專(zhuān)利名稱(chēng)：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)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種淺槽隔離(STI)結(jié)構(gòu)的制作方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件的制作工藝中，包括STI結(jié)構(gòu)的制作。STI結(jié)構(gòu)的制作就是在半導(dǎo)體器件襯底上制作的有源區(qū)之間的隔離區(qū)。STI結(jié)構(gòu)的制作方法主要分為三個(gè)步驟進(jìn)行STI 槽的刻蝕、STI材料填充及STI結(jié)構(gòu)平坦化，以下對(duì)現(xiàn)有制作STI結(jié)構(gòu)的方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖1為現(xiàn)有技術(shù)提供的制作淺槽隔離結(jié)構(gòu)的方法流程圖，結(jié)合圖加 圖2d所示的淺槽隔離結(jié)構(gòu)制作剖面示意圖進(jìn)行說(shuō)明，其具體步驟為步驟101、在半導(dǎo)體器件的襯底10上刻蝕，得到STI槽20，如圖加所示；在本步驟之前，半導(dǎo)體器件的襯底10上已經(jīng)采用N型摻雜物和P摻雜物進(jìn)行雙阱摻雜工藝，定義了有源區(qū)域，STI槽20刻蝕在有源區(qū)域之間，作為隔離；在本步驟中，在襯底10上形成有源區(qū)之后，進(jìn)行STI槽20的刻蝕之前，還需要在襯底10表面依次沉積隔離氧化墊101及沉積阻擋氮化物層102，其中，隔離氧化墊101用于保護(hù)后續(xù)有源區(qū)在去掉氮化物層的過(guò)程中免受化學(xué)污染，阻擋氮化物層102用于在后續(xù) STI填充物的沉積過(guò)程中保護(hù)有源區(qū)及在后續(xù)化學(xué)機(jī)械拋光過(guò)程中充當(dāng)拋光的阻擋材料；在本步驟中，STI槽20刻蝕的過(guò)程為在半導(dǎo)體器件的襯底10表面(也就是氮化物層表面)旋涂光刻膠層，然后采用具有STI槽20圖形的掩膜板對(duì)光刻膠層進(jìn)行曝光后再顯影，得到圖案化的光刻膠層，最后，以圖案化的光刻膠層為掩膜，對(duì)半導(dǎo)體器件的襯底10 進(jìn)行刻蝕，得到STI槽20，刻蝕后去除剩余的光刻膠層；在本步驟中，STI槽20的深度根據(jù)制作需要確定，隨著半導(dǎo)體器件的特征尺寸減小，STI槽20的深寬比也越來(lái)越大；步驟102、在STI槽20熱生長(zhǎng)襯墊氧化硅層30，如圖沘所示；在本步驟中，熱生長(zhǎng)襯墊氧化硅層30的過(guò)程為將具有STI槽20的半導(dǎo)體器件放入高溫氧化設(shè)備，然后在該設(shè)備中通入氧氣，在STI槽20的底部和側(cè)壁上生長(zhǎng)一層50 300埃的襯墊氧化硅層30。該襯墊氧化硅層30可以在后續(xù)沉積氧化層40時(shí)阻止沉積的氧化層40中的氧分子向襯底10的有源區(qū)的擴(kuò)散；步驟103、在襯墊氧化硅層30上采用高密度等離子體化學(xué)氣相沉積(HDPCVD)沉積氧化層40，填充滿(mǎn)STI槽20，如圖2c所示；在本步驟中，HDPCVD就是使得等離子體在低壓下以高密度混合氣體的形式直接轟擊在反應(yīng)腔內(nèi)的半導(dǎo)體器件表面，其主要可以在300攝氏度 400攝氏度較低的沉積溫度下，填充高深寬比的STI槽20;在本步驟中，HDPCVD包括兩種或多種氣體參與化學(xué)反應(yīng)，氧氣或臭氧經(jīng)常與含硅氣體，比如TEOS或SiH4混合，并伴有氬氣(Ar)，通入放置有半導(dǎo)體器件的反應(yīng)腔；步驟104、對(duì)半導(dǎo)體器件的襯底10表面進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)處理，去除阻擋氮化物層102，在半導(dǎo)體器件的襯底10上得到STI結(jié)構(gòu)50，采用氫氟酸去除隔離氧化墊101，如圖2d所示。這樣，就在半導(dǎo)體器件的襯底上得到了 STI結(jié)構(gòu)。