專利名稱：淺溝槽結(jié)構(gòu)制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制作技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及淺溝槽結(jié)構(gòu)制作方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體集成電路的發(fā)展方向為增加密度與縮小元件。在集成電路制作中，隔離結(jié) 構(gòu)是一種重要技術(shù)，形成在硅基底上的元件必須與其他元件隔離。隨著半導(dǎo)體制作技術(shù)的 進(jìn)步，淺溝槽隔離(Shallow Trench Isolation,STI)技術(shù)已經(jīng)逐漸取代了傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件 制作所采用的如局部硅氧化法(LOCOS)等其他隔離方法。 現(xiàn)有淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法一般包括在高溫氧化爐管內(nèi)氧化硅晶圓，在硅 襯底上形成襯墊氧化層(Pad Oxide)和氮化硅層(Nitride)，再進(jìn)行淺溝槽蝕刻，之后在 淺溝槽的底部及側(cè)壁以熱氧化工藝形成襯底氧化層(Liner)，并以例如低壓化學(xué)氣相淀積 (LPCVD)工藝或高濃度等離子_化學(xué)氣相沉積(HDP-CVD)工藝在所述襯底氧化層上形成用 于填充淺溝槽的填充氧化層，接著以化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)技術(shù)去除表面多出的材料，并以 氮化硅層作為研磨終止層，留下一平坦的表面，最后再將氮化硅層和襯墊氧化層去除，以供 后續(xù)工藝的制作。 由于現(xiàn)有技術(shù)中，淺溝槽是利用蝕刻工藝形成的，其各轉(zhuǎn)角大多呈尖銳狀，所述淺 溝槽的形狀不僅影響后續(xù)溝槽的填充效果，而且尖銳的淺溝槽轉(zhuǎn)角還容易引起邊緣漏電， 使得器件電學(xué)性能下降。另外，淺溝槽進(jìn)行填充采用的是化學(xué)氣相淀積(CVD)工藝，特別 是高濃度等離子-化學(xué)氣相沉積(HDP-CVD)工藝，而在淺溝槽的底部及側(cè)壁形成的襯底氧 化層由于厚度較小，一般例如為30埃至200埃。在形成填充氧化層的過程中，等離子體會 不斷轟擊襯底氧化層，特別是對于襯底氧化層中位于淺溝槽各轉(zhuǎn)角處的呈尖銳狀的那一部 分，受到等離子體侵蝕會更加明顯，膜層厚度會被磨薄，甚至?xí)霈F(xiàn)被穿破并進(jìn)而破壞位于 襯底氧化層之下的硅襯底的情形，產(chǎn)生漏電流，降低淺溝槽的隔離特性，從而導(dǎo)致最終形成 的半導(dǎo)體器件的質(zhì)量下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種淺溝槽結(jié)構(gòu)制作方法，避免了現(xiàn)有技術(shù)中由于多晶 硅層表面沾染的雜質(zhì)影響產(chǎn)品良率的問題。 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種淺溝槽結(jié)構(gòu)制作方法，包括提供半導(dǎo)體襯底， 在所述半導(dǎo)體襯底上形成淺溝槽；在所述淺溝槽內(nèi)形成氧化物犧牲層；去除所述氧化物犧 牲層；在所述淺溝槽內(nèi)形成襯底氧化層；在所述襯底氧化層上形成用于填充淺溝槽的填充 氧化層。 可選地，形成所述氧化物犧牲層的方法為熱氧化工藝。
可選地，所述熱氧化工藝包括原位蒸汽生成工藝。 可選地，形成所述氧化物犧牲層的溫度條件為800攝氏度至1200攝氏度。
可選地，所述氧化物犧牲層的厚度為30埃至200埃。
可選地，所述氧化物犧牲層的材料為氧化硅。
可選地，形成氧化物犧牲層的次數(shù)為至少二次。 可選地，去除所述氧化物犧牲層的方法為干法蝕刻工藝或濕法蝕刻工藝。
可選地，形成所述襯底氧化層的方法為熱氧化法。 可選地，形成填充氧化層的方法為高濃度等離子-化學(xué)氣相沉積工藝。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案在制作淺溝槽結(jié)構(gòu)工藝中在淺溝槽內(nèi)形成襯底
氧化層之前額外增加了在淺溝槽內(nèi)形成氧化物犧牲層并于后續(xù)再予以去除的工藝步驟，使
得淺溝槽各轉(zhuǎn)角得以圓化，改善淺溝槽內(nèi)的應(yīng)力環(huán)境，避免在執(zhí)行后續(xù)工藝制作時對淺溝
槽(特別是頂端轉(zhuǎn)角)的破壞，提高半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能，進(jìn)而提升半導(dǎo)體產(chǎn)品的良率。


圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式中淺溝槽結(jié)構(gòu)制作方法的流程圖；
圖2至圖6為根據(jù)圖1流程制作淺溝槽結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在制作淺溝槽結(jié)構(gòu)時，淺溝槽各轉(zhuǎn)角呈尖銳狀，且在后續(xù)利用 HDP-CVD工藝形成填充氧化層時，由于HDP具有一定的刻蝕能力，等離子體對襯底氧化層造 成轟擊，且襯底氧化層厚度較小，特別是淺溝槽各轉(zhuǎn)角位置處的襯底氧化層也呈尖銳狀，因 此襯底氧化層在等離子體轟擊下非常容易被破壞，導(dǎo)致填充氧化層直接與淺溝槽內(nèi)的硅襯 底接觸，使得淺溝槽內(nèi)的應(yīng)力變化，甚至?xí)茐臏\溝槽內(nèi)的晶格，使晶格產(chǎn)生缺陷，從而導(dǎo) 致半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能下降。 因此，在制作半導(dǎo)體器件時，為防止上述缺陷對產(chǎn)品良率的影B向。本發(fā)明提供一種 淺溝槽結(jié)構(gòu)制作方法，包括提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成淺溝槽；在所述淺 溝槽內(nèi)形成氧化物犧牲層；去除所述氧化物犧牲層；在所述淺溝槽內(nèi)形成襯底氧化層；在 所述襯底氧化層上形成用于填充淺溝槽的填充氧化層。額外增加了在淺溝槽內(nèi)形成氧化物 犧牲層并于后續(xù)再予以去除的工藝步驟，使得淺溝槽各轉(zhuǎn)角得以圓化，改善淺溝槽內(nèi)的應(yīng) 力環(huán)境，避免后續(xù)工藝對襯底氧化層和硅襯底的破壞，提高半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能，進(jìn)而提 升半導(dǎo)體產(chǎn)品的良率。 本發(fā)明提供一種淺溝槽結(jié)構(gòu)制作方法，包括提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底形
成有淺溝槽；在所述淺溝槽內(nèi)形成氧化物犧牲層；去除所述氧化物犧牲層；在所述淺溝槽
內(nèi)形成襯底氧化層。與現(xiàn)有技術(shù)相比，使得淺溝槽頂端轉(zhuǎn)角得以圓化，改善淺溝槽內(nèi)的應(yīng)力
環(huán)境，避免后續(xù)執(zhí)行高密度等離子體化學(xué)氣相沉積及化學(xué)機(jī)械研磨時對淺溝槽(特別是頂
端轉(zhuǎn)角)的破壞，從而表面半導(dǎo)體器件電學(xué)性能的下降。 為此，如圖1所示，所述淺溝槽結(jié)構(gòu)制作方法包括如下步驟 S100，提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成淺溝槽。 S102 ，在所述淺溝槽內(nèi)形成氧化物犧牲層。 S104，去除所述氧化物犧牲層。 S106，在所述淺溝槽內(nèi)形成襯底氧化層。 S108，在所述襯底氧化層上形成用于填充淺溝槽的填充氧化層。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)說明。 執(zhí)行步驟S100，提供半導(dǎo)體襯底，在半導(dǎo)體襯底200上依序形成襯墊氧化層201、 氮化硅層202和淺溝槽203，形成如圖2所示的結(jié)構(gòu)。 其中，所述半導(dǎo)體襯底200為形成有半導(dǎo)體器件的硅、形成有半導(dǎo)體器件的絕緣
體上硅(SOI)、或者為形成有半導(dǎo)體器件的II-VI或者III-V族化合物半導(dǎo)體。 襯墊氧化層201的材質(zhì)一般為氧化硅。在現(xiàn)有技術(shù)中，形成襯墊氧化層201的工
藝是熱氧化法，即在高溫環(huán)境下，將半導(dǎo)體襯底200暴露在含氧環(huán)境中。該工藝通常在爐管
中實(shí)現(xiàn)。通常形成的襯墊氧化層201的厚度都在幾十埃左右，例如約50埃至250埃厚。因
形成襯墊氧化層201的工藝已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，故在此不再贅述。 在襯墊氧化層201上形成氮化硅層202。所述氮化硅層202的材質(zhì)為氮化硅。在
現(xiàn)有技術(shù)中，形成氮化硅層202的方法例如是化學(xué)氣相淀積工藝(CVD)。在本實(shí)施例中，形
成的氮化硅層202的厚度大約為1000埃 2000埃。因形成氮化硅層202的工藝已為本領(lǐng)
