~ 800埃；步驟2,去除淺槽隔離結(jié)構(gòu)STI所對(duì)應(yīng)的區(qū)域上的襯墊氧化層41、多晶硅 緩沖掩膜層42和石更掩膜層43，在該區(qū)域上形成一開口 51,如圖2B所示；該步驟的工藝通常采用干法刻蝕；步驟3,在硬掩膜層43的表面以及開口 51內(nèi)(開口 51的兩側(cè)壁及開口 51 的底面上)淀積氧化層44,如圖2C所示； 所述氧化層44為二氧化硅；該步驟采用低壓化學(xué)氣相淀積方法制備二氧化硅，具體做法是低壓650 ~ 750。C下，熱分解正硅酸乙酯TEOS;所述氧化層44的厚度約為500埃~ 1000埃；步驟4，去除硬掩膜層43表面的氧化層44和襯底2表面的部分氧化層44, 在所述開口 51的兩側(cè)形成自對(duì)準(zhǔn)側(cè)墻52 (self-aligned spacer),如圖2D所 示；去除氧化層44的工藝?yán)绮捎酶黜?xiàng)異性的干法刻蝕，且縱向刻蝕速率比牙黃 向刻蝕速率大，因此，當(dāng)硬掩膜層43的表面和開口 51的底面上的氧化層44被 完全刻蝕掉時(shí)，開口 51的兩側(cè)壁的氧化層44沒有被完全刻蝕掉，在開口 51的 兩側(cè)形成自對(duì)準(zhǔn)側(cè)墻52，該側(cè)墻52用作下一步驟STI淺溝槽刻蝕的掩膜層；步驟5，以步驟4形成的側(cè)墻52為掩蔽，在襯底2中刻蝕出STI淺溝槽3, 如圖2E所示；刻蝕出STI淺溝槽3的工藝通常采用干法刻蝕；步驟6,去除所述自對(duì)準(zhǔn)側(cè)墻52，此時(shí)淺溝槽頂部尖角32得以充分暴露， 如圖2F所示;該步驟中采用各項(xiàng)同性濕法刻蝕去除自對(duì)準(zhǔn)側(cè)墻52，由于濕法刻蝕具有才黃 向腐蝕作用，因此在去除自對(duì)準(zhǔn)側(cè)墻52的同時(shí)，部分^H"墊氧化層41也^皮;橫向 刻蝕掉，從而在開口 51兩側(cè)、多晶硅緩沖掩膜層42與襯底2之間各形成一底 切(undercut) 31;步驟7，在所述淺溝槽14內(nèi)及上述底切31的位置生成線性氧化物33,充 分暴露的淺溝槽14頂部尖角32在這個(gè)過程中得以被充分圓化，同時(shí)底切31之 上的部分多晶硅緩沖掩膜層42被線形氧化物氧化，形成自對(duì)準(zhǔn)犧牲氧化物34 (self-aligned sacrificial oxide),如圖2G所示；生成線性氧化物33的工藝?yán)缜а趸L(zhǎng)線性氧化物，該線性氧化物的作 用是圓滑化(corner rounding) STI淺溝槽3的頂部尖角32，且填充至底切31 的位置，與襯墊氧化層41相連接，同時(shí)，在干氧化過程中，氧與底切31之上 的部分多晶硅緩沖掩膜層42反應(yīng)，在開口 51兩側(cè)生成自對(duì)準(zhǔn)犧牲氧化物34;步驟8,淀積絕緣介質(zhì)填充STI淺溝槽3，該絕緣介質(zhì)層45填充STI淺溝 槽3且覆蓋在硬掩膜層43表面上，如圖2H所示；淀積絕緣介質(zhì)的工藝?yán)绮捎酶呙芏鹊入x子體化學(xué)氣相淀積(HDPCVD)工藝 所述絕緣介質(zhì)為二氧化硅；步驟9，采用機(jī)械化學(xué)平坦化技術(shù)拋光步驟8淀積的絕緣介質(zhì)層45,直至 露出硬掩膜層43,如圖21所示；步驟10，去除硬掩膜層43和多晶硅緩沖掩膜層42,如圖2J所示；該步驟的工藝通常采用濕法刻蝕，去除硬掩膜層43和多晶硅緩沖掩膜層42 后，自對(duì)準(zhǔn)犧牲氧化物34顯露出來；步驟ll,去除襯墊2上的襯墊氧化層41，形成淺槽隔離結(jié)構(gòu)，如圖2K所示5該步驟的工藝通常采用濕法刻蝕，由于自對(duì)準(zhǔn)犧牲氧化物的存在，在刻蝕 襯墊氧化層的過程中，STI淺溝槽的頂角與氧化層的交界處不會(huì)產(chǎn)生氧化谷，而 且，該步驟形成淺槽隔離結(jié)構(gòu)是具有圓滑化頂角的淺槽隔離結(jié)構(gòu)，能降低半導(dǎo) 體器件有源區(qū)之間漏電機(jī)會(huì)，提高了半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能，能滿足半導(dǎo)體器 件關(guān)鍵尺寸不斷縮小所帶來的技術(shù)要求。
權(quán)利要求
