专利名称：浅沟槽隔离结构的形成方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种浅沟槽隔离结构的形成方法。
技术背景
目前，随着半导体工艺进入深亚微米时代，半导体器件有源区之间的隔离层大 多采用浅沟槽隔离6TI)工艺来制作。
现有技术中在晶圆上浅沟槽隔离结构的制作过程示意图请参阅图Ia至图le，形 成方法，包括以下步骤
步骤11、请参阅图la，在半导体衬底100上依次形成垫氧化层101和刻蚀终止 层102，其中半导体衬底为硅或者绝缘体上硅；垫氧化层101—般为二氧化硅，采用热氧 化的方法形成；刻蚀终止层102—般为氮化硅层，是一层坚固的掩膜材料。
步骤12、请参阅图lb，在刻蚀终止层的表面形成图案化的光阻胶(图中未显 示)，定义隔离区的位置，然后以图案化的光阻胶为掩膜，依次刻蚀刻蚀终止层、垫氧化 层以及半导体衬底，并且继续刻蚀半导体衬底到一定深度，形成浅沟槽。
步骤13、请参阅图lc，在浅沟槽内表面形成衬氧化层103，一般采用热氧化的 方法。
步骤14、请参阅图ld，在沟槽内部以及刻蚀终止层表面，采用化学气相沉积的 方法进行沟槽氧化物104的填充。
步骤15、请参阅图le，进行化学机械抛光(CMP)，平坦化所述填充的沟槽氧化 物104，至显露出刻蚀终止层，然后去除刻蚀终止层102和垫氧化层101。其中，在步骤 11中沉积得到的氮化硅层102，可以在执行CMP的过程中充当抛光的阻挡材料，在显露 出刻蚀终止层时停止CMP。
至此，浅沟槽隔离结构已经形成。
随着半导体器件的尺寸不断缩小，需要形成浅沟槽的深宽比也越来越大，即浅 沟槽相对较深，所以在执行步骤14的时候，由于工艺的限制，间隙填充(gap filling)能 力较差，沟槽氧化物无法均勻填充满浅沟槽底部，在浅沟槽底部形成空洞(void)。为了 解决此问题，提供了一种填充沟槽氧化物的方法。其具体形成浅沟槽隔离结构的步骤包 括
步骤21、请参阅图&，在半导体衬底100上依次形成垫氧化层101和刻蚀终止 层102，其中半导体衬底为硅或者绝缘体上硅；垫氧化层101—般为二氧化硅，采用热氧 化的方法形成；刻蚀终止层102—般为氮化硅层，是一层坚固的掩膜材料。
步骤22、请参阅图沈，在刻蚀终止层的表面形成图案化的光阻胶(图中未显 示)，定义隔离区的位置，然后以图案化的光阻胶为掩膜，依次刻蚀刻蚀终止层、垫氧化 层以及半导体衬底，并且继续刻蚀半导体衬底到一定深度，形成浅沟槽。
步骤23、请参阅图北，在浅沟槽内表面形成衬氧化层103，一般采用热氧化的 方法。3
步骤M、请参阅图2d，在沟槽内部以及刻蚀终止层表面，采用化学气相沉积的 方法沉积第一层沟槽氧化物201，但是沉积一段时间之后，沟槽开口处的第一沟槽氧化物 的沉积量大于沟槽底部的沉积量，为了防止后续沉积沟槽氧化物时，沟槽内产生空洞， 在沉积一定时间后，刻蚀沟槽开口处的第一层沟槽氧化物，使沟槽的开口打开；
然后在第一层沟槽氧化物201的表面进行第二层沟槽氧化物202的沉积，并刻蚀 沟槽开口处的第二层沟槽氧化物202，使沟槽的开口处打开。图2d中只示出了两次循环 进行沟槽氧化物沉积、刻蚀的示意图，显然，为了防止空洞的产生，可以多次循环进行 沟槽氧化物沉积、刻蚀，使得沟槽底部沉积均勻，该步骤中形成的沟槽氧化物称之为前 层沟槽氧化物。
步骤25、请参阅图&，在第二层沟槽氧化物202的表面沉积第一顶层沟槽氧 化物203，该第一顶层沟槽氧化物203的沉积采用低速率的沉积(Low Deposition Rate, LDR)，沉积速率在1000 1800埃/分钟(A/min)，逐渐将浅沟槽底部填充均勻。
