[發(fā)明專利]溝槽的填充方法及淺溝槽隔離的制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710044560.7
• 申請日: 2007-07-31
• 公開（公告）號: CN101359596A
• 公開（公告）日: 2009-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張文廣;劉明源
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/31
• 分類號: H01L21/31;H01L21/3105;H01L21/762
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 逯長明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種溝槽的填充方法及淺溝槽隔離的制造方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體集成電路制造技術(shù)的不斷發(fā)展，半導(dǎo)體器件的尺寸越來越小，集成度越來越高；半導(dǎo)體器件與器件的隔離技術(shù)也由原來的硅局部氧化隔離(Local?Oxidation?of?Silicon，LOCOS)發(fā)展為淺溝槽隔離(Shallow?Trench?Isolation，STI)。淺溝槽隔離通過在半導(dǎo)體襯底上形成溝槽，并向溝槽中填充介質(zhì)材料的工藝形成。

公開號為CN1649122A的中國專利申請文件公開了一種淺溝槽隔離的制造方法；如圖1至圖5所示的剖面示意圖：

如圖1所示，提供半導(dǎo)體襯底12，在所述半導(dǎo)體襯底12上形成墊氧化層12A；接著，在所述墊氧化層12A上形成第一硬掩膜層14，在所述第一硬掩膜層14上形成第二硬掩膜層14B；

在所述第二硬掩膜層14B上形成光刻膠層16A，并圖案化所述光刻膠層16A形成底部露出所述第二硬掩膜層14B的開口16B；

如圖2所示，刻蝕所述開口16B底部的第二硬掩膜層14B、第一硬掩膜層14以及墊氧化層12A，形成開口16C，所述開口16C的底部露出所述半導(dǎo)體襯底12的表面；

如圖3所示，去除所述光刻膠層16A，刻蝕所述開口16C底部的半導(dǎo)體襯底12，在所述半導(dǎo)體襯底12中形成溝槽18；

如圖4所示，在所述溝槽18表面形成襯墊氧化層20，在所述溝槽18中填充氧化物22，并通過化學(xué)機(jī)械研磨去除所述第二硬掩膜層14B上多余的氧化層22，并去除所述第二硬掩膜層14B；

去除所述第一硬掩膜層14和墊氧化層12A，形成如圖5所示的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。

所述的淺溝槽隔離的制造工藝中，在形成溝槽18后，常常用高密度等離子體化學(xué)氣相沉積(HDPCVD)工藝在對溝槽18進(jìn)行氧化物填充，以提高對溝槽的填充能力，減小空洞的產(chǎn)生；

在現(xiàn)有的一種HDPCVD填充溝槽的工藝中，采用O₂和SiH₄作為反應(yīng)氣體，用于生成氧化硅，刻蝕氣體采用H₂，在高能射頻源作用下，O₂、SiH₄被電離形成高密度等離子體，并在溝槽表面發(fā)生反應(yīng)生成氧化硅薄膜，同時，被電離的H₂等離子體對所述氧化硅薄膜進(jìn)行刻蝕，刻蝕速率小于沉積的速率；

然而所述的HDPCVD方法在溝槽18中和溝槽18以外的半導(dǎo)體襯底上形成氧化硅膜層后，該氧化硅膜層中常常有富含硅的氧化硅(Silicon?RichOxide，SRO)顆粒，而SRO的硬度要比氧化硅的硬度要大；SRO顆粒會影響后續(xù)的化學(xué)機(jī)械研磨工藝時對研磨終點的判斷，無法較為準(zhǔn)確的判斷化學(xué)機(jī)械研磨是否完成，易在第二硬掩膜層14B上形成氧化硅殘留的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種溝槽的填充方法及淺溝槽隔離的制造方法，本發(fā)明在對溝槽填充時不會產(chǎn)生或產(chǎn)生較少的SRO顆粒缺陷。

本發(fā)明提供的一種溝槽的填充方法，包括：

提供具有溝槽的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；

執(zhí)行第一階段化學(xué)氣相沉積，在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及溝槽表面形成第一膜層，所述第一膜層的厚度小于所述溝槽的深度；

對所述第一膜層執(zhí)行氧氣等離子體處理；

執(zhí)行第二階段化學(xué)氣相沉積，在所述第一膜層上形成第二膜層，該第二膜層至少填滿所述溝槽；

對所述第二膜層執(zhí)行氧氣等離子體處理。

可選的，所述第一階段化學(xué)氣相沉積包括多步高密度等離子體化學(xué)氣相沉積和至少一步氧氣等離子體處理，其中，高密度等離子體化學(xué)氣相沉積和氧氣等離子體處理交替進(jìn)行。

可選的，所述第一階段化學(xué)氣相沉積包括如下步驟：

執(zhí)行第一步高密度等離子體化學(xué)氣相沉積；

執(zhí)行氧氣等離子體處理；

執(zhí)行第二步高密度等離子體化學(xué)氣相沉積。

可選的，所述第二階段化學(xué)氣相沉積包括多步高密度等離子體化學(xué)氣相沉積和至少一步氧氣等離子體處理，其中，高密度等離子體化學(xué)氣相沉積和氧氣等離子體處理交替進(jìn)行。

可選的，所述第二階段化學(xué)氣相沉積包括如下步驟：

執(zhí)行第三步高密度等離子體化學(xué)氣相沉積；

執(zhí)行氧氣等離子體處理；

執(zhí)行第四步高密度等離子體化學(xué)氣相沉積。

可選的，所述高密度等離子體化學(xué)氣相沉積中的反應(yīng)氣體包括O₂、SiH₄，刻蝕氣體為H₂。