專利名稱：淺溝槽隔離形成方法以及半導(dǎo)體器件制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種淺溝槽隔離形成方法、以及采用了該淺溝槽隔離形成方法的半導(dǎo)體器件制造方法。
背景技術(shù)：
完整的電路是由分離的器件通過特定的電學(xué)通路連接起來的，因此在集成電路制造中必須能夠把器件隔離開來，這些器件隨后還要能夠互連以形成所需要的特定的電路結(jié)構(gòu)。隔離不好會造成漏電、擊穿低、閂鎖效應(yīng)等。因此隔離技術(shù)是集成電路制造中一項關(guān)鍵技術(shù)。 隨著器件向深亞微米發(fā)展，由于傳統(tǒng)的區(qū)域氧化法(local oxidation ofsilicon, LOCOS)結(jié)構(gòu)存在應(yīng)力和鳥嘴問題，并存在場氧減薄效應(yīng)，于是出現(xiàn)了淺溝槽隔離(shallow trench isolation, STI)技術(shù),在0. 25 μ m及以下技術(shù)節(jié)點中，淺溝槽隔離技術(shù)被廣泛采用。典型的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)包括形成于襯底的溝槽以及填充于溝槽中的絕緣介質(zhì)，其中絕緣介質(zhì)一般為氧化硅。淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)制造過程中一般要用到高密度等離子體化學(xué)氣相沉積(HDPCVD, High Density Plasma Chemical Vapor Deposition)工藝。由于高密度等離子體化學(xué)氣相沉積工藝具有濺射與淀積兩個功能，因此在進行淀積的同時，也會進行將淀積物剝離的濺射作用。到了 65nm技術(shù)節(jié)點以下，HDPCVD制程幾乎已經(jīng)沒有什么工藝窗口來滿足無空洞填充和無硅損傷的近乎苛刻的要求了。為此應(yīng)用材料公司提出了一種高深寬比工藝(HighAspect Ratio Process, HARP),該工藝為不含等離子體的次大氣壓化學(xué)氣相沉積工藝,具有較高的填充能力。然而，該制程對所填充的淺溝槽結(jié)構(gòu)具有一定的要求，其中之一就是淺溝槽邊緣要具有一定的傾角，通常需要小余87度。具體地說，圖I至圖3示意性地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的淺溝槽隔離形成方法的各個步驟。如圖I所示，首先在襯底I上依次沉積氧化硅層2和氮化硅層3 ;然后，在氮化硅層3上布置光刻膠層4并形成光刻膠層4的圖案；此后，利用形成圖案的光刻膠層4來刻蝕出淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。其中，對于上述高深寬比工藝，淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)Tl的側(cè)壁與水平面的夾角al需要小于87度。具有一定傾角要求的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，對于淺溝槽隔離干法蝕刻工藝的要求較高，在淺溝槽隔離深度及其均勻度、淺溝槽隔離邊緣傾角等多項工藝指標(biāo)要求中難以兼顧，通常需要多次不斷的調(diào)整工藝參數(shù)來實驗，并且在生產(chǎn)過程中需要精心的維護。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在上述缺陷，提供一種能夠使淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的側(cè)壁與水平面的夾角小于87度的淺溝槽隔離形成方法、以及采用了該淺溝槽隔離形成方法的半導(dǎo)體器件制造方法。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種淺溝槽隔離形成方法，其包括在襯底上依次沉積氧化硅層和氮化硅層；在所述氮化硅層上布置光刻膠層，并形成所述光刻膠層的圖案，所述光刻膠層的圖案的至少一部分對應(yīng)于淺溝槽隔離；利用形成圖案的光刻膠層在所述襯底中刻蝕出初始淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)；去除所述光刻膠層；對所述初始淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)進行傾斜離子注入處理以便在所述初始淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成離子注入?yún)^(qū)；對所述初始淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)進行氧化處理，以便在所述初始淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成氧化硅膜；以及去除所述氧化硅膜，以形成最終淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，在上述淺溝槽隔離形成方法中，根據(jù)所需淺溝槽傾角確定傾斜離子注入處理的注入角度、注入能量以及注入劑量中的至少一個。優(yōu)選地，在上述淺溝槽隔離形成方法中，傾斜離子注入處理的離子注入元素包括硼元素、磷元素、砷元素、鍺元素。 優(yōu)選地，在上述淺溝槽隔離形成方法中，所述離子注入處理包括多次傾斜離子注入步驟，每次傾斜離子注入步驟的條件不同。優(yōu)選地，在上述淺溝槽隔離形成方法中，對所述初始淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)進行氧化處理使得初始淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的邊緣形成氧化硅。