淺溝槽隔離方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種淺溝槽隔離方法，包括以下步驟：步驟一、提供基底，基底的一側(cè)表面形成有柵電極，相鄰的柵電極之間形成淺溝槽；步驟二、在步驟一得到的基底上形成有柵電極的一側(cè)沉積高密度等離子體氧化物形成高密度等離子體氧化物層；步驟三、采用濕法腐蝕對步驟二得到高密度等離子體氧化物層進(jìn)行腐蝕，在高密度等離子體氧化物層上形成開口，開口的深寬比小于淺溝槽的深寬比；步驟四、在開口內(nèi)進(jìn)一步填充所述高密度等離子體氧化物以與步驟三的高密度等離子體氧化物形成對淺溝槽的完整填充。上述淺溝槽隔離方法，能夠形成對淺溝槽的完整填充，有效避免淺溝槽的洞口過早封死而影響高密度等離子體氧化物的填充，避免產(chǎn)生空隙。
【專利說明】淺溝槽隔離方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，特別是涉及一種淺溝槽隔離方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 化學(xué)氣相沉積法（Chemical Vapor Deposition, CVD)沉積高密度等離子體（High Density Plasma，HDP)技術(shù)由于具有較好的填充能力，廣泛應(yīng)用于淺溝槽隔離（Shallow Trench Isolation，STI)工藝。高密度等離子體工藝過程的一個關(guān)鍵指標(biāo)就是填充能力， 要在已有的工藝機(jī)臺上盡量提高填充能力是該工藝過程的最大挑戰(zhàn)。
[0003] 傳統(tǒng)的淺溝槽隔離工藝中，在進(jìn)行淺溝槽填充高密度等離子體氧化物時，淺溝槽 的洞口容易被過早封死，填充的高密度等離子體氧化物中容易形成空隙，從而降低產(chǎn)品性 能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于此，有必要提供一種能夠減少空隙出現(xiàn)的淺溝槽隔離方法。
[0005] -種淺溝槽隔離方法，包括以下步驟：
[0006] 步驟一、提供基底，所述基底的一側(cè)表面形成有柵電極，相鄰的所述柵電極之間形 成淺溝槽；
[0007] 步驟二、在步驟一得到的所述基底上形成有柵電極的一側(cè)沉積高密度等離子體氧 化物形成高密度等離子體氧化物層；
[0008] 步驟三、采用濕法腐蝕對步驟二得到高密度等離子體氧化物層進(jìn)行腐蝕，在所述 高密度等離子體氧化物層上形成開口，所述開口的深寬比小于所述淺溝槽的深寬比；
[0009] 步驟四、在所述開口內(nèi)進(jìn)一步填充所述高密度等離子體氧化物以與步驟三的高密 度等離子體氧化物形成對所述淺溝槽的完整填充。
[0010] 在一個實(shí)施例中，步驟一中，所述基底為硅片。
[0011] 在一個實(shí)施例中，步驟二中，所述高密度等離子體氧化物層的厚度為4000埃? 7000埃，所述高密度等離子體氧化物為Si0 2。
[0012] 在一個實(shí)施例中，步驟二中，沉積在所述基底的淺溝槽的底部和側(cè)壁的高密度等 離子體氧化物層形成一條狹長的槽。
[0013] 在一個實(shí)施例中，步驟二中，采用化學(xué)氣相沉積法沉積高密度等離子體氧化物層。
[0014] 在一個實(shí)施例中，所述化學(xué)氣相沉積法使用的氣源為SiH4和02。
[0015] 在一個實(shí)施例中，所述SiH4的流量為51sccm?61sccm，所述0 2的流量為 122sccm ?142sccm〇
[0016] 在一個實(shí)施例中，步驟三中，所述濕法腐蝕的腐蝕劑為Β0Ε緩沖刻蝕液或HF溶液。
[0017] 在一個實(shí)施例中，所述Β0Ε緩沖刻蝕液為HF和NH4F的混合液，其中，HF和NH 4F的 濃度比為1:6。
[0018] 在一個實(shí)施例中，所述HF溶液由體積比為1:100的質(zhì)量百分濃度為49%的HF和 去離子水組成。
[0019] 上述淺溝槽隔離方法，采用濕法腐蝕能夠去除沉積在淺溝槽的底部和側(cè)壁的部分 高密度等離子體氧化物，使沉積在淺溝槽的底部和側(cè)壁的高密度等離子體氧化物層形成開 口，且開口的深寬比小于淺溝槽的深寬比，從而在開口內(nèi)進(jìn)一步填充高密度等離子體氧化 物時，能夠形成對淺溝槽的完整填充，有效避免淺溝槽的洞口過早封死而影響高密度等離 子體氧化物的填充，避免產(chǎn)生空隙。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1為一實(shí)施方式的淺溝槽隔離方法的流程圖；
