062] 所述氨水、双氧水和去离子水的混合溶液采用的清洗时间为5min~lOmin。如果 清洗时间小于5min，对所述颗粒物去除不完全，而如果清洗时间太长，不利于提高工艺效 率。
[0063] 第三个步骤,采用盐酸、双氧水和去离子水的混合溶液清洗衬氧化层230。盐酸、双 氧水和去离子水的混合溶液采用的温度范围为20°C~25°C。所述盐酸的质量浓度为36%， 所述双氧水的质量浓度为30 %，所述盐酸、所述双氧水和所述去离子水的体积比可以为 1:1:45~1:1:55,具体的，所述盐酸、所述双氧水和所述去离子水的体积比可以为1:1:50。 所述盐酸、双氧水和去离子水的混合溶液能够去除金属离子。通过采用此第三步骤，本实施 例进一步去除金属离子，使衬氧化层230所处的环境更加干净。
[0064] 所述盐酸、双氧水和去离子水的混合溶液采用的温度范围为20°C~25°C。如果温 度低于20°C，则所述溶液对金属离子去除效果不好，影响后续薄膜的生长和薄膜的质量，而 如果温度高于25°C，可能导致混合溶液与其它结构发生反应，并且造成能源的浪费。
[0065] 所述盐酸、双氧水和去离子水的混合溶液采用的清洗时间为5min~lOmin。如果 清洗时间小于5min，对所述金属离子去除不完全，而如果清洗时间太长，不利于提高工艺效 率。
[0066] 本实施例中，所述清洗工艺去除前了道清工艺残留的不稳定氧化物，但同时会对 衬氧化层230的厚度有一定的影响，通常衬氧化层230的厚度会减小约0. 2A~0. 5A。不 过，从最后的电性参数和良率来看，衬氧化层230厚度减小的影响完全可以忽略。
[0067] 本实施例中，上述三个清洗步骤通常不宜调换，这是因为，首先采用第一步骤氧化 不稳定氧化物，并同时去除半导体衬底200表面的有机物，因为如果有机物会遮盖在半导 体衬底200表面，就会使其它杂质难以去除；然后再去除颗粒和金属离子等杂质。
[0068] 本实施例中，同时采用了上述三个步骤进行清洗，不仅去除了（所述半导体材料 的离子形成的）不稳定氧化物，而且还能够再次去除有机物、颗粒物和金属离子等，使衬氧 化层230所处的环境更加干净，保证最终形成的浅沟槽隔离结构的性能进一步提高。但是， 在本发明的其它实施例中，也可以仅进行上述第一步骤的清洗，而省略后两个步骤的清洗。 此时，所述形成方法仍然能够保证形成的浅沟槽隔离结构周边不出现孔洞。
[0069] 请继续参考图4,在对衬氧化层230进行清洗之后，对衬氧化层230进行高温退火 处理。
[0070] 由于后续填充浅沟槽201通常采用高密度等离子体（HDP)沉积，在HDP淀积（尤 其是深亚微米级）过程中，为了防止没有填满浅沟槽201，就将浅沟槽201开口封住，而产生 空洞，通常采用边淀积边蚀刻的"回刻"工艺，如果不进行高温处理使衬氧化层230结构致 密化，则在高密度等离子体沉积过程中，会对衬氧化层230造成表面损伤。
[0071] 本实施例中，高温退火处理采用的退火温度可以为1050°C~1150°C，具体可以为 110(TC。具体过程可以为：将所述半导体衬底200暴露于在真空或惰性气体环境中，原位 对所述半导体衬底200执行退火工艺。本实施例中所述惰性气体为氮气，时间为115min~ 125min，具体可以为120min。所述高温退火处理可以在氧化炉或快速热退火装置中进行，本 实施例中形成所述衬垫氧化层210和进行所述高温退火处理可以在同一氧化炉中进行。
[0072] 请参考图5,采用绝缘材料填充满浅沟槽201，形成浅沟槽隔离结构203。
[0073] 在浅沟槽201内填充的绝缘材料可以是氧化硅，可以通过高密度等离子体化学气 相沉积工艺（HDP-CVD)进行填充。在填充完绝缘材料后，可以对浅沟槽隔离结构203表面 进行化学机械抛光（CMP)，以去除多余的绝缘材料，从而使浅沟槽隔离结构203上表面与硬 掩膜层220上表面齐平，如图5所示。
[0074] 本实施例在填充满浅沟槽201形成浅沟槽隔离结构203之后，还可以对浅沟槽隔 离结构203进行退火处理。这是因为，高密度等离子体沉积形成的膜致密性不是很好，通过 高温退火可以增加膜的致密性，使浅沟槽隔离结构203的隔离性能更好。
[0075] 需要说明的是，图中虽未显示，但是，在填充满浅沟槽201之后，还可以采用磷酸 去除硬掩膜层220,并采用氢氟酸去除垫氧化层210。所述磷酸刻蚀工艺中使用的磷酸溶液 的温度可以为150°C至200°C。