然后执行步骤沈、进行第二顶层沟槽氧化物204的沉积，该层沉积速度较快， 沉积速率在6000 8000Α/η ι，最终完成沟槽氧化物的填充。如图2f所示。但是低速 率沉积的氧化物的应力与前层沟槽氧化物和处于其上层的正常沉积速率的氧化物的应力 不匹配，导致粘合力比较差，出现严重的颗粒效应。这里颗粒效应指的是在沉积工艺 中，沉积膜不但会沉积在晶圆上，还会沉积在用于沉积工艺的反应腔内侧壁上，即反应 腔内侧壁上会沉积有前层的沟槽氧化物、低速率沉积的氧化物以及较快速率沉积的氧化 物，上述提到由于低速率沉积的氧化物，与前层沟槽氧化物和处于其上层的较快沉积速 率的氧化物的粘合力较差，就会有氧化物颗粒从反应腔内侧壁上剥落下来，落在正在制 作的半导体器件上，严重影响半导体器件的良率。发明内容
有鉴于此，本发明解决的技术问题是低速率沉积的氧化物，与前层沟槽氧化 物和处于其上层的较快沉积速率的氧化物的粘合力较差，导致的颗粒缺陷。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案具体是这样实现的
本发明公开了一种浅沟槽隔离结构的形成方法，所述结构在反应腔内形成，包 括
在半导体衬底上依次形成垫氧化层和刻蚀终止层；
依次刻蚀刻蚀终止层、垫氧化层以及半导体衬底，形成浅沟槽；
在浅沟槽内表面形成衬氧化层；
在浅沟槽内的衬氧化层及刻蚀终止层表面形成前层沟槽氧化物；
在所述前层沟槽氧化物表面沉积第一顶层沟槽氧化物；
在所述第一顶层沟槽氧化物表面进行过渡沉积沟槽氧化物，所述过渡沉积沟槽 氧化物时的沉积速率大于第一顶层沟槽氧化物的沉积速率，并且小于第二顶层沟槽氧化 物的沉积速率；
在所述过渡沉积的沟槽氧化物表面沉积第二顶层沟槽氧化物；
平坦化所填充的沟槽氧化物至显露出刻蚀终止层，并去除刻蚀终止层和垫氧化层。
形成前层沟槽氧化物之后，沉积第一顶层沟槽氧化物之前，该方法进一步包括 对反应腔进行氢气处理。
形成前层沟槽氧化物之后，沉积第一顶层沟槽氧化物之前，该方法进一步包括 对反应腔进行氧气处理和氢气处理。
所述过渡沉积沟槽氧化物时反应腔内通入氧气的流量为150 300标准立方厘米 /分钟seem。
所述过渡沉积沟槽氧化物时反应腔内高频射频功率为5000 7000瓦，低频射频 功率为5000 7000瓦。
所述过渡沉积沟槽氧化物时反应腔内通入硅烷幻氏的流量为10 20SCCm，氦气 的流量为300 400sccm，氢气的流量为500 800sccm。
所述过渡沉积沟槽氧化物的时间为1 3秒。
所述氢气处理时反应腔内高频射频功率为7000 9000瓦，低频射频功率为 5000 7000瓦；向反应腔内通入氢气的流量为400 800sccm ；氦气和氧气的总流量不 小于 500sccm。
所述氧气处理时反应腔内高频射频功率为2000 4000瓦，低频射频功率为 2000 4000瓦，氧气的流量为200 500sccm。
由上述的技术方案可见，本发明在形成浅沟槽隔离结构时，在第一顶层沟槽氧 化物和第二顶层沟槽氧化物之间，沉积过渡富氧层，该过渡富氧层充当第一顶层沟槽氧 化物和第二顶层沟槽氧化物的过渡层，增加粘合力，这样就可以有效防止从反应腔内侧 壁上落下颗粒。进一步地，由于形成前层沟槽氧化物时，使用了刻蚀工序，含氟的刻蚀 气体存在于反应腔内，形成的含氟类副产物也会吸附在反应腔内侧壁上，本发明在形成 前层沟槽氧化物之后采用了氢气处理，将含氟类副产物从反应腔带走，更进一步地防止 了颗粒缺陷的发生。
图Ia至图Ie为现有技术中浅沟槽隔离结构的制作过程示意图。
图&至图2f为现有技术中另一种实施例的浅沟槽隔离结构的制作过程示意图。
图3为本发明第二实施例形成浅沟槽隔离结构的方法流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施 例，对本发明进一步详细说明。