[0021] 圖2a?圖2d為采用如圖1所示的淺溝槽隔離方法處理后的基底的剖面結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0022] 圖3為實(shí)施例1的制備得到的產(chǎn)品的掃描電鏡圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 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)合附圖對本發(fā)明 的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā) 明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不 違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似改進(jìn)，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。
[0024] 請參考圖1和圖2,一實(shí)施方式的淺溝槽隔離方法，包括以下步驟：
[0025] S10 :提供基底 10。
[0026] 基底10可以為硅片。
[0027] 如圖2a所示，基底10的一側(cè)表面形成有柵電極110,相鄰的柵電極110之間形成 有淺溝槽120。
[0028] 柵電極110可以采用干法刻蝕形成。
[0029] S20 :在S10得到的基底10上形成有柵電極110的一側(cè)沉積高密度等離子體氧化 物形成高密度等離子體氧化物層20。
[0030] 高密度等離子體氧化物可以為Si02。高密度等離子體氧化物也可以為用其他雜質(zhì) 摻雜的Si0 2，如摻雜B、P或F等。
[0031] 高密度等離子體氧化物層20可以采用化學(xué)氣相沉積法沉積?；瘜W(xué)氣相沉積的氣 源可以為SiHjP0 2。3;1!14的流量可以為51sccm?61sccm。02的流量可以為122sccm? 142sccm。0 2和SiH4的流量比可以為1. 8:1?2. 7:1，但這不是限制性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可 以根據(jù)具體情況選擇合適的3以4和02的流量比。化學(xué)氣相沉積的刻蝕氣體可以為氫氣、氬 氣或氦氣?；瘜W(xué)氣相沉積的壓強(qiáng)可以為2毫托?10毫托（mt)，但這不是限制性的，本領(lǐng)域 技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整化學(xué)氣相沉積的壓強(qiáng)?；瘜W(xué)氣相沉積的時間可以為40s? 80s，當(dāng)然在實(shí)際工作中根據(jù)需要可以調(diào)整化學(xué)氣相沉積的時間。在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù) 高密度等離子體氧化物的種類，選擇合適的化學(xué)氣相沉積條件。
[0032] 通過化學(xué)氣相沉積法沉積Si02的反應(yīng)方程式如下：
[0033] SiH4+02 - Si02+H20〇
[0034] S20中，高密度等離子體氧化物層20的厚度可以為4000埃?7000埃（A )。淺溝 槽120的底部和側(cè)壁的高密度等離子體氧化物層20可以完全覆蓋淺溝槽120。
[0035] 在一個較優(yōu)的實(shí)施例中，高密度等離子體氧化物層20的厚度為5500 A。等離子體 氧化物層20的厚度為5500 A時，淺溝槽120的底部和側(cè)壁的高密度等離子體氧化物層20 具有合適的厚度，方便下一步進(jìn)行濕法腐蝕。
[0036] 在一個較優(yōu)的實(shí)施例中，結(jié)合圖2b，淺溝槽120的底部和側(cè)壁的高密度等離子體 氧化物層20形成一條狹長的槽30。
[0037] S30 :采用濕法腐蝕對S20得到的高密度等離子氧化物層20進(jìn)行腐蝕，在高密度等 離子體氧化物層20上形成開口 40,開口 40的深寬比小于淺溝槽120的深寬比。
[0038] 濕法腐蝕的腐蝕劑為Β0Ε緩沖刻蝕液或HF溶液。
[0039] HF溶液由體積比為1:100的質(zhì)量百分濃度為49%的HF和去離子水組成。采用由 體積比為1:100的質(zhì)量百分濃度為49%的HF和去離子水組成HF溶液腐蝕高密度等離子體 氧化物時，容易控制高密度等離子體氧化物的腐蝕量。在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)高密度等離 子體氧化物的種類，選擇合適濃度的HF溶液進(jìn)行腐蝕。可以理解，HF溶液的濃度不限于用 體積比為1:100的質(zhì)量百分濃度為49%的HF和去離子水混合得到，也可以用其他質(zhì)量百分 濃度的HF和去離子水混合得到，當(dāng)然HF和去離子水的比例也可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整， 只要使HF溶液能夠腐蝕沉積的高密度等離子體氧化物，在高密度等離子體氧化物層20上 形成開口 40,并使開口 40的深寬比小于淺溝槽120的深寬比即可。
