隔離結(jié)構(gòu)的形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導體制造領(lǐng)域，尤其是涉及一種隔離結(jié)構(gòu)的形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著集成電路尺寸的減小，構(gòu)成電路的器件必須更密集地放置，以適應(yīng)芯片上可 用的有限空間。由于目前的研究致力于增大半導體襯底的單位面積上有源器件的密度，所 以電路間的有效絕緣隔離變得更加重要。
[0003] 淺溝槽隔離（STI)技術(shù)擁有多項的工藝及電性隔離優(yōu)點，包括可減少占用晶圓表 面的面積同時增加器件的集成度，保持表面平坦度及較少通道寬度侵蝕等。因此，目前大多 數(shù)半導體元件(例如MOS電路的有源區(qū)隔離層）采用溝槽隔離結(jié)構(gòu)進行隔離。
[0004] 在器件特征尺寸不斷減小的情況下，器件有源區(qū)更加密集，形成隔離結(jié)構(gòu)的溝槽 通常具有非常高的深寬比(例如深寬比為4:1以上)，實現(xiàn)無孔隙（seam)和無損傷填充，形 成高質(zhì)量的隔離結(jié)構(gòu)，仍然是本領(lǐng)域的一項巨大挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明解決的問題是提供一種隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，以在隔離結(jié)構(gòu)形成過程中， 實現(xiàn)無孔隙和無損傷填充，形成高質(zhì)量的隔離結(jié)構(gòu)，并且同時提高生產(chǎn)效率。
[0006] 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：
[0007] 提供半導體襯底；
[0008] 在所述半導體襯底內(nèi)形成溝槽；
[0009] 采用第一沉積工藝向所述溝槽內(nèi)沉積絕緣材料，所述第一沉積工藝為從第一沉積 速率開始隨著沉積時間的增加不斷增加沉積速率至第二沉積速率；
[0010] 采用第二沉積工藝繼續(xù)向所述溝槽內(nèi)沉積絕緣材料至填充滿所述溝槽，所述第二 沉積工藝為從第三沉積速率開始隨著沉積時間的增加不斷增加沉積速率至第四沉積速率， 并且，所述第三沉積速率大于所述第二沉積速率。
[0011] 可選的，所述第一沉積工藝為從所述第一沉積速率開始隨時間的增加沉積速率呈 線性增加至第二沉積速率。
[0012] 可選的，所述第一沉積工藝采用的反應(yīng)氣體包括TEOS (正硅酸乙酯，又稱硅酸 乙酯）和〇3, O3的流量為25000sccm~27000sccm，所述第一沉積速率時TEOS的流量為 1075mgs~1175mgs，所述第二沉積速率時TEOS的流量為1450mgs~1550mgs。
[0013] 可選的，所述第一沉積工藝中，通過逐漸增加 TEOS的流量使沉積速率隨時間的增 加呈線性增加，TEOS的流量增加速率為每秒0. 8mgs~I. 2mgs。
[0014] 可選的，所述第二沉積工藝為從所述第三沉積速率開始隨時間的增加沉積速率呈 線性增加至第四沉積速率。
[0015] 可選的，所述第二沉積工藝采用的反應(yīng)氣體包括TEOS和O3，O3的流量為 25000sccm~27000sccm，所述第三沉積速率中TEOS的流量為2800mgs~2900mgs，所述第 四沉積速率中TEOS的流量為5950mgs~6050mgs。
[0016] 可選的，所述第二沉積工藝中，通過逐漸增加 TEOS的流量使沉積速率隨時間的增 加呈線性增加，TEOS的流量增加速率為每秒9. 8mgs~10. 2mgs。
[0017] 可選的，在進行所述第一沉積工藝之后，且在進行所述第二沉積工藝之前，所述形 成方法還包括：進行輔助沉積工藝，所述輔助沉積工藝為從第一輔助沉積速率開始隨著沉 積時間的增加不斷增加沉積速率至第二輔助沉積速率。
[0018] 可選的，所述輔助沉積工藝采用的反應(yīng)氣體包括TEOS和03, O3的流量為 25000sccm~27000sccm，所述第一輔助沉積速率中TEOS的流量為1600mgs~1800mgs，所 述第二輔助沉積速率中TEOS的流量為2650mgs~2750mgs。
[0019] 可選的，所述輔助沉積工藝中，通過逐漸增加 TEOS的流量使沉積速率隨時間的增 加呈線性增加，TEOS的流量增加速率為每秒3. 4mgs~4. 2mgs。
[0020] 可選的，在進行所述第一沉積工藝之后，且在進行所述第二沉積工藝之前，所述形 成方法還包括：進行抽真空處理。
[0021] 可選的，所述抽真空處理的真空度為200mTorr~600mTorr，抽真空處理的處理時 間為30s~60s。