本发明的核心思想是在形成前层沟槽氧化物之后，对反应腔内进行氧气和氢 气处理，去除腔体内壁吸附的氟离子，以提高低速率沉积的氧化物与反应腔的粘合力， 以及与前层沟槽氧化物和较快沉积速率的氧化物的粘合力，防止颗粒效应。另一方面， 在沉积完成低速率氧化物之后，加入短暂的过渡沉积步骤，使低速率氧化物和较快速率 氧化物的过渡更加平缓，制程更加稳定，从而增强低速率沉积的氧化物和较快速率沉积 的氧化物之间的粘合力。
为了有效防止颗粒效应，本发明的第一实施例为在形成前层沟槽氧化物之后，对反应腔内进行氧气和氢气处理，提高低速率沉积的氧化物与反应腔的粘合力，以及与 前层沟槽氧化物和较快沉积速率的氧化物的粘合力。
具体形成浅沟槽隔离结构的方法为
步骤31、请参阅图&，在半导体衬底100上依次形成垫氧化层101和刻蚀终止 层102，其中半导体衬底为硅或者绝缘体上硅；垫氧化层101—般为二氧化硅，采用热氧 化的方法形成；刻蚀终止层102—般为氮化硅层，是一层坚固的掩膜材料。
步骤32、请参阅图沈，在刻蚀终止层的表面形成图案化的光阻胶(图中未显 示)，定义隔离区的位置，然后以图案化的光阻胶为掩膜，依次刻蚀刻蚀终止层、垫氧化 层以及半导体衬底，并且继续刻蚀半导体衬底到一定深度，形成浅沟槽。
步骤33、请参阅图北，在浅沟槽内表面形成衬氧化层103，一般采用热氧化的 方法。
步骤34、请参阅图2d，在沟槽内部以及刻蚀终止层表面，采用化学气相沉积的 方法沉积第一层沟槽氧化物201，但是沉积一段时间之后，沟槽开口处的第一沟槽氧化物 的沉积量大于沟槽底部的沉积量，为了防止后续沉积沟槽氧化物时，沟槽内产生空洞， 在沉积一定时间后，刻蚀沟槽开口处的第一层沟槽氧化物，使沟槽的开口打开；
然后在第一层沟槽氧化物201的表面进行第二层沟槽氧化物202的沉积，并刻蚀 沟槽开口处的第二层沟槽氧化物202，使沟槽的开口处打开。图2d中只示出了两次循环 进行沟槽氧化物沉积、刻蚀的示意图，显然，为了防止空洞的产生，可以多次循环进行 沟槽氧化物沉积、刻蚀，使得沟槽底部沉积均勻，该步骤中形成的沟槽氧化物称之为前 层沟槽氧化物。
步骤35、向反应腔内通入的气体包括氧气、氩气和氦气，主要起作用的气体为 氧气。因为前层沟槽氧化物进行刻蚀时，一般采用含氟类气体，而产生的含氟类的副产 物容易吸附在反应腔内侧壁上，不容易被排出反应腔，吸附在反应腔内侧壁上的含氟类 物质也是造成前层沟槽氧化物和低速率沉积的氧化物之间粘合力差，出现颗粒缺陷的一 个因素，所以本实施中通入的氧气与氟元素发生化学反应成O-F键，就很容易随稀释气 体，如氩气、氦气排出反应腔。通入氧气时反应腔的高频射频功率为2000 4000瓦，低 频射频功率为2000 4000瓦，氧气的流量控制在200 500标准立方厘米/分钟sccm， 处理时间为4 6秒。
接着，向反应腔内通入氢气，氢气也用于与氟元素发生化学反应成H-F键，更 容易地排出反应腔，没有了含氟类副产物的存在，自然提高了前层沟槽氧化物和低速率 沉积的氧化物之间的粘合力，以及低速率沉积的氧化物与反应腔的粘合力。通入氢气时 反应腔的高频射频功率为7000 9000瓦，低频射频功率为5000 7000瓦，氢气的流量 控制在400 SOOsccm。由于氢气原子量小，没有方向性，所以施加一定的偏压是必要 的，偏置功率控制在1500 3000瓦，而且同时需要通入一些较重的原子，例如氦气和氧 气，氦气和氧气的总流量控制在500SCCm以上。处理时间为1 3秒。
需要说明的是，该步骤中向反应腔内先通入氧气，再通入氢气，是本实施例的 优选方法，因为氢原子与氟原子成键的能力相比氧原子与氟原子成键能力要更好一些， 更容易将刻蚀时引入的氟离子带走，所以本步骤中也可以只采用氢气进行处理，而省略 氧气处理；也可以将氢气处理设置在氧气处理的前面，都可以实现提高粘合力，降低颗粒效应的目的。
