專利名稱：淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體元器件的制造技術(shù)，尤其是指一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體元器件的特征尺寸(CD)越來(lái)越小，半導(dǎo)體襯 底的單位面積上有源器件的密度越來(lái)越高，各有源器件之間的距離也越來(lái)越小，從而使得 各個(gè)器件之間的絕緣隔離保護(hù)也變得更加重要。在現(xiàn)有的半導(dǎo)體制造工藝進(jìn)入深亞微米技 術(shù)節(jié)點(diǎn)之后，O. 13iim以下的元器件的有源區(qū)(AA，Active Area)之間的隔離槽已大多采用 了淺溝槽隔離(STI， Shallow Trenchlsolation)技術(shù)來(lái)制作。 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖1(a)所示，首先在半導(dǎo)體 襯底100上依次分別形成墊氧化層(Pad Oxide) 102、阻擋層104和光刻膠層106，其中，所 述墊氧化層102的材料為二氧化硅(Si02)，所述阻擋層104的材料為氮化硅；然后通過(guò)曝光 顯影工藝，定義淺溝槽圖形，并以光刻膠層106為掩膜，用干法刻蝕法刻蝕阻擋層104、墊氧 化層102和半導(dǎo)體襯底IOO，從而形成淺溝槽110。接著，如圖1(b)所示，通過(guò)灰化處理過(guò) 程去除光刻膠層106，然后再用濕法刻蝕法去除殘留的光刻膠層106，并通過(guò)濕法刻蝕法對(duì) 阻擋層104和墊氧化層102進(jìn)行回蝕(pull back)，以增大淺溝槽110上方的寬度，從而便 于后續(xù)的高密度等離子(HDP)或高深寬比工藝(HARP，HighAspect Ratio Process)的淺溝 槽填充，同時(shí)也便于在淺溝槽110上方形成圓角。 其中，所述回蝕所采用的溶液為氫氟酸(HF)和磷酸(H3P04)，即使用磷酸刻蝕阻擋 層104，而使用氫氟酸刻蝕墊氧化層102。然后，如圖1 (c)所示，用熱氧化法在淺溝槽110的 底部與側(cè)壁形成襯氧化層(Liner Oxide) 108，所述襯氧化層108的材料一般為二氧化硅； 通過(guò)用高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法(HDPCVD)或HARP在阻擋層104上形成絕緣層112， 且所述絕緣層112將所述淺溝槽110填充滿，所述絕緣層112的材料為二氧化硅。最后，如 圖1(d)所示，對(duì)絕緣層112進(jìn)行平坦化處理，例如，采用化學(xué)機(jī)械拋光工藝(CMP)清除阻擋 層104上的絕緣層112 ;去除阻擋層104和墊氧化層102，最終形成由淺溝槽內(nèi)的襯氧化層 108及絕緣層112所構(gòu)成的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。其中，去除阻擋層104和墊氧化層102的工藝 一般采用濕法刻蝕。 在上述的現(xiàn)有技術(shù)中，由于在使用磷酸對(duì)阻擋層104和墊氧化層102進(jìn)行回蝕時(shí)， 磷酸溶液將對(duì)上述已形成的淺溝槽的內(nèi)壁產(chǎn)生腐蝕作用，使得所述淺溝槽的內(nèi)壁上出現(xiàn)凹 凸不平的現(xiàn)象，從而對(duì)半導(dǎo)體元器件的漏電性能造成比較不利的影響。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，從而使 得所形成的淺溝槽的內(nèi)壁比較平整、均勻。 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明中的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的
3
—種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，該方法包括 在半導(dǎo)體襯底上依次形成墊氧化層和阻擋層，在半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成淺溝槽； 對(duì)墊氧化層進(jìn)行回蝕； 在淺溝槽的側(cè)壁上形成襯氧化層； 對(duì)阻擋層進(jìn)行回蝕； 向淺溝槽內(nèi)填充絕緣層，去除阻擋層和墊氧化層，形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。 所述對(duì)墊氧化層進(jìn)行回蝕包括使用稀的氫氟酸溶液對(duì)所述墊氧化層進(jìn)行回蝕。 所述稀的氫氟酸溶液的濃度為200 300 : 1。 所述稀的氫氟酸溶液的濃度為300 : 1。 在對(duì)墊氧化層進(jìn)行回蝕時(shí)，所述回蝕的寬度為20 110埃。 在對(duì)墊氧化層進(jìn)行回蝕時(shí)，所述回蝕的寬度為50埃。 所述對(duì)阻擋層進(jìn)行回蝕包括使用磷酸溶液對(duì)所述阻擋層進(jìn)行回蝕。 所述磷酸溶液的濃度為85 % 。 在對(duì)阻擋層進(jìn)行回蝕時(shí)，所述回蝕的寬度為40 60埃。
