毫升/分钟)，He的流量为5000?20000sccm，腔室压力为500Torr?700Torr，腔室温度为 450 °C ?600 °C。
[0047]在形成第一氧化硅层205的过程中，由于剩余的沟槽203的宽度不断减小，使得进入到沟槽中的03的量有限，部分TEOS中的乙氧基(OC2H5)没有完全被脱附，因而形成的第一氧化娃层205表面的部分娃原子仍会与乙氧基连接在一起，即第一氧化娃层205表面会存在S1-O-S1-OC2H5的化学键(即部分硅原子(粗体表示的Si) —边与氧原子(硅氧基)连接，另一边与乙氧基连接，为了帮助理解和描述的方便，前述化学键中的该部分硅原子用粗体表示)，使得该部分娃原子(Si)的一边不能与其他的氧原子连接形成致密性更高的交联的S1-O-S1-O-Si结构，因此乙氧基(OC2H5)的存在，使得沟槽203中形成的第一氧化硅层205表面的致密性降低。
[0048]研究发现，形成的第一氧化硅层205的厚度不能太薄，太薄的的话，第一氧化硅层205的表面乙氧基的数量很少，后续的乙氧基去除工艺虽然可以去除第一氧化硅层表面的乙氧基，但是后续形成的填充剩余沟槽的第二氧化硅层中容易存在乙氧基，第一氧化硅层205的厚度也不能太厚，太厚的话，增加了乙氧基去除工艺的难度。本实施例中，沟槽最小宽度处的所述第一氧化硅层的厚度为10?20nm。在一具体的实施例中，所述第一氧化硅层205的厚度为20nmo
[0049]形成的第一氧化硅层205中只有部分硅原子的一边会与乙氧基连接，第一氧化硅层205中的大部分硅和氧是以致密性较高的交联的S1-O-S1-O-Si键的形式存在。
[0050]参考图7，进行惰性等离子体处理工艺21，使得所述第一氧化硅层205表面的乙氧基中的乙基与氧原子之间的键断裂，形成硅氧悬挂键。
[0051]所述惰性等离子体处理工艺21采用的惰性等离子体为He等离子体、Ne等离子体或Ar等离子体。本实施例中，所述惰性等离子体为He等离子体。
[0052]本实施例中时采用惰性等离子体物理轰击的方式使得乙氧基中的CH键断裂CO键断裂，从而使得乙氧基中的乙基(C2H5)从氧原子上分离，惰性等离子体轰击之前，第一氧化硅层205表面会存在S1-O-S1-OC2H5的化学键，在去除乙氧基中的乙基后，第一氧化硅层205表面会存在S1-O-S1-O-的化学键，即形成硅氧悬挂键。另外采用惰性等离子进行轰击，惰性等离子不导电，不会影响后续形成的浅沟槽隔离结构的电学隔离性能。
[0053]本实施例中，所述惰性等离子体处理工艺21采用的等离子体为He等离子体，惰性等离子处理工艺采用的气体为He，He的流量为2000?20000sccm，高频射频功率500?3000W，低频射频功率200?1500W，腔室压力2Torr?20Torr，腔室温度300°C?500°C。
[0054]参考图8，进行水汽处理工艺22，使得第一氧化硅层205的表面的硅氧悬挂键中的氧与氢结合形成硅氧氢键。
[0055]所述水汽处理工艺22采用的气体为水蒸气，温度为400°C?700°C。
[0056]在高温时，水蒸气中存在有利的氢元素，因而氢元素会与硅氧悬挂键中的氧结合形成硅氧氢键(S1-O-S1-O-H)。
[0057]参考图9，进行紫外处理工艺23，去除第一氧化硅层205的表面的硅氧氢键中氢元素，形成硅氧硅键。
[0058]通过紫外处理工艺23，使得一个的硅氧氢键(S1-O-S1-O-H)中的氢脱离，脱离的氢与相邻的硅氧氢键(S1-O-S1-O-H)中的脱离的氢氧结合形成水，剩余的S1-O-S1-O-与S1-O-S1-结合形成交联的 S1-O-S1-O-S1-O-Si 键。
[0059]本实施例中，所述紫外处理工艺23的紫外光波长为250nm?450nm，紫外光强度为20 ?300mW/cm2o
[0060]本发明实施例中，通过先后进行惰性等离子处理工艺21 (参考图7)、水汽处理工艺22 (参考图8)和紫外处理工艺23去除第一氧化硅层205表面的乙氧基，并形成致密性更高的交联的S1-O-S1-O-S1-O-Si键，使得后续形成的浅沟槽隔离结构的中间区域的致密性提高，防止在形成的浅沟槽隔离结构中产生孔洞。
[0061]参考图10，进行第二高深宽比沉积工艺，在紫外处理工艺后的第一氧化硅层205表面形成第二氧化硅层206，所述第二氧化硅层206填充满沟槽203 (参考图9)。
[0062]所述第二高宽比沉积工艺采用的气体为TE0S、03和He，TEOS的流量为2000?6000毫克/分钟，O3的流量为10000?30000sccm，He的流量为5000?20000sccm，腔室压力为500Torr ?700Torr，腔室温度为 450 °C ?600 °C。
[0063]在形成第二氧化硅层205后，还包括:进行水汽退火工艺。进行水汽退火的目的时增加形成的第一氧化娃层205和第二氧化娃层206的致密度，水汽退火的温度为600°C?800°C，时间为0.5小时?I小时。
[0064]参考图11，采用化学机械研磨工艺去除半导体衬底200上的第一氧化硅层和第二氧化硅层，在半导体衬底200中的沟槽中形成浅沟槽隔离结构。
[0065]本实施例中，所述浅沟槽隔离结构包括位于沟槽侧壁和底部的第一氧化硅层205和位于第一氧化硅层205上的第二氧化硅层206。
[0066]在进行化学机械研磨工艺时，可以同时去除半导体衬底200上的硬掩膜层202 (参考图10) ο