域技術(shù)人員所熟知，故在此不再贅述。 接著，進(jìn)行蝕刻以形成淺溝槽203，淺溝槽203是用于對半導(dǎo)體襯底200所形成的 柵極結(jié)構(gòu)(未予以圖示)進(jìn)行電隔離。在現(xiàn)有技術(shù)中，形成淺溝槽203的方法是微影蝕刻 工藝，具體來講，是通過非等向性蝕刻，并且以含有HBr、Cl與C^為反應(yīng)氣體而形成的。形 成的淺溝槽203的深度一般為0. 4um至0. 5um深。因形成淺溝槽203的工藝已為本領(lǐng)域技 術(shù)人員所熟知，故在此不再贅述。 接著執(zhí)行步驟S102，在淺溝槽203內(nèi)形成氧化物犧牲層204，形成如圖3所示的結(jié) 構(gòu)。 氧化物犧牲層204是形成在淺溝槽203的底部和側(cè)壁上。氧化物犧牲層204的材 質(zhì)為氧化硅。在現(xiàn)有技術(shù)中，氧化物犧牲層204可以例如是熱氧化法，即在高溫環(huán)境下，將 半導(dǎo)體襯底200暴露在含氧環(huán)境中。優(yōu)選地，可以是原位蒸汽生成工藝(ISSG)，具體來講， 是在通常的氧氣氣氛里摻入了恒量的氫氣(具有氧和氫氧根的氛圍)，在高溫下，例如800 攝氏度 1200攝氏度，產(chǎn)生類似于爆燃的化學(xué)反應(yīng)，所述反應(yīng)會產(chǎn)生大量的氣相活性自由 基，其中主要是易于與硅原子反應(yīng)的原子氧，由于原子氧的強(qiáng)氧化作用，在未有保護(hù)的、暴 露的硅表面都會被氧化進(jìn)而形成ISSG氧化物層(即氧化物犧牲層204)，形成的氧化物犧牲 層204的厚度大致為30埃至200埃。所述氧化物犧牲層204能夠修復(fù)淺溝槽203內(nèi)的襯 底晶格缺陷以及改善淺溝槽203內(nèi)襯底表面應(yīng)力。 接著執(zhí)行步驟S104，去除所述氧化物犧牲層204，形成如圖4所示的結(jié)構(gòu)。氧化 物犧牲層204可通過干法蝕刻工藝或濕法蝕刻工藝予以去除。以濕法蝕刻工藝為例進(jìn)行 說明，例如可通過稀釋水溶性氫氟酸(HF)溶液來腐蝕并去除氧化物犧牲層204。所述氫氟 酸溶液的選擇應(yīng)參考濕度、干燥條件及氧化物犧牲層204的厚度等因素。通過稀釋水溶性 氫氟酸溶液清洗技術(shù)能更好地保證硅片表面的微粗糙度，在處理過程中不會產(chǎn)生額外的雜 質(zhì)。該氫氟酸去除工藝的具體實(shí)施方法已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不再贅述。
容易知道，通過上述形成氧化物犧牲層204的步驟S102和去除氧化物犧牲層204 的步驟S104，可使得淺溝槽203在氧化物犧牲層204形成與去除的高溫處理過程中，應(yīng)力能 得到一定的釋放，淺溝槽203的各轉(zhuǎn)角(包括淺溝槽的底部與側(cè)壁所形成的轉(zhuǎn)角以及側(cè)壁 與半導(dǎo)體襯底表面形成的轉(zhuǎn)角)得以獲得一定程度的圓化，相比之前各轉(zhuǎn)角呈尖銳狀，效果明顯。 接著執(zhí)行步驟S106，在淺溝槽內(nèi)203形成襯底氧化層205，形成如圖5所示的結(jié) 構(gòu)。 氧化物犧牲層204是形成在淺溝槽203的底部和側(cè)壁上。襯底氧化層205的材質(zhì) 為氧化硅，其厚度為30埃至200埃。在現(xiàn)有技術(shù)中，與形成氧化物犧牲層204相類似，形成 襯底氧化層205的方法也可以利用熱氧化法、優(yōu)選為ISSG工藝，來實(shí)現(xiàn)。因該ISSG工藝已 為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不再贅述。 需說明的是，在步驟S106中形成襯底氧化層205時采用的是熱氧化法，故在處理 過程中，特別是在高溫情形下，淺溝槽203的應(yīng)力能得到進(jìn)一步的釋放，淺溝槽203的各轉(zhuǎn) 角圓化效果更為明顯，使得最終形成的襯底氧化層205厚度均勻，且在對應(yīng)淺溝槽203的各 轉(zhuǎn)角處的那部分同樣是圓滑過渡，而可避免出現(xiàn)之前的尖銳狀。 接著執(zhí)行步驟S108，在襯底氧化層205上形成用于填充淺溝槽203的填充氧化層 206，形成如圖6所示的結(jié)構(gòu)。 填充氧化層206的材質(zhì)為氧化硅。在現(xiàn)有技術(shù)中，形成填充氧化層206的方法可以 是低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVD)工藝或高濃度等離子-化學(xué)氣相沉積(HDP-CVD)工藝。優(yōu)選 地，可以是例如以SiH4、 02和Ar的混合氣體作為等離子化的氣體源的HDP-CVD工藝對溝槽 進(jìn)行填充，因該HDP-CVD工藝的具體實(shí)施方法已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不再贅述。 由于通過上述步驟，使得淺溝槽的各轉(zhuǎn)角及與其對應(yīng)的襯底氧化層205的各轉(zhuǎn)角獲得了圓 化，襯底氧化層205可有效保護(hù)其下的半導(dǎo)體襯底，避免HDP-CVD工藝中等離子對襯底氧化 層205及其下半導(dǎo)體襯底的破壞。 