在對(duì)阻擋層進(jìn)行回蝕時(shí)，所述回蝕的寬度為50埃。 綜上可知，本發(fā)明中提供了一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法。在所述淺溝槽隔離 結(jié)構(gòu)的制造方法中，由于在需要進(jìn)行離子注入的多晶硅層表面形成至少一層保護(hù)層，從而 使得所形成的淺溝槽的內(nèi)壁比較平整、均勻。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的示意圖。 圖2為本發(fā)明中淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法的流程示意圖。 圖3為本發(fā)明中形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)表達(dá)得更加清楚明白，下面結(jié)合附圖及具體 實(shí)施例對(duì)本發(fā)明再作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。 圖2為本發(fā)明中淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法的流程示意圖。如圖2所示，本發(fā)明 中所提供的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法包括如下所述的步驟 步驟201，在半導(dǎo)體襯底上依次形成墊氧化層和阻擋層，并在半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成淺 溝槽。 圖3為本發(fā)明中形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖3(a)所示，在本步驟中，將 首先在半導(dǎo)體襯底300上依次分別形成墊氧化層302、阻擋層304和光刻膠層306，其中，所 述半導(dǎo)體襯底300可以是硅基底或絕緣體上硅，所述墊氧化層302的材料為Si02，所述阻擋 層104的材料為氮化硅；然后通過(guò)曝光顯影工藝，定義淺溝槽圖形，并以光刻膠層306為掩 膜，用干法刻蝕法刻蝕阻擋層304、墊氧化層302和半導(dǎo)體襯底300，從而形成淺溝槽310。 在形成淺溝槽310后，如圖3(b)所示，可通過(guò)灰化處理過(guò)程去除光刻膠層106，然后再用濕 法刻蝕法去除殘留的光刻膠層106。
步驟202，對(duì)墊氧化層進(jìn)行回蝕。
4
在本發(fā)明中，為了使后續(xù)淺溝槽310內(nèi)的填充物質(zhì)中不產(chǎn)生縫隙或孔洞等缺陷， 需要對(duì)墊氧化層302和阻擋層304進(jìn)行回蝕，以增大淺溝槽310上方的寬度。
如圖3(b)所示，在本步驟中，可先對(duì)墊氧化層302進(jìn)行回蝕，使得墊氧化層302每 側(cè)的寬度增大L，即回蝕的寬度為L(zhǎng)。其中，所述的L為30 IIOA，較佳的，所述L為50A， 進(jìn)行上述回蝕所使用的為稀的氫氟酸溶液(DHF，Diluted HF)。在本實(shí)施例中，所述氫氟酸
溶液的濃度為200 300 : i ;較佳的，氫氟酸溶液的濃度為300 : i。 步驟203，在淺溝槽的側(cè)壁上形成襯氧化層。 如圖3(b)所示，在本步驟中，在進(jìn)行上述回蝕之后，可通過(guò)熱氧化法或其它的形 成方法在淺溝槽310的底部和側(cè)壁上形成襯氧化層308。所述襯氧化層308的厚度為5 20A，所述襯氧化層308的材料一般為二氧化硅；所述襯氧化層308的形成方法可使用本領(lǐng) 域中常用的襯氧化層的形成方法，在此不再贅述。
步驟204，對(duì)阻擋層進(jìn)行回蝕。 如圖3(c)所示，在本步驟中，在形成上述襯氧化層308后，可對(duì)阻擋層304進(jìn)行回 蝕，使得阻擋層304每側(cè)的寬度增大L2，其中，所述的L2為40 60A ;較佳的，所述L2為 50A。進(jìn)行上述回蝕所使用的為磷酸溶液。
在本實(shí)施例中，所述磷酸溶液的濃度為85%。 步驟205，向淺溝槽內(nèi)填充絕緣層，去除阻擋層和墊氧化層，形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。
如圖3 (c)所示，在本步驟中，將通過(guò)用HDPCVD或HARP在阻擋層304上形成絕緣 層312，且絕緣層312將所述淺溝槽310填充滿，所述絕緣層312的材料為二氧化硅。