但是，在步驟104中去除隔離氧化墊101的過(guò)程中，采用了氫氟酸去除時(shí)，其也會(huì)對(duì)是二氧化硅材料的STI結(jié)構(gòu)靠近隔離氧化墊101的拐角部分進(jìn)行刻蝕，造成了 STI結(jié)構(gòu)拐角處出現(xiàn)比較差的缺損現(xiàn)象(Worse Divot)，如圖3所示，嚴(yán)重影響最終形成的STI結(jié)構(gòu)形貌。為了克服這個(gè)缺陷，在步驟102之前，增加進(jìn)行阻擋氮化物層102和隔離氧化墊101 的回退刻蝕的步驟，使得在STI槽20位置處的阻擋氮化物層102和隔離氧化墊101寬度大于STI槽20的寬度，這樣，在去除隔離氧化墊101的過(guò)程中，由于STI槽的寬度大于最終 STI結(jié)構(gòu)的寬度，所以在STI結(jié)構(gòu)靠近隔離氧化墊101的部分雖然進(jìn)行了刻蝕，但是并不是 STI結(jié)構(gòu)的拐角，最終也不會(huì)影響所形成的STI結(jié)構(gòu)形貌(已經(jīng)將刻蝕量考慮在內(nèi)了)。但是，采用這種方式也存在缺陷在步驟103沉積氧化層40，填充滿(mǎn)STI槽20的過(guò)程中，由于阻擋氮化物層102和隔離氧化墊101的回退刻蝕造成阻擋氮化物層102和隔離氧化墊101 與下方的襯底10有臺(tái)階差，所以會(huì)在STI槽20中間出現(xiàn)填充空隙，這使得最終形成的STI 會(huì)出現(xiàn)空隙，影響了半導(dǎo)體器件隔離的效果，嚴(yán)重可以導(dǎo)致半導(dǎo)體器件失效。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種STI的制作方法，采用該方法制作的STI，既避免出現(xiàn)缺損現(xiàn)象，又避免STI結(jié)構(gòu)中間出現(xiàn)空隙。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的一種淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，該方法包括在半導(dǎo)體器件的硅襯底上依次沉積隔離氧化墊及阻擋氮化硅層后，采用光刻工藝和刻蝕工藝在半導(dǎo)體器件的硅襯底上形成淺槽隔離槽；在所述淺槽隔離槽表面生長(zhǎng)襯墊氧化硅層；在所述襯墊氧化硅層沉積一層氮化硅層；在所述氮化硅層表面沉積一層二氧化硅層，填滿(mǎn)所述淺槽隔離槽；采用干法刻蝕二氧化硅層的高度到淺槽隔離結(jié)構(gòu)的高度后，依次去除阻擋氮化硅層上的氮化硅層及襯墊氧化硅層后，采用化學(xué)機(jī)械拋光硅襯底表面后，得到淺槽隔離結(jié)構(gòu)， 去除隔離氧化墊。所述干法刻蝕二氧化硅層的高度保證后續(xù)柵極材料沉積后表面平整。所述生長(zhǎng)襯墊氧化硅層的厚度為15 25埃。所述氮化硅層的厚度為290埃 310埃。所述二氧化硅層的厚度為290埃 310埃。由上述技術(shù)方案可見(jiàn)，本發(fā)明在制作STI過(guò)程中，不增加進(jìn)行阻擋氮化物層102和隔離氧化墊101的回退刻蝕步驟，而是在形成STI槽后，采用氧氮氧結(jié)構(gòu)填充STI槽，然后采用干法刻蝕氧氮氧結(jié)構(gòu)中上層的二氧化硅層到STI結(jié)構(gòu)高度，然后再去除氧氮氧結(jié)構(gòu)中的氮化硅層及下層的二氧化硅層與氮化物層102齊平，最后再去除阻擋氮化物層102和隔離氧化墊101，得到STI結(jié)構(gòu)。由于所得到的STI結(jié)構(gòu)采用了氧氮氧結(jié)構(gòu)，所以在STI拐角附近只具有一層很薄的上層二氧化硅層，如果在去除隔離氧化墊101時(shí)刻蝕該上層二氧化硅層出現(xiàn)比較輕微的缺損現(xiàn)象，也會(huì)被后續(xù)在其上形成的柵氧化層填平，而STI中的氮化硅層不受氫氟酸的影響出現(xiàn)缺損，從而制作的STI結(jié)構(gòu)既避免出現(xiàn)缺損現(xiàn)象，又避免出現(xiàn)空隙。