優(yōu)選地，在上述淺溝槽隔離形成方法中，對初始淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)進行氧化處理使得傾斜離子注入處理時被注入離子的區(qū)域氧化成氧化硅。優(yōu)選地，在上述淺溝槽隔離形成方法中，通過濕法蝕刻去除所述氧化硅膜。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種采用了根據(jù)本發(fā)明的第一方面所述的淺溝槽隔離形成方法的半導(dǎo)體器件制造方法。本發(fā)明提出了一種形成淺溝槽隔離的方法。該方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠很好的控制淺溝槽隔離中溝槽的形狀，使得其溝槽的傾角較小(例如小于87度)。通過該淺溝槽隔離形成方法形成的淺溝槽隔離，有利于其后續(xù)介電質(zhì)二氧化硅薄膜的填充，尤其是有利于高深寬比制程等類似的由次常壓化學(xué)汽相沉積方法制備的二氧化硅薄膜的填充，從而達(dá)到很好的電學(xué)隔離效果。


結(jié)合附圖，并通過參考下面的詳細(xì)描述，將會更容易地對本發(fā)明有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優(yōu)點和特征，其中圖I至圖3示意性地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的淺溝槽隔離形成方法的各個步驟。圖4至圖9示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的淺溝槽隔離形成方法的各個步驟。需要說明的是，附圖用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。注意，表示結(jié)構(gòu)的附圖可能并非按比例繪制。并且，附圖中，相同或者類似的元件標(biāo)有相同或者類似的標(biāo)號。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚和易懂，下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明的內(nèi)容進行詳細(xì)描述。圖4至圖9示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的淺溝槽隔離形成方法的各個步驟。如圖4所示，在根據(jù)本發(fā)明實施例的淺溝槽隔離形成方法中，首先，在襯底I上依次沉積氧化硅層2和氮化硅層3 ；然后，如圖5所示，在氮化硅層3上布置光刻膠層4并形成光刻膠層4的圖案；具體地說，光刻膠層4的圖案的至少一部分對應(yīng)于淺溝槽隔離。此后，如圖6所示，利用形成圖案的光刻膠層4在襯底I中刻蝕出初始淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)Tl ；此后，去除光刻膠層4 ；隨后，如圖7所示，對該初始淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)Tl進行傾斜離子注入處理以便在所述初始淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)Tl的側(cè)壁形成離子注入?yún)^(qū)4 ;更具體地說，可以根據(jù)所需淺溝槽傾角(即，最終淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的側(cè)壁與水平面的夾角)確定傾斜離子注入處理的注入角度、 注入能量以及注入劑量中的至少一個；更具體地說，在優(yōu)選實施例中，傾斜離子注入處理的離子注入元素包括硼、磷、砷、鍺等元素；更具體地說，在優(yōu)選實施例中，所述離子注入處理包括多次傾斜離子注入步驟，每次傾斜離子注入步驟的條件(例如注入角度、注入能量以及注入劑量等)不同，由此可以很好的調(diào)節(jié)期望的角度。此后，如圖8所示，對初始淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)Tl進行氧化處理，以便在所述初始淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)Tl的側(cè)壁形成氧化硅膜5 ;更具體地說，對初始淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)Tl進行氧化處理以使得初始淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)Tl的邊緣形成氧化硅；其中，實際上，在優(yōu)選實施例中，對初始淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)Tl進行氧化處理，可以有效地使得傾斜離子注入處理時被注入離子的區(qū)域氧化成氧化硅；如圖9所示，去除所述氧化硅膜5，形成最終淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)T2 (所需的溝槽結(jié)構(gòu))，具體地說，可以通過濕法蝕刻去除所述氧化硅膜5。如圖9所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的淺溝槽隔離形成方法對淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的干法蝕刻工藝要求相對較低，可以采用傳統(tǒng)的干法蝕刻方法來完成。并且，由于經(jīng)過離子注入的硅其氧化速度較快，從而可以很方便的通過調(diào)整離子注入的角度、劑量、能量等參數(shù)來調(diào)整淺溝槽隔離側(cè)壁上的傾角角度a2。