步骤36、请参阅图&，在第二层沟槽氧化物202的表面沉积第一顶层沟槽氧 化物203，该第一顶层沟槽氧化物203的沉积采用低速率的沉积，沉积速率在1000 1800A/min,逐渐将浅沟槽底部填充均勻。其中进行LDR时，反应腔的高频射频功率为 8800 9200瓦，低频射频功率为5800 6200瓦，硅烷^iH4)流量为10 20sccm，氧 气流量控制与幻氏的比值约为2 1，氢气流量为1000 1500SCCm，沉积时间为50 70秒。
然后执行步骤37、请参阅图2f，进行第二顶层沟槽氧化物204的沉积，沉积速 率在6000 8000Α/η ι，最终完成沟槽氧化物的填充。反应腔的高频射频功率为5000 7000瓦，低频射频功率为5000 7000瓦，SH4流量为100 150sccm，氧气流量控制 与SH4的比值约为1.5 2，氢气流量为100 200sccm，氦气流量为200 500sccm， 沉积时间为20 30秒。
当然，浅沟槽隔离结构的形成，还需进行CMP，平坦化所述填充的沟槽氧化物 至显露出刻蚀终止层，然后去除刻蚀终止层和垫氧化层。其中，刻蚀终止层一般为氮 化硅层，刻蚀终止层的去除可以采用热磷酸溶液湿法刻蚀；垫氧化层一般也采用湿法刻 蚀，例如采用氢氟酸溶液进行刻蚀。
本发明第二实施例的形成浅沟槽隔离结构的方法流程示意图如图3所示，包括 以下步骤
步骤41、请参阅图&，在半导体衬底100上依次形成垫氧化层101和刻蚀终止 层102，其中半导体衬底为硅或者绝缘体上硅；垫氧化层101—般为二氧化硅，采用热氧 化的方法形成；刻蚀终止层102—般为氮化硅层，是一层坚固的掩膜材料。
步骤42、请参阅图沈，在刻蚀终止层的表面形成图案化的光阻胶(图中未显 示)，定义隔离区的位置，然后以图案化的光阻胶为掩膜，依次刻蚀刻蚀终止层、垫氧化 层以及半导体衬底，并且继续刻蚀半导体衬底到一定深度，形成浅沟槽。
步骤43、请参阅图北，在浅沟槽内表面形成衬氧化层103，一般采用热氧化的 方法。
步骤44、请参阅图2d，在沟槽内部以及刻蚀终止层表面，采用化学气相沉积的 方法沉积第一层沟槽氧化物201，但是沉积一段时间之后，沟槽开口处的第一沟槽氧化物 的沉积量大于沟槽底部的沉积量，为了防止后续沉积沟槽氧化物时，沟槽内产生空洞， 在沉积一定时间后，刻蚀沟槽开口处的第一层沟槽氧化物，使沟槽的开口打开；
然后在第一层沟槽氧化物201的表面进行第二层沟槽氧化物202的沉积，并刻蚀 沟槽开口处的第二层沟槽氧化物202，使沟槽的开口处打开。图2d中只示出了两次循环 进行沟槽氧化物沉积、刻蚀的示意图，显然，为了防止空洞的产生，可以多次循环进行 沟槽氧化物沉积、刻蚀，使得沟槽底部沉积均勻，该步骤中形成的沟槽氧化物称之为前 层沟槽氧化物。
步骤45、请参阅图&，在第二层沟槽氧化物202的表面沉积第一顶层沟槽氧 化物203，该第一顶层沟槽氧化物203的沉积采用低速率的沉积，沉积速率在1000 1800A/min,逐渐将浅沟槽底部填充均勻。其中进行LDR时，反应腔的高频射频功率为 8800 9200瓦，低频射频功率为5800 6200瓦，SH4流量为10 20sccm，氧气流量控制与SH4的比值约为2 1，氢气流量为1000 1500sccm，沉积时间为50 70秒。
步骤46、进行过渡沉积步骤，该步骤沉积速率相对于LDR的速率要高，相对于 正常沉积速率要低，即沉积速率处于两者之间，而且沉积时间也比较短，控制在1 3 秒。而且该过程中与低速率沉积相比，通入的氧气量增加，与形成第二顶层沟槽氧化物 204时通入的氧气量相同，为150 300SCCm，氧气含量增加，意味着生成的氧化物氧元 素含量多，形成粘合力很好的富氧过渡层，则可以增加第一顶层沟槽氧化物203与后续 形成的第二顶层沟槽氧化物204之间的粘合力。过渡沉积过程中反应腔高频射频功率为 5000 7000瓦，低频射频功率为5000 7000瓦，SiH4的流量为10 20sccm，氦气的 流量为300 400SCCm，氢气的流量为500 800SCCm。因为沉积过程中，氧化物是边沉 积边刻蚀的，但沉积速率大于刻蚀速率，其中，氢气和氦气就是用于轰击刻蚀的，而硅 烷和氧气主要用于沉积氧化物。
