专利名称：浅沟槽隔离结构的制造方法
技术领域：
本发明涉及半导体元器件的制造技术，尤其是指一种浅沟槽隔离结构的制造方法。
背景技术：
随着半导体技术的飞速发展，半导体元器件的特征尺寸(CD)越来越小，半导体衬 底的单位面积上有源器件的密度越来越高，各有源器件之间的距离也越来越小，从而使得 各个器件之间的绝缘隔离保护也变得更加重要。在现有的半导体制造工艺进入深亚微米技 术节点之后，O. 13iim以下的元器件的有源区(AA，Active Area)之间的隔离槽已大多采用 了浅沟槽隔离(STI， Shallow Trenchlsolation)技术来制作。 图1为现有技术中形成浅沟槽隔离结构的示意图。如图1(a)所示，首先在半导体 衬底100上依次分别形成垫氧化层(Pad Oxide) 102、阻挡层104和光刻胶层106，其中，所 述垫氧化层102的材料为二氧化硅(Si02)，所述阻挡层104的材料为氮化硅；然后通过曝光 显影工艺，定义浅沟槽图形，并以光刻胶层106为掩膜，用干法刻蚀法刻蚀阻挡层104、垫氧 化层102和半导体衬底IOO，从而形成浅沟槽110。接着，如图1(b)所示，通过灰化处理过 程去除光刻胶层106，然后再用湿法刻蚀法去除残留的光刻胶层106，并通过湿法刻蚀法对 阻挡层104和垫氧化层102进行回蚀(pull back)，以增大浅沟槽110上方的宽度，从而便 于后续的高密度等离子(HDP)或高深宽比工艺(HARP，HighAspect Ratio Process)的浅沟 槽填充，同时也便于在浅沟槽110上方形成圆角。 其中，所述回蚀所采用的溶液为氢氟酸(HF)和磷酸(H3P04)，即使用磷酸刻蚀阻挡 层104，而使用氢氟酸刻蚀垫氧化层102。然后，如图1 (c)所示，用热氧化法在浅沟槽110的 底部与侧壁形成衬氧化层(Liner Oxide) 108，所述衬氧化层108的材料一般为二氧化硅； 通过用高密度等离子体化学气相沉积法(HDPCVD)或HARP在阻挡层104上形成绝缘层112， 且所述绝缘层112将所述浅沟槽110填充满，所述绝缘层112的材料为二氧化硅。最后，如 图1(d)所示，对绝缘层112进行平坦化处理，例如，采用化学机械抛光工艺(CMP)清除阻挡 层104上的绝缘层112 ;去除阻挡层104和垫氧化层102，最终形成由浅沟槽内的衬氧化层 108及绝缘层112所构成的浅沟槽隔离结构。其中，去除阻挡层104和垫氧化层102的工艺 一般采用湿法刻蚀。 在上述的现有技术中，由于在使用磷酸对阻挡层104和垫氧化层102进行回蚀时， 磷酸溶液将对上述已形成的浅沟槽的内壁产生腐蚀作用，使得所述浅沟槽的内壁上出现凹 凸不平的现象，从而对半导体元器件的漏电性能造成比较不利的影响。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种浅沟槽隔离结构的制造方法，从而使 得所形成的浅沟槽的内壁比较平整、均匀。 为达到上述目的，本发明中的技术方案是这样实现的
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—种浅沟槽隔离结构的制造方法，该方法包括 在半导体衬底上依次形成垫氧化层和阻挡层，在半导体衬底内形成浅沟槽； 对垫氧化层进行回蚀； 在浅沟槽的侧壁上形成衬氧化层； 对阻挡层进行回蚀； 向浅沟槽内填充绝缘层，去除阻挡层和垫氧化层，形成浅沟槽隔离结构。 所述对垫氧化层进行回蚀包括使用稀的氢氟酸溶液对所述垫氧化层进行回蚀。 所述稀的氢氟酸溶液的浓度为200 300 : 1。 所述稀的氢氟酸溶液的浓度为300 : 1。 在对垫氧化层进行回蚀时，所述回蚀的宽度为20 110埃。 在对垫氧化层进行回蚀时，所述回蚀的宽度为50埃。 所述对阻挡层进行回蚀包括使用磷酸溶液对所述阻挡层进行回蚀。 所述磷酸溶液的浓度为85 % 。 在对阻挡层进行回蚀时，所述回蚀的宽度为40 60埃。
在对阻挡层进行回蚀时，所述回蚀的宽度为50埃。 综上可知，本发明中提供了一种浅沟槽隔离结构的制造方法。在所述浅沟槽隔离 结构的制造方法中，由于在需要进行离子注入的多晶硅层表面形成至少一层保护层，从而 使得所形成的浅沟槽的内壁比较平整、均匀。
图1为现有技术中形成浅沟槽隔离结构的示意图。 图2为本发明中浅沟槽隔离结构的制造方法的流程示意图。 图3为本发明中形成浅沟槽隔离结构的示意图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点表达得更加清楚明白，下面结合附图及具体 实施例对本发明再作进一步详细的说明。 图2为本发明中浅沟槽隔离结构的制造方法的流程示意图。如图2所示，本发明 中所提供的浅沟槽隔离结构的制造方法包括如下所述的步骤 步骤201，在半导体衬底上依次形成垫氧化层和阻挡层，并在半导体衬底内形成浅 沟槽。 图3为本发明中形成浅沟槽隔离结构的示意图。如图3(a)所示，在本步骤中，将 首先在半导体衬底300上依次分别形成垫氧化层302、阻挡层304和光刻胶层306，其中，所 述半导体衬底300可以是硅基底或绝缘体上硅，所述垫氧化层302的材料为Si02，所述阻挡 层104的材料为氮化硅；然后通过曝光显影工艺，定义浅沟槽图形，并以光刻胶层306为掩 膜，用干法刻蚀法刻蚀阻挡层304、垫氧化层302和半导体衬底300，从而形成浅沟槽310。 在形成浅沟槽310后，如图3(b)所示，可通过灰化处理过程去除光刻胶层106，然后再用湿 法刻蚀法去除残留的光刻胶层106。