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)提供的制作STI結(jié)構(gòu)的方法流程圖；圖加 圖2d為現(xiàn)有技術(shù)的STI結(jié)構(gòu)制作剖面示意圖；圖3為拐角出現(xiàn)缺損現(xiàn)象的STI結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖4為本發(fā)明提供的制作STI結(jié)構(gòu)的方法流程圖；圖fe 圖5g為本發(fā)明提供的STI結(jié)構(gòu)制作剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明為了保證所制作的STI結(jié)構(gòu)具有符合要求的形貌，也就是中間不出現(xiàn)空隙，所以在制作STI結(jié)構(gòu)過(guò)程中不采用現(xiàn)有技術(shù)的阻擋氮化物層102和隔離氧化墊101的回退刻蝕步驟。為了保證制作的STI結(jié)構(gòu)避免出現(xiàn)很差的缺損現(xiàn)象，在后續(xù)的柵極制作工藝中無(wú)法被柵氧化層填平，更改了 STI結(jié)構(gòu)的材料，即在形成STI槽后，采用氧氮氧結(jié)構(gòu)填充STI槽，然后采用干法刻蝕氧氮氧結(jié)構(gòu)中上層的二氧化硅層到STI結(jié)構(gòu)高度，然后再去除氧氮氧結(jié)構(gòu)中的氮化硅層及下層的二氧化硅層與氮化物層102齊平，最后再去除阻擋氮化物層102和隔離氧化墊101，得到STI結(jié)構(gòu)。由于所得到的STI結(jié)構(gòu)采用了氧氮氧結(jié)構(gòu)，所以在STI拐角附近只具有一層很薄的上層二氧化硅層，如果在去除隔離氧化墊101時(shí)刻蝕該上層二氧化硅層出現(xiàn)比較輕微的缺損現(xiàn)象，也會(huì)被后續(xù)在其上形成的柵氧化層填平，而 STI中的氮化硅層不受氫氟酸的影響出現(xiàn)缺損，從而制作的STI結(jié)構(gòu)出現(xiàn)缺損現(xiàn)象。圖4為本發(fā)明提供的制作STI結(jié)構(gòu)的方法流程圖，結(jié)合圖fe 圖5g所示的本發(fā)明提供的STI結(jié)構(gòu)制作剖面示意圖。進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。方法的具體步驟為步驟401、在半導(dǎo)體器件的襯底10上刻蝕，得到STI槽20，如圖fe所示；在本步驟之前，半導(dǎo)體器件的襯底10上已經(jīng)采用N型摻雜物和P摻雜物進(jìn)行雙阱摻雜工藝，定義了有源區(qū)域，STI槽20刻蝕在有源區(qū)域之間，作為隔離；在本步驟中，在襯底10上形成有源區(qū)之后，進(jìn)行STI槽20的刻蝕之前，還需要在襯底10表面依次沉積隔離氧化墊101及沉積阻擋氮化物層102，其中，隔離氧化墊101用于保護(hù)后續(xù)有源區(qū)在去掉氮化物層的過(guò)程中免受化學(xué)污染，阻擋氮化物層102用于在后續(xù) STI填充物的沉積過(guò)程中保護(hù)有源區(qū)及在后續(xù)化學(xué)機(jī)械拋光過(guò)程中充當(dāng)拋光的阻擋材料；在本步驟中，STI槽20刻蝕的過(guò)程為在半導(dǎo)體器件的襯底10表面(也就是氮化物層表面)旋涂光刻膠層，然后采用具有STI槽20圖形的掩膜板對(duì)光刻膠層進(jìn)行曝光后再顯影，得到圖案化的光刻膠層，最后，以圖案化的光刻膠層為掩膜，對(duì)半導(dǎo)體器件的襯底10 進(jìn)行刻蝕，得到STI槽20，刻蝕后去除剩余的光刻膠層；在本步驟中，STI槽20的深度根據(jù)制作需要確定，隨著半導(dǎo)體器件的特征尺寸減小，STI槽20的深寬比也越來(lái)越大；步驟402、在STI槽20熱生長(zhǎng)襯墊氧化硅層30，如圖釙所示；