[0067]在形成浅沟槽隔离结构后，后续可以进行半导体器件的制作工艺，所述半导体器件可以为晶体管、场效应管、存储器件等。具体的制作工艺请参考现有的半导体器件的制作工艺，在此不再赘述。
[0068]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】
1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括: 提供半导体衬底，所述半导体衬底中形成有若干沟槽； 采用第一高深宽比沉积工艺在所述沟槽的侧壁和底部表面以及半导体衬底表面上形成第一氧化娃层，所述第一氧化娃层的表面的部分娃原子与乙氧基连接； 进行惰性等离子体处理工艺，使得所述第一氧化硅层表面的乙氧基中的乙基与氧原子之间的键断裂，形成硅氧悬挂键； 进行水汽处理工艺，使得第一氧化硅层的表面的硅氧悬挂键中的氧与氢结合形成硅氧氢键； 进行紫外处理工艺，去除第一氧化硅层的表面的硅氧氢键中氢元素，形成硅氧硅键； 进行第二高深宽比沉积工艺，在紫外处理工艺后的第一氧化硅层表面形成第二氧化硅层，所述第二氧化硅层填充满沟槽； 去除半导体衬底上的第一氧化硅层和第二氧化硅层，在沟槽中形成浅沟槽隔离结构。2.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一高宽比沉积工艺采用的气体为TEOS、03和He，TEOS的流量为800?1500毫克/分钟，O3的流量为10000?30000sccm, He的流量为5000?20000sccm，腔室压力为500Torr?700Torr，腔室温度为450 cC ?600。。。3.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述惰性等离子体处理工艺采用的惰性等离子体为He等离子体、Ne等离子体或Ar等离子体。4.如权利要求3所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述惰性等离子体处理工艺采用的等离子体为He等离子体，惰性等离子处理工艺采用的气体为He，He的流量为2000?20000sccm，高频射频功率500?3000W，低频射频功率200?1500W，腔室压力2Torr ?20Torr，腔室温度 300 °C ?500 °C。5.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一氧化硅层的表面的部分硅原子的一边与乙氧基连接，另一边与硅氧基连接。6.如权利要求5所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一氧化硅层中包括交联的S1-O-S1-O-Si键。7.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，沟槽最小宽度处的所述第一氧化娃层的厚度为10?20nmo8.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述水汽处理工艺采用的气体为水蒸气，温度为400 °C?700 °C。9.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述紫外处理工艺的紫外光波长为250nm?450nm，紫外光强度为20?300mW/cm2。10.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第二高宽比沉积工艺采用的气体为TE0S、03和He，TEOS的流量为2000?6000毫克/分钟，O 3的流量为10000 ?30000sccm，He 的流量为 5000 ?20000sccm，腔室压力为 500Torr ?700Torr，腔室温度为450 °C?600 °C。11.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成第二氧化硅层后，还包括:进行水汽退火工艺。12.如权利要求11所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，水汽退火的温度为600°C?800°C，时间为0.5小时?I小时。13.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，去除半导体衬底上的第一氧化硅层和第二氧化硅层采用化学机械研磨工艺。
【专利摘要】一种半导体结构的形成方法，包括：提供形成有若干沟槽的半导体衬底；在沟槽的侧壁和底部表面以及半导体衬底表面上形成第一氧化硅层，第一氧化硅层的表面的部分硅原子与乙氧基连接；进行惰性等离子体处理工艺，使第一氧化硅层表面的乙氧基中的乙基与氧原子之间的键断裂，形成硅氧悬挂键；进行水汽处理工艺，使第一氧化硅层的表面的硅氧悬挂键中的氧与氢结合形成硅氧氢键；进行紫外处理工艺，去除第一氧化硅层的表面的硅氧氢键中氢元素，形成硅氧硅键；进行第二高深宽比沉积工艺，在第一氧化硅层表面形成第二氧化硅层；去除半导体衬底上的第一氧化硅层和第二氧化硅层，在沟槽中形成浅沟槽隔离结构。本发明的浅沟槽隔离结构的致密性增加。
【IPC分类】H01L21/762
【公开号】CN105719996
【申请号】CN201410736246
【发明人】邓浩, 徐建华, 肖莉红
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2014年12月4日