[0040] 濕法腐蝕的時間為500s?900s。在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)高密度等離子體氧化物 的種類以及需要腐蝕的沉積在淺溝槽120的底部和側(cè)壁的高密度等離子體氧化物的量，選 擇合理的濕法腐蝕時間。
[0041] Β0Ε緩沖刻蝕液為HF和NH4F的混合液。HF和NH4F的濃度比可以為1:6。實(shí)際應(yīng) 用中可以加入去離子水對Β0Ε緩沖刻蝕液進(jìn)行稀釋，使得到的溶液中的HF和NH 4F的濃度 滿足刻蝕條件。通常，H20與Β0Ε的比例可以為7:1、50:1或100:1。
[0042] 采用HF溶液，腐蝕Si02的反應(yīng)方程式如下：
[0043] 6HF+Si02 - H2SiF6+2H20。
[0044] 采用Β0Ε緩沖刻蝕液，腐蝕Si02的反應(yīng)方程式如下：
[0045] 6HF+Si02 - H2SiF6+2H20
[0046] 6NH4F+Si02+6H20 - H2SiF6+6NH3 · H20+2H20。
[0047] HF和NH4F的混合溶液和HF溶液對Si02的腐蝕速率快，選擇性高，對其他膜層影 響較小。
[0048] 結(jié)合圖2c，采用濕法腐蝕對高密度等離子體氧化物層進(jìn)行腐蝕時，可以根據(jù)實(shí)際 需要，合理的腐蝕沉積在淺溝槽120的底部和側(cè)壁的高密度等離子體氧化物的量，使沉積 在淺溝槽底部和側(cè)壁的高密度等離子體氧化物層20形成開口 40,并使開口 40的深寬比小 于淺溝槽120的深寬比。采用濕法腐蝕后，當(dāng)沉積在淺溝槽120的底部和側(cè)壁的高密度等 離子體氧化物層的開口 40的深寬比小于2. 8時，有利于后續(xù)沉積高密度等離子體氧化物。
[0049] S40 :在開口 40內(nèi)進(jìn)一步填充高密度等離子體氧化物以與S30的高密度等離子體 氧化物形成對淺溝槽120的完整填充。
[0050] 高密度等離子體氧化物可以為Si02。
[0051] 高密度等離子體氧化物層20可以采用化學(xué)氣相沉積法沉積。
[0052] 化學(xué)氣相沉積的氣源可以為SiH4和02。化學(xué)氣相沉積的刻蝕氣體可以為氫氣、氦 氣或氦氣。SiH 4的流量可以為51sccm?61sccm，02的流量可以為122sccm?142sccm。0 2 和SiH4的流量比可以為1. 8:1?2. 7:1，但這不是限制性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)具體 情況選擇合適的SiH4和02的流量比?；瘜W(xué)氣相沉積的壓強(qiáng)可以為2mt?10mt，但這不是 限制性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整化學(xué)氣相沉積的壓強(qiáng)?；瘜W(xué)氣相沉積的 時間可以為40s?80s，當(dāng)然在實(shí)際工作中根據(jù)需要可以調(diào)整化學(xué)氣相沉積的時間。在實(shí)際 應(yīng)用中，可以根據(jù)高密度等離子體氧化物的種類，選擇合適的化學(xué)氣相沉積條件。
[0053] 通過化學(xué)氣相沉積法沉積Si02的反應(yīng)方程式如下：
[0054] SiH4+02 - Si02+H20。
[0055] 結(jié)合圖2d，在開口 40內(nèi)進(jìn)一步填充高密度等離子體氧化物以與S30的高密度等 離子體氧化物形成對淺溝槽120的完整填充后，在基底10上形成高密度等離子體氧化物膜 50 〇
[0056] 上述淺溝槽隔離方法，采用濕法腐蝕能夠去除沉積在淺溝槽120的底部和側(cè)壁的 部分高密度等離子體氧化物，使沉積在淺溝槽120的底部和側(cè)壁的高密度等離子體氧化物 層20形成開口 40,且開口 40的深寬比小于淺溝槽120的深寬比，從而在開口 40內(nèi)進(jìn)一步 填充高密度等離子體氧化物時，能夠形成對淺溝槽120的完整填充，有效避免淺溝槽120的 洞口過早封死而影響高密度等離子體氧化物的填充，避免產(chǎn)生空隙。
[0057] 和傳統(tǒng)的淺溝槽隔離工藝相比，上述淺溝槽隔離方法工藝步驟簡單，并且不需要 調(diào)節(jié)機(jī)臺的工藝參數(shù)，受機(jī)臺的工藝能力影響較小，從而能夠節(jié)約為了滿足較高工藝要求 而購買機(jī)臺的成本，適用于深寬比較大的產(chǎn)品的淺溝槽的填充。
[0058] 下面為具體實(shí)施例部分。
[0059] 實(shí)施例1
[0060] 在硅片基底的一側(cè)表面采用干法刻蝕形成柵電極，相鄰的柵電極之間形成淺溝 槽。