[0022] 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：
[0023] 本發(fā)明的技術(shù)方案中，在半導體襯底內(nèi)形成溝槽，然后采用第一沉積工藝向溝槽 內(nèi)沉積絕緣材料，第一沉積工藝為從第一沉積速率開始隨著沉積時間的增加不斷增加沉積 速率至第二沉積速率，采用第二沉積工藝繼續(xù)向溝槽內(nèi)沉積絕緣材料至填充滿溝槽，第二 沉積工藝為從第三沉積速率開始隨著沉積時間的增加不斷增加沉積速率至第四沉積速率。 第一沉積工藝的沉積速率隨沉積時間的增加而增加，這樣保證越早沉積的絕緣材料的成膜 質(zhì)量越高，從而防止絕緣材料形成過程中產(chǎn)生孔隙。第二沉積工藝的沉積速率也隨沉積時 間的增加而增加，同時第三沉積速率大于第二沉積速率，相對第一沉積工藝而言，第二沉積 工藝的沉積速率大幅提高，這樣一方面繼續(xù)保證絕緣材料的質(zhì)量，另一方面提高沉積速率， 兼顧生產(chǎn)量的需求。
[0024] 進一步，第一沉積工藝為從第一沉積速率開始隨時間的增加沉積速率呈線性增加 至第二沉積速率。第一沉積工藝采用的反應(yīng)氣體包括TEOS和O 3，第一沉積速率時TEOS的 流量為l〇75mgs~1175mgs，第二沉積速率時TEOS的流量為1450mgs~1550mgs，0 3的流量 為25000sccm~27000sccm。通過固定O3的流量并緩慢地增加 TEOS的流量，使03/TE0S的 (流量）比例控制在較高并緩慢減少，而各絕緣的沉積速度緩慢增加的，并且開始時沉積速 度越慢，反應(yīng)越充分的沉積，成膜質(zhì)量高。
[0025] 進一步，第二沉積工藝為從第三沉積速率開始隨時間的增加沉積速率呈線性增加 至第四沉積速率。第二沉積工藝采用的反應(yīng)氣體包括TEOS和O 3，第三沉積速率時TEOS的 流量為2800mgs~2900mgs，TEOS的流量隨沉積時間的增加而增加，第四沉積速率時TEOS 的流量為5950mgs~6050mgs，O3的流量為25000sccm~27000sccm，第二沉積工藝在第一 沉積工藝的基礎(chǔ)上，增加 TEOS的流量，使各個步驟形成的絕緣層質(zhì)量保持良好，同時大幅 提高沉積速率。
[0026] 進一步，在第一沉積工藝之后進行抽真空處理。由于第一沉積工藝的沉積速率較 慢，因此，在絕緣材料表面易形成反應(yīng)副產(chǎn)物，副產(chǎn)物主要是含碳的有機物，因此，可以通過 抽真空的處理方法，依靠真空泵的強勁抽力，把副產(chǎn)物帶出反應(yīng)腔，再通過管道和尾氣處理 之后排到大氣中。通過抽真空處理去除反應(yīng)副產(chǎn)物，防止副產(chǎn)物對沉積工藝形成的絕緣材 料造成不利影響，進一步降低出現(xiàn)孔隙的可能，從而進一步提高本實施例所形成的隔離結(jié) 構(gòu)的質(zhì)量。
【附圖說明】
[0027] 圖1為現(xiàn)有隔離結(jié)構(gòu)的形成方法形成的隔離結(jié)構(gòu)電鏡圖；
[0028] 圖2至圖6為本發(fā)明實施例隔離結(jié)構(gòu)的形成方法各步驟對應(yīng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖7至圖10為本發(fā)明又一實施例隔離結(jié)構(gòu)的形成方法各步驟對應(yīng)的結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0030] 圖11為圖7至圖10所示實施例具體所采用的TEOS的流量隨沉積時間變化的曲 線圖；
[0031] 圖12為本發(fā)明實施例隔離結(jié)構(gòu)的形成方法所形成的隔離結(jié)構(gòu)電鏡圖。
【具體實施方式】
[0032] 為了填充高深寬比的溝槽，業(yè)界提出了高深寬比沉積方法（high aspect ratio process，HARP)，然而，由于現(xiàn)有隔離結(jié)構(gòu)的形成方法中，沉積工藝的沉積速率始終保持不 變，如果選擇較低的沉積速率，則生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)效率低，并且期間會生成較多的反應(yīng)副 產(chǎn)物，反應(yīng)副產(chǎn)物會導致隔離結(jié)構(gòu)出現(xiàn)孔隙，影響隔離結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。如果選擇較高的沉積速 率，沉積形成的絕緣層從溝槽側(cè)壁向中間聚攏，導致隔離結(jié)構(gòu)中部出現(xiàn)孔隙。
[0033] 現(xiàn)