[發明專利]形成溝槽結構的方法

有效

• 申請號: 201410065638.3
• 申請日: 2014-02-25
• 公開（公告）號: CN104517891B
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 蔡俊雄;薛森鴻;方子韋
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司11409
• 代理人: 章社杲,孫征

技術領域

本發明涉及一種形成半導體結構的方法，具體而言，涉及一種形成溝槽結構的方法。

背景技術

諸如淺溝槽隔離件（STI）的溝槽結構用于將半導體晶圓上的有源區域相互分開和隔離。通過在襯底中蝕刻溝槽，利用諸如氧化物的電介質過填充該溝槽，然后去除任何多余的電介質來形成STI。STI幫助將有源區域相互電隔離。

然而，隨著電路密度持續增大，STI的溝槽的寬度減小，從而增大了STI溝槽的高寬比。溝槽（或者間隙）的高寬比定義為溝槽高度（或者間隙高度）除以溝槽寬度（或者間隙寬度）。對于先進的技術來說，使用間隙填充介電材料完全填充又窄又深的溝槽變得非常困難。未完全的間隙填充導致不期望的空隙，并且當去除多余電介質期間暴露出該不期望的空隙時，增加了包含不期望缺陷的風險。該空隙還可能導致有源區域之間的隔離不充分。STI中空隙的出現將會影響產量。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，根據本發明的一個方面，提供了一種形成半導體結構的方法，包括：在襯底的溝槽中沉積可流動介電層；對所述可流動介電層實施注入工藝；實施具有氧源的第一熱退火；實施第二熱退火；以及實施平坦化工藝，以去除所述溝槽外側的多余的可流動介電層。

在上述方法中，還包括：在沉積所述可流動介電層之后以及實施所述注入工藝之前實施O₃固化。

在上述方法中，其中，所述注入工藝注入H原子或者He原子。

在上述方法中，其中，所述注入工藝的注入深度在大約至大約的范圍內。

在上述方法中，其中，注入能量在大約6keV至大約25keV的范圍內。

在上述方法中，其中，注入深度與所述溝槽的深度的比率在大約1/3至大約1/2的范圍內。

在上述方法中，其中，所述注入工藝為所述第一熱退火的氧源創建到達所述溝槽的底部附近的所述可流動介電層的通道。

在上述方法中，其中，所述第一熱退火的峰值退火溫度在大約500℃至大約800℃的范圍內，并且所述氧源是蒸汽。

在上述方法中，其中，所述第二熱退火的峰值退火溫度在大約1000℃至大約1200℃的范圍內。

在上述方法中，其中，所述第一熱退火和所述第二熱退火的總退火時間在大約6小時至大約15小時的范圍內。

在上述方法中，其中，用于沉積所述可流動介電層的源氣是三硅烷基胺（TSA）。

在上述方法中，其中，通過自由基組分化學汽相沉積（CVD）工藝沉積所述可流動介電層。

在上述方法中，其中，沉積而成的所述可流動介電層包括SiONH網狀物。

在上述方法中，其中，所述第一熱退火和所述第二熱退火將沉積而成的所述可流動介電層轉變為二氧化硅（SiO₂）。

在上述方法中，其中，所述第一熱退火和所述第二熱退火將沉積而成的所述可流動介電層轉變為氧化硅（SiO）。

根據本發明的另一方面，還提供了一種在襯底中形成淺溝槽隔離（STI）結構的方法，包括：通過化學汽相沉積（CVD）工藝在所述襯底的溝槽中沉積可流動介電層，其中，所述可流動介電層填充所述溝槽且不形成空隙；使用O₃固化沉積而成的所述可流動介電層；對所述可流動介電層實施注入工藝，其中，所述注入工藝在所述可流動介電層的頂部生成通道；實施具有氧源的蒸汽熱退火；實施干式熱退火；以及實施平坦化工藝，以去除所述溝槽外側的多余的可流動介電層。

在上述方法中，其中，用于沉積所述可流動介電層的源氣是三硅烷基胺（TSA），并且通過自由基組分化學汽相沉積（CVD）工藝沉積所述可流動介電層。

在上述方法中，其中，所述蒸汽熱退火和所述干式熱退火將沉積而成的所述可流動介電層中的SiONH網狀物轉變為二氧化硅（SiO₂）。

在上述方法中，其中，所述注入工藝注入H原子或者He原子。

根據本發明的又一方面，還提供了一種在襯底中形成淺溝槽隔離（STI）結構的方法，包括：在所述襯底的溝槽中沉積可流動介電層，其中，所述溝槽的高寬比大于大約8，其中，所述可流動介電層填充所述溝槽且不形成空隙；對所述可流動介電層實施注入工藝；實施具有氧源的第一熱退火；實施第二熱退火；以及實施平坦化工藝，以去除所述溝槽外側的多余的可流動介電層。

附圖說明

將如附圖所示參考本發明的實施例來描述本發明。應該理解，這些附圖用于示出的目的，因此并非按比例繪制。