本發(fā)明技術(shù)方案在制作淺溝槽結(jié)構(gòu)工藝中通過在淺溝槽內(nèi)預(yù)先形成氧化物犧牲 層并于后續(xù)再予以去除的工藝步驟，使得在形成氧化物犧牲層的高溫處理下淺溝槽各轉(zhuǎn)角 得以圓化，改善淺溝槽內(nèi)的應(yīng)力環(huán)境，使得后續(xù)形成的襯底氧化層厚度更為均勻，其相應(yīng)的 各轉(zhuǎn)角也能得到圓化，避免后續(xù)執(zhí)行高密度等離子體化學(xué)氣相沉積及化學(xué)機(jī)械研磨時對淺 溝槽(特別是頂端轉(zhuǎn)角)的破壞，提高半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能，進(jìn)而提升半導(dǎo)體產(chǎn)品的良 率。 雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此，例如在上述實(shí)施 方式中，形成氧化物犧牲層并再予以去除的工藝步驟并不僅限于一次，在對于增加工藝步 驟影響生產(chǎn)效率和增加工藝步驟改善淺溝槽內(nèi)應(yīng)力環(huán)境的平衡考量下，上述工藝步驟根據(jù) 實(shí)際的需要還可進(jìn)行二次甚至以上的多次，以達(dá)到更好的效果。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不 脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利 要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種淺溝槽結(jié)構(gòu)制作方法，其特征在于，包括提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成淺溝槽；在所述淺溝槽內(nèi)形成氧化物犧牲層；去除所述氧化物犧牲層；在所述淺溝槽內(nèi)形成襯底氧化層；在所述襯底氧化層上形成用于填充淺溝槽的填充氧化層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述淺溝槽結(jié)構(gòu)制作方法，其特征在于，形成所述氧化物犧牲層的 方法為熱氧化工藝。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述淺溝槽結(jié)構(gòu)制作方法，其特征在于，所述熱氧化工藝包括原位 蒸汽生成工藝。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述淺溝槽結(jié)構(gòu)制作方法，其特征在于，形成所述氧化物犧牲層的 溫度條件為800攝氏度至1200攝氏度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述淺溝槽結(jié)構(gòu)制作方法，其特征在于，所述氧化物犧牲層的厚 度為30埃至200埃。
6. 如權(quán)利要求1或2所述的淺溝槽結(jié)構(gòu)制作方法，其特征在于，所述氧化物犧牲層的材 料為氧化硅。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述淺溝槽結(jié)構(gòu)制作方法，其特征在于，形成氧化物犧牲層的次數(shù) 為至少二次。
8. 如權(quán)利要求1所述的淺溝槽結(jié)構(gòu)制作方法，其特征在于，去除所述氧化物犧牲層的 方法為干法蝕刻工藝或濕法蝕刻工藝。
9. 如權(quán)利要求1所述的淺溝槽結(jié)構(gòu)制作方法，其特征在于，形成所述襯底氧化層的方 法為熱氧化法。
10. 如權(quán)利要求1所述的淺溝槽結(jié)構(gòu)制作方法，其特征在于，形成填充氧化層的方法為 高濃度等離子_化學(xué)氣相沉積工藝。
全文摘要
一種淺溝槽結(jié)構(gòu)制作方法，包括提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成淺溝槽；在所述淺溝槽內(nèi)形成氧化物犧牲層；去除所述氧化物犧牲層；在所述淺溝槽內(nèi)形成襯底氧化層；在所述襯底氧化層上形成用于填充淺溝槽的填充氧化層。通過本技術(shù)方案，可使得淺溝槽在形成過程中其頂端轉(zhuǎn)角得以圓化，改善淺溝槽內(nèi)的應(yīng)力環(huán)境，避免后續(xù)工藝對淺溝槽的破壞，提高半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能，提升半導(dǎo)體產(chǎn)品的良率。
文檔編號H01L21/70GK101740458SQ20081020354
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月27日
發(fā)明者杜珊珊, 趙林林, 韓秋華, 黃怡 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司