此外，在本步驟中，如圖3(d)所示，還將對(duì)絕緣層312進(jìn)行平坦化處理，例如，采用 CMP工藝清除阻擋層304上的絕緣層312 ;去除阻擋層304和墊氧化層302，從而形成由淺 溝槽內(nèi)的襯氧化層308及絕緣層312構(gòu)成的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。 綜上可知，在本發(fā)明所提供的上述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法中，由于先使用氫 氟酸溶液對(duì)墊氧化層進(jìn)行回蝕，然后在形成襯氧化層后再使用磷酸溶液對(duì)阻擋層進(jìn)行回 蝕，因而使得在使用磷酸溶液進(jìn)行回蝕時(shí)，由于襯氧化層的保護(hù)，使得磷酸不會(huì)對(duì)淺溝槽的 內(nèi)壁產(chǎn)生腐蝕作用，從而使得所形成的淺溝槽的內(nèi)壁比較平整、均勻，避免了淺溝槽的內(nèi)壁 上出現(xiàn)凹凸不平的現(xiàn)象，從而保證半導(dǎo)體元器件的性能不受影響；另外，如果先對(duì)形成襯氧 化層后再使用氫氟酸溶液對(duì)墊氧化層進(jìn)行回蝕，則由于所述襯氧化層的材料一般為二氧化 硅，因此在對(duì)墊氧化層進(jìn)行進(jìn)行回蝕時(shí)，氫氟酸溶液也會(huì)對(duì)所述襯氧化層產(chǎn)生腐蝕作用，從 而對(duì)所有源區(qū)的側(cè)壁的造成損失，減小有源區(qū)的特征尺寸。所以，通過(guò)上述的方法還可以減 少有源區(qū)側(cè)壁的損失，從而不對(duì)有源區(qū)的特征尺寸造成不利的影響。 以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在 本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù) 范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，該方法包括在半導(dǎo)體襯底上依次形成墊氧化層和阻擋層，在半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成淺溝槽；對(duì)墊氧化層進(jìn)行回蝕；在淺溝槽的側(cè)壁上形成襯氧化層；對(duì)阻擋層進(jìn)行回蝕；向淺溝槽內(nèi)填充絕緣層，去除阻擋層和墊氧化層，形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對(duì)墊氧化層進(jìn)行回蝕包括 使用稀的氫氟酸溶液對(duì)所述墊氧化層進(jìn)行回蝕。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于 所述稀的氫氟酸溶液的濃度為200 300 : 1。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于 所述稀的氫氟酸溶液的濃度為300 : 1。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于 在對(duì)墊氧化層進(jìn)行回蝕時(shí)，所述回蝕的寬度為20 110埃。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在對(duì)墊氧化層進(jìn)行回蝕時(shí)，所述回蝕的寬度為50埃。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對(duì)阻擋層進(jìn)行回蝕包括使用磷酸溶液對(duì)所述阻擋層進(jìn)行回蝕。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述磷酸溶液的濃度為85%。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在對(duì)阻擋層進(jìn)行回蝕時(shí)，所述回蝕的寬度為40 60埃。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在對(duì)阻擋層進(jìn)行回蝕時(shí)，所述回蝕的寬度為50埃。
全文摘要
本發(fā)明中公開(kāi)了一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，該方法包括在需要進(jìn)行離子注入的多晶硅層表面形成至少一層保護(hù)層；對(duì)具有保護(hù)層的多晶硅層進(jìn)行離子注入；在完成離子注入后，去除上述保護(hù)層。通過(guò)使用上述的離子注入方法，可使得所注入的離子在多晶硅層中的分布比較均勻，避免穿通現(xiàn)象，從而可取得較好的摻雜效果，提高半導(dǎo)體元器件的性能。
文檔編號(hào)H01L21/31GK101789389SQ20091004582
公開(kāi)日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2009年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月23日
發(fā)明者劉煥新 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司