1、一種淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，包括以下步驟在襯底的表面上依次形成襯墊氧化層、多晶硅緩沖掩膜層和硬掩膜層；依次刻蝕襯墊氧化層、多晶硅緩沖掩膜層和硬掩膜層以形成一開口；在所述硬掩膜層的表面以及所述開口內(nèi)淀積氧化層；通過刻蝕去除硬掩膜層表面的氧化層和襯底表面的部分氧化層，在所述開口的兩側(cè)形成自對(duì)準(zhǔn)側(cè)墻；以所述自對(duì)準(zhǔn)側(cè)墻為掩蔽，在襯底中刻蝕出淺溝槽；去除所述自對(duì)準(zhǔn)側(cè)墻，使所述淺溝槽的頂部尖角得以充分暴露；在所述淺溝槽內(nèi)生成線性氧化物，使所述淺溝槽的頂部尖角被充分圓化，同時(shí)所述淺溝槽兩側(cè)的部分多晶硅緩沖掩膜層被線形氧化物氧化，形成自對(duì)準(zhǔn)犧牲氧化物；在所述淺溝槽內(nèi)填充絕緣介質(zhì)；去除硬掩膜層和多晶硅緩沖掩膜層，以暴露出自對(duì)準(zhǔn)犧牲氧化物；去除襯底上的襯墊氧化層，形成淺槽隔離結(jié)構(gòu)。
2、 如權(quán)利要求l所述的淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述多晶硅緩 沖掩膜層的厚度為300埃-800埃。
3、 如權(quán)利要求l所述的淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述硬掩膜層 為氮化硅層。
4、 如權(quán)利要求l所述的淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，在所述硬掩膜 層的表面以及所述開口內(nèi)淀積的氧化層的厚度為500埃~ 1000埃。
5、 如權(quán)利要求l所迷的淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，采用干法刻蝕 去除氧化層，在所述開口的兩側(cè)形成自對(duì)準(zhǔn)側(cè)墻，所述干法刻蝕的縱向刻蝕速 率比橫向刻蝕速率大。
6、 如權(quán)利要求l所述的淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，采用濕法刻蝕 去除所述自對(duì)準(zhǔn)側(cè)墻。
7、 如權(quán)利要求l所述的淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，采用干氧化在 所述淺溝槽內(nèi)生成線性氧化物，該線性氧化物用于圓滑淺溝槽的頂部尖角，同時(shí)，在干氧化過程中，氧與淺溝槽兩側(cè)的部分多晶硅緩沖掩膜層反應(yīng)，形成自 對(duì)準(zhǔn)犧牲氧化物。
全文摘要
本發(fā)明的淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法包括以下步驟在襯底的表面上依次形成襯墊氧化層、多晶硅緩沖掩膜層和硬掩膜層；依次刻蝕襯墊氧化層、多晶硅緩沖掩膜層和硬掩膜層以形成一開口；淀積氧化層，并通過刻蝕去除部分氧化層，在所述開口的兩側(cè)形成自對(duì)準(zhǔn)側(cè)墻；以所述自對(duì)準(zhǔn)側(cè)墻為掩蔽，在襯底中刻蝕出淺溝槽；去除所述自對(duì)準(zhǔn)側(cè)墻，此時(shí)淺溝槽的頂部尖角得以充分暴露；在所述淺溝槽內(nèi)生成線性氧化物，所述淺溝槽的頂部尖角在這個(gè)過程中得以被充分圓化，同時(shí)部分多晶硅緩沖掩膜層被線形氧化物氧化，并形成自對(duì)準(zhǔn)犧牲氧化物；在所述淺溝槽內(nèi)填充絕緣介質(zhì)；去除硬掩膜層、多晶硅緩沖掩膜層和襯墊氧化層，形成淺槽隔離結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H01L21/02GK101673703SQ200910196128
公開日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2009年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月22日
發(fā)明者亮 易 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司