然后执行步骤47、请参阅图2f，进行第二顶层沟槽氧化物204的沉积，沉积速 率在6000 8000Α/η ι，最终完成沟槽氧化物的填充。反应腔的高频射频功率为5000 7000瓦，低频射频功率为5000 7000瓦，SH4流量为100 150sccm，氧气流量控制 与SH4的比值约为1.5 2，氢气流量为100 200sccm，氦气流量为200 500sccm， 沉积时间为20 30秒。
当然，浅沟槽隔离结构的形成，还需进行CMP，即步骤48、平坦化所述填充的 沟槽氧化物至显露出刻蚀终止层，然后去除刻蚀终止层和垫氧化层。其中，刻蚀终止层 一般为氮化硅层，刻蚀终止层的去除可以采用热磷酸溶液湿法刻蚀；垫氧化层一般也采 用湿法刻蚀，例如采用氢氟酸溶液进行刻蚀。
从上述可以看出，本发明可以从两方面防止颗粒缺陷，一是在形成前层沟槽氧 化物之后，对反应腔内进行氧气和氢气处理，提高低速率沉积的氧化物与反应腔的粘合 力，以及与前层沟槽氧化物和较快沉积速率的氧化物的粘合力，防止颗粒效应。另一方 面，在沉积完成低速率氧化物之后，加入短暂的过渡沉积步骤，使低速率氧化物和较快 速率氧化物的过渡更加平缓，制程更加稳定，从而增强低速率沉积的氧化物和较快速率 沉积的氧化物之间的粘合力。所以将两种技术方案结合起来，共同防止颗粒效应，为本 发明的优选实施例。形成浅沟槽隔离结构，本发明优选实施例的方法包括
步骤51、请参阅图&，在半导体衬底100上依次形成垫氧化层101和刻蚀终止 层102，其中半导体衬底为硅或者绝缘体上硅；垫氧化层101—般为二氧化硅，采用热氧 化的方法形成；刻蚀终止层102—般为氮化硅层，是一层坚固的掩膜材料。
步骤52、请参阅图沈，在刻蚀终止层的表面形成图案化的光阻胶(图中未显 示)，定义隔离区的位置，然后以图案化的光阻胶为掩膜，依次刻蚀刻蚀终止层、垫氧化 层以及半导体衬底，并且继续刻蚀半导体衬底到一定深度，形成浅沟槽。
步骤53、请参阅图北，在浅沟槽内表面形成衬氧化层103，一般采用热氧化的 方法。
步骤M、请参阅图2d，在沟槽内部以及刻蚀终止层表面，采用化学气相沉积的 方法沉积第一层沟槽氧化物201，但是沉积一段时间之后，沟槽开口处的第一沟槽氧化物 的沉积量大于沟槽底部的沉积量，为了防止后续沉积沟槽氧化物时，沟槽内产生空洞， 在沉积一定时间后，刻蚀沟槽开口处的第一层沟槽氧化物，使沟槽的开口打开；
然后在第一层沟槽氧化物201的表面进行第二层沟槽氧化物202的沉积，并刻蚀 沟槽开口处的第二层沟槽氧化物202，使沟槽的开口处打开。图2d中只示出了两次循环 进行沟槽氧化物沉积、刻蚀的示意图，显然，为了防止空洞的产生，可以多次循环进行 沟槽氧化物沉积、刻蚀，使得沟槽底部沉积均勻，该步骤中形成的沟槽氧化物称之为前 层沟槽氧化物。
步骤55、向反应腔内通入的气体包括氧气、氩气和氦气，主要起作用的气体为 氧气。因为前层沟槽氧化物进行刻蚀时，一般采用含氟类气体，而产生的含氟类的副产 物容易吸附在反应腔内侧壁上，不容易被排出反应腔，吸附在反应腔内侧壁上的含氟类 物质也是造成前层沟槽氧化物和低速率沉积的氧化物之间粘合力差，出现颗粒缺陷的一 个因素，所以本实施中通入的氧气与氟元素发生化学反应成O-F键，就很容易随稀释气 体，如氩气、氦气排出反应腔。通入氧气时反应腔的高频射频功率为2000 4000瓦，低 频射频功率为2000 4000瓦，氧气的流量控制在200 500标准立方厘米/分钟sccm， 处理时间为4 6秒。
