[發明專利]淺溝槽隔離結構的形成方法

有效

• 申請號: 201510543291.3
• 申請日: 2015-08-28
• 公開（公告）號: CN106653675B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 鄧浩;嚴琰;楊軍;彭婷婷
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(北京)有限公司;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;H01L21/3105;H01L21/311
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 吳敏

一種淺溝槽隔離結構的形成方法，包括：提供半導體襯底，所述半導體襯底內形成有淺溝槽；在半導體襯底表面及所述淺溝槽內形成第一絕緣層，位于淺溝槽內的第一絕緣層中具有開口；刻蝕第一絕緣層以增大開口的寬度；對刻蝕后的第一絕緣層的表面進行等離子體處理；清洗等離子體處理后的所述第一絕緣層的表面；清洗所述第一絕緣層的表面后，向淺溝槽內填充滿第二絕緣層。所述淺溝槽隔離結構的形成方法提高了淺溝槽隔離結構的性能。

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種淺溝槽隔離結構的形成方法。

背景技術

淺溝槽隔離結構(STI)是一種重要的隔離結構，在目前的半導體器件制造中用于器件隔離。所述淺溝槽隔離結構的形成步驟為：提供半導體襯底；在半導體襯底中形成淺溝槽；在所述半導體襯底表面和淺溝槽內形成填充滿淺溝槽的絕緣層；采用化學機械研磨工藝去除半導體襯底表面的絕緣層，在淺溝槽中形成淺溝槽隔離結構。

隨著半導體技術的發展，器件尺寸持續縮小，導致淺溝槽隔離結構的寬度尺寸也相應的減小，則用于形成淺溝槽隔離結構的淺溝槽的深寬比(aspect ratio)不斷增大，在形成所述絕緣層的過程中，絕緣材料容易堆積在靠近淺溝槽頂部的側壁表面，導致形成于淺溝槽頂部側壁的絕緣層厚度較厚，淺溝槽底部的絕緣膜厚度較薄，繼續沉積絕緣層，位于淺溝槽頂部的絕緣膜首先閉合，從而導致所形成的淺溝槽隔離結構內產生空隙。

為了避免在具有高深寬比的淺溝槽內填充絕緣層時產生空隙的現象，現有技術中采用高深寬比沉積工藝(HARP，High Ratio Process)形成絕緣層，以滿足高深寬比淺溝槽的填充需求。具體的，以正硅酸乙酯(TEOS)與臭氧(O₃)為反應氣體，對高深寬比的淺溝槽進行填充。

然而，隨著所述淺溝槽的深寬比繼續增加時，現有技術中形成的淺溝槽隔離結構的性能較差。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種淺溝槽隔離結構的形成方法，以提高淺溝槽隔離結構的性能。

為解決上述問題，本發明提供一種淺溝槽隔離結構的形成方法，包括：提供半導體襯底，所述半導體襯底內形成有淺溝槽；在半導體襯底表面及所述淺溝槽內形成第一絕緣層，位于淺溝槽內的第一絕緣層中具有開口；刻蝕第一絕緣層以增大開口的寬度；對刻蝕后的第一絕緣層的表面進行等離子體處理；清洗等離子體處理后的所述第一絕緣層的表面；清洗所述第一絕緣層的表面后，向淺溝槽內填充滿第二絕緣層。

可選的，所述等離子體處理采用的氣體為Ar、He或He和Ar的混合氣體。

可選的，所述等離子體處理的工藝參數為：所述氣體的總流量為1000sccm～3000sccm，高頻射頻功率為100瓦～500瓦，低頻射頻功率為50瓦～150瓦，腔室壓強為5torr～15torr，溫度為350攝氏度～450攝氏度，處理時間為30秒～90秒。

可選的，清洗所述第一絕緣層表面采用的溶液為去離子水。

可選的，所述第一絕緣層的材料為氧化硅。

可選的，形成第一絕緣層的工藝為高深寬比沉積工藝，具體參數為：采用的前驅體為正硅酸乙酯與臭氧，正硅酸乙酯的流量為500毫克每分鐘～2500毫克每分鐘，臭氧的流量為15000sccm～25000sccm，腔室壓強為550torr～650torr，溫度為450攝氏度～600攝氏度。

可選的，刻蝕第一絕緣層的工藝為干刻工藝，具體的參數為：采用的氣體為NH₃、NF₃、He和Ar，NH₃的流量為50sccm～200sccm，NF₃的流量為50sccm～200sccm，He的流量為500sccm～2000sccm，Ar的流量為300sccm～600sccm，射頻功率為50瓦～150瓦，刻蝕腔室壓強為3torr～8torr。