[發(fā)明專利]淺溝槽隔離區(qū)的制作方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910055434.0
• 申請日: 2009-07-27
• 公開（公告）號: CN101969039A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發(fā)明（設計）人: 唐兆云
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762
• 代理公司: 北京德琦知識產(chǎn)權代理有限公司 11018
• 代理人: 牛崢;王麗琴

技術領域

本發(fā)明涉及半導體器件制造技術領域，特別涉及一種淺溝槽隔離區(qū)的制作方法。

背景技術

目前，現(xiàn)有的互補金屬氧化物半導體(CMOS)技術中，在制作柵氧化層之前，需要進行淺溝槽隔離工藝的制作，以及在半導體襯底上定義CMOS的有源區(qū)。

現(xiàn)有技術中淺溝槽隔離工藝的具體制作方法包括如下步驟：

步驟11、在半導體襯底100上熱氧化生長隔離氧化層101，以保護有源區(qū)在后續(xù)去掉沉積的氮化硅層102的過程中免受化學玷污，以及作為氮化硅層與硅襯底之間的應力緩沖層，所述半導體襯底為硅襯底；

步驟12、在所述隔離氧化層101的表面沉積氮化硅層102；其中，本步驟中沉積得到的氮化硅層是一層堅固的掩膜材料；

步驟13、淺溝槽的刻蝕：依次刻蝕氮化硅層102、隔離氧化層101及半導體襯底100，經(jīng)過刻蝕形成的淺溝槽區(qū)域，稱為淺溝槽隔離區(qū)，該淺溝槽隔離區(qū)將各個有源區(qū)隔離劃分開來；

步驟14、淺溝槽襯墊氧化硅103的生長，該步驟生長襯墊氧化硅103是為了改善硅襯底與后續(xù)填充的淺溝槽氧化物的界面特性；

步驟15、淺溝槽隔離區(qū)高溫熱退火，目的在于釋放應力，該應力在刻蝕淺溝槽時被集中在淺溝槽周圍；

步驟16、淺溝槽氧化物104填充及拋光；其中，在步驟12中沉積得到的氮化硅層，可以在執(zhí)行本步驟的過程中保護有源區(qū)，充當拋光的阻擋材料。

步驟11至16在半導體襯底上完成了淺溝槽隔離工藝。具有淺溝槽隔離區(qū)的半導體器件結構示意圖如圖1所示。

需要說明的是，現(xiàn)有技術中步驟14和步驟15是在不同的反應腔內(nèi)進行，在步驟14中生長襯墊氧化硅103時，所需要的生長溫度為950～1050攝氏度。那么就要在生長襯墊氧化硅103的反應腔溫度升至大約500攝氏度時，將實施淺溝槽隔離工藝的半導體器件置入生長襯墊氧化硅103的反應腔，稱為第一反應腔。當?shù)谝环磻粶囟壤^續(xù)升至950～1050攝氏度時，即到達生長襯墊氧化硅103的溫度，向第一反應腔內(nèi)通入氧氣，襯墊氧化硅103的生長大約需3～5分鐘，在完成襯墊氧化硅103的生長之后，由于要進入另一反應腔執(zhí)行退火步驟，所以需要將第一反應腔內(nèi)溫度降低，當降至大約500攝氏度時，形成了襯墊氧化硅103的半導體器件從第一反應腔內(nèi)輸出。

接下來，實施淺溝槽隔離工藝的半導體器件要進入退火過程。退火所需要的溫度為1050～1150攝氏度。則當退火用反應腔內(nèi)溫度升至大約500攝氏度時，將實施淺溝槽隔離工藝的半導體器件置入退火反應腔，稱為第二反應腔。當?shù)诙磻粶囟壤^續(xù)升至1050～1150攝氏度時，即到達退火溫度，將該溫度持續(xù)120分鐘的高溫過程，再開始降溫，其中降溫過程通過向第二反應腔內(nèi)通入氮氣等氣體來實現(xiàn)。當溫度降至大約500攝氏度時，形成的半導體器件才可以從第二反應腔輸出。也就是說高溫退火過程包括在1050～1150攝氏度時，持續(xù)大約120分鐘的高溫過程，還包括從1050～1150攝氏度的降溫過程。

在不同反應腔執(zhí)行襯墊氧化硅生長和淺溝槽隔離區(qū)熱退火時，具體所需要的時間與溫度變化的曲線示意圖如圖2所示。其中，在第一反應腔內(nèi)所消耗的時間大約為420分鐘，在第二反應腔內(nèi)所消耗的時間大約為630分鐘，那么在執(zhí)行上述兩個步驟時，加上從第一反應腔進入第二反應腔所花費的將近100分鐘的過渡時間，總共消耗的時間大約1150分鐘，顯然，這樣導致了較低的生產(chǎn)效率。

提高生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)時間，越來越成為對半導體制造行業(yè)的挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明解決的技術問題是：提高淺溝槽隔離工藝中的生產(chǎn)效率。

為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案具體是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明公開了一種淺溝槽隔離區(qū)的制作方法，該方法包括：

在半導體襯底上依次沉積隔離氧化層和氮化硅層；

淺溝槽的刻蝕；

在同一反應腔內(nèi)進行襯墊氧化硅的生長和淺溝槽隔離區(qū)的高溫熱退火；

在淺溝槽內(nèi)填充溝槽氧化物及對該溝槽氧化物拋光。

在完成襯墊氧化硅的生長之后，所述反應腔內(nèi)溫度由襯墊氧化硅的生長溫度升至淺溝槽隔離區(qū)的高溫熱退火溫度。

所述襯墊氧化硅的生長溫度為950～1050攝氏度。

所述淺溝槽隔離區(qū)的高溫熱退火溫度為1050～1150攝氏度。