接着，向反应腔内通入氢气，氢气也用于与氟元素发生化学反应成H-F键，更 容易地排出反应腔，没有了含氟类副产物的存在，自然提高了前层沟槽氧化物和低速率 沉积的氧化物之间的粘合力，以及低速率沉积的氧化物与反应腔的粘合力。通入氢气时 反应腔的高频射频功率为7000 9000瓦，低频射频功率为5000 7000瓦，氢气的流量 控制在400 SOOsccm。由于氢气原子量小，没有方向性，所以施加一定的偏压是必要 的，偏置功率控制在1500 3000瓦，而且同时需要通入一些较重的原子，例如氦气和氧 气，氦气和氧气的总流量控制在500SCCm以上。处理时间为1 3秒。
需要说明的是，该步骤中向反应腔内先通入氧气，再通入氢气，是本实施例的 优选方法，因为氢原子与氟原子成键的能力相比氧原子与氟原子成键能力要更好一些， 更容易将刻蚀时引入的氟离子带走，所以本步骤中也可以只采用氢气进行处理，而省略 氧气处理；也可以将氢气处理设置在氧气处理的前面，都可以实现提高粘合力，降低颗 粒效应的目的。
步骤56、请参阅图&，在第二层沟槽氧化物202的表面沉积第一顶层沟槽氧 化物203，该第一顶层沟槽氧化物203的沉积采用低速率的沉积，沉积速率在1000 1800A/min,逐渐将浅沟槽底部填充均勻。其中进行LDR时，反应腔的高频射频功率为 8800 9200瓦，低频射频功率为5800 6200瓦，硅烷^iH4)流量为10 20sccm，氧 气流量控制与幻氏的比值约为2 1，氢气流量为1000 1500SCCm，沉积时间为50 70秒。
步骤57、进行过渡沉积步骤，该步骤沉积速率相对于LDR的速率要高，相对于 正常沉积速率要低，即沉积速率处于两者之间，而且沉积时间也比较短，控制在1 3 秒。而且该过程中与低速率沉积相比，通入的氧气量增加，与形成第二顶层沟槽氧化物 204时通入的氧气量相同，氧气含量增加，意味着生成的氧化物氧元素含量多，形成粘合 力很好的富氧过渡层，则可以增加第一顶层沟槽氧化物203与后续形成的第二顶层沟槽 氧化物204之间的粘合力。过渡沉积过程中反应腔高频射频功率为5000 7000瓦，低频 射频功率为5000 7000瓦，SiH4的流量为10 20sccm，氦气的流量为300 400sccm， 氢气的流量为500 SOOsccm。因为沉积过程中，氧化物是边沉积边刻蚀的，但沉积速率大于刻蚀速率，其中，氢气和氦气就是用于轰击刻蚀的，而硅烷和氧气主要用于沉积 氧化物。
然后执行步骤58、请参阅图2f，进行第二顶层沟槽氧化物204的沉积，沉积速 率在6000 8000Α/η ι，最终完成沟槽氧化物的填充。反应腔的高频射频功率为5000 7000瓦，低频射频功率为5000 7000瓦，SH4流量为100 150sccm，氧气流量控制 与SH4的比值约为1.5 2，氢气流量为100 200sccm，氦气流量为200 500sccm， 沉积时间为20 30秒。
当然，浅沟槽隔离结构的形成，还需进行CMP，平坦化所述填充的沟槽氧化物 至显露出刻蚀终止层，然后去除刻蚀终止层和垫氧化层。其中，刻蚀终止层一般为氮 化硅层，刻蚀终止层的去除可以采用热磷酸溶液湿法刻蚀；垫氧化层一般也采用湿法刻 蚀，例如采用氢氟酸溶液进行刻蚀。
通过本发明的任意一种实施方式，都可以有效降低反应腔内的颗粒效应，优选 为氢气处理和过渡沉积步骤相结合来实现本发明的目的。重要的是，颗粒效应主要来源 于第一顶层沟槽氧化物和第二顶层沟槽氧化物之间应力不匹配，所以过渡沉积步骤是本 发明更为关键的技术，使得两层更好地结合起来，克服了颗粒效应。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发 明的保护范围之内。
权利要求
