[發(fā)明專利]淺溝槽隔離的制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010154803.4
• 申請日: 2010-04-14
• 公開（公告）號: CN102222636A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳碧欽;宋化龍;沈憶華
• 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: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 李麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造工藝，尤其涉及一種淺溝槽制作方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的進步，淺溝槽隔離(STI，Shallow?Trench?Isolation)方法已經(jīng)逐漸取代了傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件制造所采用如局部硅氧化法等其他隔離方法。淺溝槽隔離方法與其他隔離方法相比有許多優(yōu)點，主要包括：1、STI方法可以獲得較窄的半導(dǎo)體器件隔離寬度，從而提高器件密度；2、STI方法可以提升表面平坦度，因而可在光刻時有效控制最小線寬。

在現(xiàn)有工藝過程中發(fā)現(xiàn)，淺溝槽隔離所采用的淺溝槽邊角的圓滑程度與漏電有很強的相關(guān)性，越是圓滑的邊角，越容易阻止漏電的產(chǎn)生，因而如何使淺溝槽邊角更加圓滑，改善淺溝槽隔離的電學(xué)性能，從而進一步減少淺溝槽隔離的漏電，是半導(dǎo)體工藝中的一個重要問題。

公開號為CN1404129A的中國專利，揭示了一種利用現(xiàn)場蒸汽生成工藝(In-situ?steam?generated，ISSG)以及退火、再氧化等工藝制作淺溝槽隔離側(cè)壁氧化層，使得淺溝槽頂部邊角圓滑化的方法。圖1至圖6為展示了上述淺溝槽制作方法的各步驟工藝示意圖。

如圖1所示，提供半導(dǎo)體襯底100，在半導(dǎo)體襯底100的表面形成介質(zhì)層101，在所述介質(zhì)層101的表面形成掩膜層102。所述介質(zhì)層101可以為氧化硅通過化學(xué)氣相沉積或熱氧化法形成；所述掩膜層102可以為氮化硅，通過化學(xué)氣相沉積形成。

如圖2所示，采用各向異性刻蝕，在掩膜層102內(nèi)形成一個開口110，所述開口110暴露出介質(zhì)層101表面，且定義了后續(xù)制作淺溝槽隔離的位置。如圖3所示，以掩膜層102為掩膜，依次刻蝕介質(zhì)層101以及半導(dǎo)體襯底100，在半導(dǎo)體襯底100上形成溝槽120，所述溝槽120的深度取決于后續(xù)淺溝槽隔離所隔離的元器件的類型。然后采用現(xiàn)場蒸汽生成工藝ISSG在溝槽的側(cè)壁以及底部形成襯氧化層201。采用現(xiàn)場蒸汽生成工藝ISSG可以改善襯氧化層201的均勻性，在一定程度上避免襯氧化層201在邊角處(圖中中括號所示位置)產(chǎn)生缺陷，使得邊角圓滑化。

如圖4所示，在襯氧化層201的表面繼續(xù)使用現(xiàn)場蒸汽生成工藝ISSG，形成犧牲氧化層202，所述犧牲氧化層202可以減弱襯氧化層201中的應(yīng)力，避免襯氧化層201的內(nèi)部應(yīng)力對邊角的不良影響，從而使得淺溝槽頂部邊角處更為圓滑。

如圖5所示，在淺溝槽內(nèi)填充絕緣介質(zhì)，形成淺溝槽隔離203，并進行化學(xué)機械拋光平整化淺溝槽隔離203的表面。所述絕緣介質(zhì)可以是氧化硅或者氮化硅等材質(zhì)。

如圖6所示，對上述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)再次進行熱氧化工藝，進一步改善上述各氧化層的均勻性，有助于溝槽邊角圓滑，然后去除掩膜層102以及介質(zhì)層101。

現(xiàn)有的淺溝槽隔離制作方法中，為了圓滑淺溝槽邊角，獲得足夠的圓滑度，在溝槽側(cè)壁以及底部上形成了兩層氧化層，先后進行了三次氧化工藝，工藝步驟較為復(fù)雜。其中使用現(xiàn)場蒸汽生成工藝ISSG形成襯氧化層201以及犧牲氧化層202的工藝由于設(shè)備以及原材料限制，成本較為昂貴，效費比不高。因此有必要發(fā)展出新的淺溝槽隔離的制作方法，簡化制程并降低工藝成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是提供一種淺溝槽隔離的制作方法，使得形成的淺溝槽頂部邊角圓滑化，簡化工藝制程，并降低工藝成本。

為解決上述問題，本發(fā)明提供的淺溝槽隔離的制作方法，包括：

提供表面覆蓋有掩膜結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體襯底，所述掩膜結(jié)構(gòu)上形成有暴露半導(dǎo)體襯底的開口；

以掩膜結(jié)構(gòu)為掩膜，在半導(dǎo)體襯底上刻蝕出與所述開口相對應(yīng)的溝槽；

在所述溝槽的側(cè)壁以及底部形成襯氧化層；

在氬氣氣氛下進行退火；

在所述溝槽內(nèi)填充絕緣介質(zhì)，形成淺溝槽隔離。

所述氬氣流量為0.5～10slm。所述退火時的氣壓為1～760torr，退火溫度為800～1150攝氏度，退火時間為1～300分鐘。

可選的，所述掩膜結(jié)構(gòu)是氮化硅掩膜層、碳化硅掩膜層以及多晶硅掩膜層的單層結(jié)構(gòu)或者任意組合疊層結(jié)構(gòu)。所述掩膜結(jié)構(gòu)是介質(zhì)層、掩膜層依次疊加的疊層結(jié)構(gòu)。

可選的，所述刻蝕半導(dǎo)體襯底的方法是各向異性等離子刻蝕。所述刻蝕為利用包括由溴化氫、氦、氧以及六氟化硫等氣體形成的等離子體刻蝕。

可選的，所述形成襯氧化層采用爐管熱氧化法或現(xiàn)場蒸汽生成工藝。