本發(fā)明的上述實施例給出了一種形成淺溝槽隔離的方法。該方法與現(xiàn)有技術(shù)相t匕，能夠很好的控制淺溝槽隔離中溝槽的形狀，使得其溝槽的傾角較小(例如小于87度)。通過該淺溝槽隔離形成方法形成的淺溝槽隔離，有利于其后續(xù)介電質(zhì)二氧化硅薄膜的填充，尤其是有利于高深寬比制程等類似的由SACVD (Sub-Atmospheric Pressure ChemicalVapor Deposition,次常壓化學(xué)汽相沉積)方法制備的二氧化娃薄膜的填充，從而達(dá)到很好的電學(xué)隔離效果。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，本發(fā)明還提供了一種采用了上述淺溝槽隔離形成方法的半導(dǎo)體器件制造方法。可以理解的是，雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，然而上述實施例并非用以限定本發(fā)明。對于任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種淺溝槽隔離形成方法，其特征在于包括 在襯底上依次沉積氧化硅層和氮化硅層； 在所述氮化硅層上布置光刻膠層，并形成所述光刻膠層的圖案，所述光刻膠層的圖案的至少一部分對應(yīng)于淺溝槽隔離； 利用形成圖案的光刻膠層在所述襯底中刻蝕出初始淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)； 去除所述光刻膠層； 對所述初始淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)進行傾斜離子注入處理以便在所述初始淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成離子注入?yún)^(qū)； 對所述初始淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)進行氧化處理，以便在所述初始淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成氧化硅膜；以及 去除所述氧化硅膜，以形成最終淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的淺溝槽隔離形成方法，其特征在于，根據(jù)所需淺溝槽傾角確定傾斜離子注入處理的注入角度、注入能量以及注入劑量中的至少一個。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的淺溝槽隔離形成方法，其特征在于，傾斜離子注入處理的離子注入元素包括硼元素、磷元素、砷元素、鍺元素。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的淺溝槽隔離形成方法，其特征在于，所述離子注入處理包括多次傾斜離子注入步驟，每次傾斜離子注入步驟的條件不同。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的淺溝槽隔離形成方法，其特征在于，對所述初始淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)進行氧化處理使得初始淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的邊緣形成氧化硅。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的淺溝槽隔離形成方法，其特征在于，對初始淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)進行氧化處理使得傾斜離子注入處理時被注入離子的區(qū)域氧化成氧化硅。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的淺溝槽隔離形成方法，其特征在于，通過濕法蝕刻去除所述氧化硅膜。
8.一種采用了根據(jù)權(quán)利要求I至7之一所述的淺溝槽隔離形成方法的半導(dǎo)體器件制造方法。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種淺溝槽隔離形成方法以及半導(dǎo)體器件制造方法。根據(jù)本發(fā)明的淺溝槽隔離形成方法包括在襯底上依次沉積氧化硅層和氮化硅層；在所述氮化硅層上布置光刻膠層，并形成所述光刻膠層的圖案，所述光刻膠層的圖案的至少一部分對應(yīng)于淺溝槽隔離；利用形成圖案的光刻膠層在所述襯底中刻蝕出初始淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)；去除所述光刻膠層；對所述初始淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)進行傾斜離子注入處理以便在所述初始淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成離子注入?yún)^(qū)；對所述初始淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)進行氧化處理，以便在所述初始淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成氧化硅膜；以及去除所述氧化硅膜，以形成最終淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。
文檔編號H01L21/762GK102709226SQ20121020896
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月21日
發(fā)明者徐強 申請人:上海華力微電子有限公司