1.一种浅沟槽隔离结构的形成方法，所述结构在反应腔内形成，包括 在半导体衬底上依次形成垫氧化层和刻蚀终止层；依次刻蚀刻蚀终止层、垫氧化层以及半导体衬底，形成浅沟槽； 在浅沟槽内表面形成衬氧化层；在浅沟槽内的衬氧化层及刻蚀终止层表面形成前层沟槽氧化物； 在所述前层沟槽氧化物表面沉积第一顶层沟槽氧化物；在所述第一顶层沟槽氧化物表面进行过渡沉积沟槽氧化物，所述过渡沉积沟槽氧化 物时的沉积速率大于第一顶层沟槽氧化物的沉积速率，并且小于第二顶层沟槽氧化物的 沉积速率；在所述过渡沉积的沟槽氧化物表面沉积第二顶层沟槽氧化物； 平坦化所填充的沟槽氧化物至显露出刻蚀终止层，并去除刻蚀终止层和垫氧化层。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成前层沟槽氧化物之后，沉积第一顶层 沟槽氧化物之前，该方法进一步包括对反应腔进行氢气处理。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成前层沟槽氧化物之后，沉积第一顶层 沟槽氧化物之前，该方法进一步包括对反应腔进行氧气处理和氢气处理。
4.如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述过渡沉积沟槽氧化物时反应 腔内通入氧气的流量为150 300标准立方厘米/分钟seem。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述过渡沉积沟槽氧化物时反应腔内高频 射频功率为5000 7000瓦，低频射频功率为5000 7000瓦。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述过渡沉积沟槽氧化物时反应腔内通 入硅烷SiH4的流量为10 20sccm，氦气的流量为300 400sccm，氢气的流量为500 800sccm。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述过渡沉积沟槽氧化物的时间为1 3秒。
8.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述氢气处理时反应腔内高频射频功 率为7000 9000瓦，低频射频功率为5000 7000瓦；向反应腔内通入氢气的流量为 400 800sccm ；氦气和氧气的总流量不小于500sccm。
9.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述氧气处理时反应腔内高频射频功率为 2000 4000瓦，低频射频功率为2000 4000瓦，氧气的流量为200 500sccm。
全文摘要
本发明公开了一种浅沟槽隔离结构的形成方法在半导体衬底上依次形成垫氧化层和刻蚀终止层；依次刻蚀刻蚀终止层、垫氧化层以及半导体衬底，形成浅沟槽；在浅沟槽内表面形成衬氧化层；在浅沟槽内的衬氧化层及刻蚀终止层表面形成前层沟槽氧化物；在所述前层沟槽氧化物表面沉积第一顶层沟槽氧化物；在所述第一顶层沟槽氧化物表面进行过渡沉积沟槽氧化物，所述过渡沉积沟槽氧化物时的沉积速率大于第一顶层沟槽氧化物的沉积速率，并且小于第二顶层沟槽氧化物的沉积速率；在所述过渡沉积的沟槽氧化物表面沉积第二顶层沟槽氧化物；平坦化所填充的沟槽氧化物至显露出刻蚀终止层，并去除刻蚀终止层和垫氧化层。该方法有效降低颗粒缺陷。
文档编号C23C16/44GK102024741SQ20091019586
公开日2011年4月20日 申请日期2009年9月17日 优先权日2009年9月17日
发明者李敏, 袁宏韬 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司