[0076] 为了将硬掩膜层220全部去除，通常，所述磷酸刻蚀工艺要进行约200%的过刻 蚀。如果此时衬氧化层230表面存在不稳定氧化物，不稳定氧化物在150°C至200°C的温度 条件下，易与所述磷酸发生反应，使相应位置的衬氧化层230被腐蚀，并进一步导致衬氧化 层230相应位置下方的半导体衬底200被腐蚀，造成在浅沟槽隔离结构203周边的半导体 衬底200形成孔洞。
[0077] 而本实施例中，由于前述清洗工艺已经将相应的不稳定氧化物清洗去除，因此在 去除硬掩膜层220和垫氧化层210的过程中，不会对隔离结构及其周边的半导体衬底200 造成任何影响，保证最终形成的浅沟槽隔离结构203质量良好，提高相应芯片的良率。经过 检验，采用本发明实施例的方案能够使相应芯片的良率提高0. 6%~1. 7%。
[0078] 虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本 发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所 限定的范围为准。
【主权项】
1. 一种浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，包括： 提供半导体衬底； 在所述半导体衬底表面形成浅沟槽； 在所述浅沟槽的底部和侧壁形成衬氧化层； 在形成所述衬氧化层之后，进行清洗工艺； 在所述清洗工艺之后，对所述衬氧化层进行高温退火处理； 采用绝缘材料填充满所述浅沟槽。2. 如权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，所述清洗工艺包括： 采用硫酸和双氧水的混合溶液清洗所述衬氧化层。3. 如权利要求2所述的浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，所述清洗工艺还包 括：在采用硫酸和双氧水的混合溶液清洗所述衬氧化层之后，先采用氨水、双氧水和去离子 水的混合溶液清洗所述衬氧化层，再采用盐酸、双氧水和去离子水的混合溶液清洗所述衬 氧化层。4. 如权利要求2所述的浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，所述硫酸的质量浓 度为98%，所述双氧水的质量浓度为30%，所述硫酸和所述双氧水的体积比为1:4~1:7。5. 如权利要求2所述的浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，所述硫酸和双氧水 的混合溶液采用的温度范围为120°C~130°C。6. 如权利要求2所述的浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，所述硫酸和双氧水 的混合溶液采用的清洗时间为5min~lOmin。7. 如权利要求3所述的浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，所述氨水、双氧水和 去离子水的混合溶液采用的温度范围为30°C~40°C。8. 如权利要求3所述的浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，所述盐酸、双氧水和 去离子水的混合溶液采用的温度范围为20°C~25°C。9. 如权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，在形成所述浅沟槽 之后，且在形成所述衬氧化层之前，还包括对所述浅沟槽表面进行清洗的步骤。10. 如权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，所述高温退火处理 采用的退火温度为1050°C~1150°C。
【专利摘要】一种浅沟槽隔离结构的形成方法，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底表面形成浅沟槽；在所述浅沟槽的底部和侧壁形成衬氧化层；在形成所述衬氧化层之后，进行清洗工艺；在所述清洗工艺之后，对所述衬氧化层进行高温退火处理；采用绝缘材料填充满所述浅沟槽。采用所述浅沟槽隔离结构的形成方法形成的浅沟槽隔离结构中，位于浅沟槽隔离结构周边的半导体衬底不出现孔洞，所述浅沟槽隔离结构的隔离性能提高，并提高了相应芯片的良率。
【IPC分类】H01L21/762
【公开号】CN105097643
【申请号】CN201410222819
【发明人】李娜, 刘轩, 陈超
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年5月23日