在本步驟中，熱生長(zhǎng)襯墊氧化硅層30的過(guò)程為將具有STI槽20的半導(dǎo)體器件放入高溫氧化設(shè)備，然后在該設(shè)備中通入氧氣，在STI槽20的底部和側(cè)壁上生長(zhǎng)一層50 300埃的襯墊氧化硅層30。該襯墊氧化硅層30可以在后續(xù)沉積氧化層40時(shí)阻止沉積的氧化層40中的氧分子向襯底10的有源區(qū)的擴(kuò)散；在本步驟中，襯墊氧化硅層30的厚度為15 25埃；步驟403、在襯墊氧化硅層30表面上采用化學(xué)氣相沉積CVD沉積氮化硅層40’，如圖5c所示；在本步驟中，沉積氮化硅層40，的厚度為290埃 310埃；步驟404、在氮化硅層40’表面沉積二氧化硅層50’，保證填充滿(mǎn)STI槽20，如圖 5d所示；在本步驟中，沉積的二氧化硅層50，的厚度為290埃 310埃；步驟405、采用干法刻蝕二氧化硅層50’，使得其在STI槽中的高度保證后續(xù)柵極材料沉積后表面平整，如圖5e所示；在本步驟中，也就是將二氧化硅層50’刻蝕到STI結(jié)構(gòu)的高度；步驟406、刻蝕掉氮化硅層40’至氮化硅層102上的襯墊氧化硅層30表面；步驟407、去除在氮化硅層102上的襯墊氧化硅層30后，對(duì)氮化硅層102采用CMP 方式刻蝕掉，形成STI結(jié)構(gòu)，如圖5f所示；步驟408、去除隔離氧化墊101，如圖5g所示；在本步驟中，采用氫氟酸去除，在去除時(shí)，也會(huì)對(duì)STI結(jié)構(gòu)中的二氧化硅層50’去除，但是由于STI結(jié)構(gòu)拐角處的二氧化硅層50’比較薄且氮化硅層40’不會(huì)被氫氟酸去除， 即使去除一些也不會(huì)形成很差的缺陷現(xiàn)象，而是沒(méi)有或者有輕微的缺陷現(xiàn)象，在有輕微的缺陷現(xiàn)象時(shí)也可以在后續(xù)制作柵極的工藝中氧化柵氧層時(shí)填平，對(duì)最終得到的器件性能不會(huì)影響。以上舉較佳實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，該方法包括在半導(dǎo)體器件的硅襯底上依次沉積隔離氧化墊及阻擋氮化硅層后，采用光刻工藝和刻蝕工藝在半導(dǎo)體器件的硅襯底上形成淺槽隔離槽； 在所述淺槽隔離槽表面生長(zhǎng)襯墊氧化硅層； 在所述襯墊氧化硅層沉積一層氮化硅層； 在所述氮化硅層表面沉積一層二氧化硅層，填滿(mǎn)所述淺槽隔離槽； 采用干法刻蝕二氧化硅層的高度到淺槽隔離結(jié)構(gòu)的高度后，依次去除阻擋氮化硅層上的氮化硅層及襯墊氧化硅層后，采用化學(xué)機(jī)械拋光硅襯底表面后，得到淺槽隔離結(jié)構(gòu)，去除隔離氧化墊。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述干法刻蝕二氧化硅層的高度保證后續(xù)柵極材料沉積后表面平整。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述生長(zhǎng)襯墊氧化硅層的厚度為15 25埃。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述氮化硅層的厚度為290埃 310埃。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述二氧化硅層的厚度為290埃 310埃。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，該方法包括在半導(dǎo)體器件的硅襯底上依次沉積隔離氧化墊及阻擋氮化硅層后，采用光刻工藝和刻蝕工藝在半導(dǎo)體器件的硅襯底上形成淺槽隔離槽；在所述淺槽隔離槽表面生長(zhǎng)襯墊氧化硅層；在所述襯墊氧化硅層沉積一層氮化硅層；在所述氮化硅層表面沉積一層二氧化硅層，填滿(mǎn)所述淺槽隔離槽；采用干法刻蝕二氧化硅層的高度到淺槽隔離結(jié)構(gòu)的高度后，依次去除阻擋氮化硅層上的氮化硅層及襯墊氧化硅層后，采用化學(xué)機(jī)械拋光硅襯底表面后，得到淺槽隔離結(jié)構(gòu)，去除隔離氧化墊。采用該方法制作的STI，既避免出現(xiàn)缺損現(xiàn)象，又避免STI結(jié)構(gòu)中間出現(xiàn)空隙。
文檔編號(hào)H01L21/762GK102376621SQ201010253790
公開(kāi)日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2010年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月9日
發(fā)明者寧振佳 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司