[0061] 在化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)內(nèi)，設(shè)定工藝腔腔體的內(nèi)部壓強(qiáng)為5mt，往工藝腔體內(nèi)通入 3以4和0 2。通過流量控制器分別調(diào)節(jié)SiH4的流量為56sCCm，02的流量為132 SCCm。在基底 的形成有柵電極的一側(cè)沉積Si02，形成厚度為5500 A的Si02層。
[0062] 采用濃度為1:100的HF溶液，將基底浸入HF溶液中進(jìn)行濕法腐蝕。腐蝕時間為 780s。對沉積在淺溝槽的底部和側(cè)壁的部分高密度等離子體氧化物進(jìn)行腐蝕，使沉積在淺 溝槽的底部和側(cè)壁的高密度等離子體氧化物層形成開口，開口的深寬比為2:1。
[0063] 設(shè)定工藝腔腔體的內(nèi)部壓強(qiáng)為5mt，往工藝腔體內(nèi)通入SiH4和02。通過流量控制 器分別調(diào)節(jié)SiH 4的流量為56SCCm，02的流量為132SCCm。在開口內(nèi)進(jìn)一步填充高密度等離 子體氧化物以形成對淺溝槽的完整填充，在硅片表面形成Si0 2膜。
[0064] 圖3為按照實(shí)施例1的方法得到的產(chǎn)品的掃描電鏡圖。從圖中可以看出，采用上 述淺溝槽隔離方法能夠形成對淺溝槽的完整填充，有效避免淺溝槽的洞口過早封死而影響 高密度等離子體氧化物的填充，避免產(chǎn)生空隙。
[0065] 以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并 不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保 護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種淺溝槽隔離方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟一、提供基底，所述基底的一側(cè)表面形成有柵電極，相鄰的所述柵電極之間形成淺 溝槽； 步驟二、在步驟一得到的所述基底上形成有柵電極的一側(cè)沉積高密度等離子體氧化物 形成高密度等離子體氧化物層； 步驟三、采用濕法腐蝕對步驟二得到高密度等離子體氧化物層進(jìn)行腐蝕，在所述高密 度等離子體氧化物層上形成開口，所述開口的深寬比小于所述淺溝槽的深寬比； 步驟四、在所述開口內(nèi)進(jìn)一步填充所述高密度等離子體氧化物以與步驟三的高密度等 離子體氧化物形成對所述淺溝槽的完整填充。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離方法，其特征在于，步驟一中，所述基底為硅片。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離方法，其特征在于，步驟二中，所述高密度等離子 體氧化物層的厚度為4000埃?7000埃，所述高密度等離子體氧化物為Si0 2。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離方法，其特征在于，步驟二中，沉積在所述基底的 淺溝槽的底部和側(cè)壁的高密度等離子體氧化物層形成一條狹長的槽。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離方法，其特征在于，步驟二中，采用化學(xué)氣相沉積 法沉積高密度等離子體氧化物層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的淺溝槽隔離方法，其特征在于，所述化學(xué)氣相沉積法使用的 氣源為SiH4和02。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的淺溝槽隔離方法，其特征在于，所述SiH4的流量為51sCCm? 61sccm，所述 02 的流量為 122sccm ?142sccm。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離方法，其特征在于，步驟三中，所述濕法腐蝕的腐 蝕劑為BOE緩沖刻蝕液或HF溶液。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的淺溝槽隔離方法，其特征在于，所述BOE緩沖刻蝕液為HF和 NH4F的混合液，其中，HF和NH4F的濃度比為1:6。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的淺溝槽隔離方法，其特征在于，所述HF溶液由體積比為 1:100的質(zhì)量百分濃度為49%的HF和去離子水組成。
【文檔編號】H01L21/762GK104253080SQ201310263816
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月26日
【發(fā)明者】譚宇琦 申請人:無錫華潤上華科技有限公司