[發明專利]隔離結構的制作方法

無效

• 申請號: 200910197077.1
• 申請日: 2009-10-13
• 公開（公告）號: CN102044467A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: 張步新
• 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: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李麗

技術領域

本發明涉及半導體器件的制作領域，尤其涉及隔離結構的制作方法。

背景技術

隨著集成電路尺寸的減小，構成電路的器件必須更密集地放置，以適應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。

淺溝槽隔離(STI)技術擁有多項的工藝及電性隔離優點，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0.18μm以下的元件例如MOS電路的有源區隔離層已大多采用淺溝槽隔離工藝來制作。具體工藝步驟如下：

參考圖1，提供一半導體襯底100；用熱氧化法在半導體襯底100上形成墊氧化層102，所述墊氧化層102的材料為二氧化硅；用化學氣相沉積法在墊氧化層102上形成腐蝕阻擋層104，所述腐蝕阻擋層104的材料為氮化硅；用旋涂法在腐蝕阻擋層104上形成光刻膠層106，經過曝光顯影工藝，定義淺溝槽圖形；以光刻膠層106為掩膜，用干法刻蝕法刻蝕腐蝕阻擋層104、墊氧化層102和半導體襯底100，形成淺溝槽110。

如圖2所示，灰化法去除光刻膠層106，然后再用濕法刻蝕法去除殘留的光刻膠層106。用熱氧化法在淺溝槽110的底部與側壁形成襯氧化層108，所述襯氧化層108的材料一般為二氧化硅。

如圖3所示，通過用高密度等離子體化學氣相沉積法(HDPCVD)在腐蝕阻擋層104上形成絕緣氧化層112，且絕緣氧化層112填充滿淺溝槽110，所述絕緣氧化層112的材料為氧化硅。由于半導體器件的集成度越來越高，淺溝槽110的高寬比也越來越大，在向淺溝槽內填充絕緣氧化層112時，無法完全填充滿淺溝槽110，在淺溝槽110的絕緣氧化層112內會產生空洞114或縫隙等情況。

如圖4所示，對絕緣氧化層112進行平坦化處理，如采用化學機械拋光工藝清除腐蝕阻擋層104上的絕緣氧化層112。去除腐蝕阻擋層104和墊氧化層102，形成由淺溝槽內的襯氧化層108及絕緣氧化層112構成的淺溝槽隔離結構，去除腐蝕阻擋層104和墊氧化層102的工藝一般采用濕法刻蝕。

在中國專利申請03825402還可以發現更多與上述技術方案相關的信息，形成淺溝槽隔離結構。

現有形成淺溝槽隔離結構過程中，由于半導體器件的集成度越來越高，淺溝槽的高寬比也越來越大，在向淺溝槽內填充完絕緣氧化層，形成隔離結構后，淺溝槽隔離結構內容易產生空洞或縫隙等情況，使淺溝槽的隔離功能降低，進而導致后續半導體器件之間的短路。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種隔離結構的制作方法，防止隔離結構內產生空洞或縫隙。

為解決上述問題，本發明一種隔離結構的制作方法，包括：提供依次形成有墊氧化層、腐蝕阻擋層和光刻膠層的半導體襯底，所述光刻膠層上定義有淺溝槽圖形；以光刻膠層為掩膜，刻蝕腐蝕阻擋層、墊氧化層和半導體襯底，形成深度小于預定深度的淺溝槽；向淺溝槽內的半導體襯底注入氧離子，在淺溝槽底部的半導體襯底內形成絕緣層，在淺溝槽側壁形成襯氧化層；向淺溝槽內填充滿絕緣氧化層；去除腐蝕阻擋層和墊氧化層，形成由絕緣層和絕緣氧化層構成的隔離結構，所述隔離結構的深度為預定深度。

可選的，所述注入氧離子的方法為等離子體氧化注入。

可選的，所述注入氧離子的劑量為10¹²/cm²～10²⁰/cm²，能量為1KV～300KV。

可選的，所述預定深度為0.2μm～1μm。

可選的，所述淺溝槽的深度為0.1μm～0.5μm。

可選的，所述襯氧化層的厚度為20埃～100埃。所述襯氧化層的材料為氧化硅。

可選的，填充絕緣氧化層的方法為高密度等離子體化學氣相沉積法。所述絕緣氧化層的材料為氧化硅。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：先形成實際尺寸小于預定深度的淺溝槽，然后再向淺溝槽內注入氧離子，與半導體襯底反映，形成絕緣層，使后續形成的隔離結構的深度達到預定深度。由于淺溝槽的深度小于預定深度，減小了淺溝槽的高寬比，在填充絕緣氧化層時，能完全填充滿淺溝槽，不會產生空洞和縫隙的現象，提高了隔離結構的隔離功能，進而避免了半導體器件之間產生短路，提高了半導體器件的電性能。

附圖說明

圖1至圖4是現有形成淺溝槽隔離結構的示意圖；

圖5是本發明形成隔離結構的具體實施方式流程圖；

圖6至圖9是本發明形成隔離結構的實施例示意圖。

具體實施方式