步骤202，对垫氧化层进行回蚀。
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在本发明中，为了使后续浅沟槽310内的填充物质中不产生缝隙或孔洞等缺陷， 需要对垫氧化层302和阻挡层304进行回蚀，以增大浅沟槽310上方的宽度。
如图3(b)所示，在本步骤中，可先对垫氧化层302进行回蚀，使得垫氧化层302每 侧的宽度增大L，即回蚀的宽度为L。其中，所述的L为30 IIOA，较佳的，所述L为50A， 进行上述回蚀所使用的为稀的氢氟酸溶液(DHF，Diluted HF)。在本实施例中，所述氢氟酸
溶液的浓度为200 300 : i ;较佳的，氢氟酸溶液的浓度为300 : i。 步骤203，在浅沟槽的侧壁上形成衬氧化层。 如图3(b)所示，在本步骤中，在进行上述回蚀之后，可通过热氧化法或其它的形 成方法在浅沟槽310的底部和侧壁上形成衬氧化层308。所述衬氧化层308的厚度为5 20A，所述衬氧化层308的材料一般为二氧化硅；所述衬氧化层308的形成方法可使用本领 域中常用的衬氧化层的形成方法，在此不再赘述。
步骤204，对阻挡层进行回蚀。 如图3(c)所示，在本步骤中，在形成上述衬氧化层308后，可对阻挡层304进行回 蚀，使得阻挡层304每侧的宽度增大L2，其中，所述的L2为40 60A ;较佳的，所述L2为 50A。进行上述回蚀所使用的为磷酸溶液。
在本实施例中，所述磷酸溶液的浓度为85%。 步骤205，向浅沟槽内填充绝缘层，去除阻挡层和垫氧化层，形成浅沟槽隔离结构。
如图3 (c)所示，在本步骤中，将通过用HDPCVD或HARP在阻挡层304上形成绝缘 层312，且绝缘层312将所述浅沟槽310填充满，所述绝缘层312的材料为二氧化硅。
此外，在本步骤中，如图3(d)所示，还将对绝缘层312进行平坦化处理，例如，采用 CMP工艺清除阻挡层304上的绝缘层312 ;去除阻挡层304和垫氧化层302，从而形成由浅 沟槽内的衬氧化层308及绝缘层312构成的浅沟槽隔离结构。 综上可知，在本发明所提供的上述浅沟槽隔离结构的制造方法中，由于先使用氢 氟酸溶液对垫氧化层进行回蚀，然后在形成衬氧化层后再使用磷酸溶液对阻挡层进行回 蚀，因而使得在使用磷酸溶液进行回蚀时，由于衬氧化层的保护，使得磷酸不会对浅沟槽的 内壁产生腐蚀作用，从而使得所形成的浅沟槽的内壁比较平整、均匀，避免了浅沟槽的内壁 上出现凹凸不平的现象，从而保证半导体元器件的性能不受影响；另外，如果先对形成衬氧 化层后再使用氢氟酸溶液对垫氧化层进行回蚀，则由于所述衬氧化层的材料一般为二氧化 硅，因此在对垫氧化层进行进行回蚀时，氢氟酸溶液也会对所述衬氧化层产生腐蚀作用，从 而对所有源区的侧壁的造成损失，减小有源区的特征尺寸。所以，通过上述的方法还可以减 少有源区侧壁的损失，从而不对有源区的特征尺寸造成不利的影响。 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
一种浅沟槽隔离结构的制造方法，其特征在于，该方法包括在半导体衬底上依次形成垫氧化层和阻挡层，在半导体衬底内形成浅沟槽；对垫氧化层进行回蚀；在浅沟槽的侧壁上形成衬氧化层；对阻挡层进行回蚀；向浅沟槽内填充绝缘层，去除阻挡层和垫氧化层，形成浅沟槽隔离结构。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对垫氧化层进行回蚀包括 使用稀的氢氟酸溶液对所述垫氧化层进行回蚀。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于 所述稀的氢氟酸溶液的浓度为200 300 : 1。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于 所述稀的氢氟酸溶液的浓度为300 : 1。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于 在对垫氧化层进行回蚀时，所述回蚀的宽度为20 110埃。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于在对垫氧化层进行回蚀时，所述回蚀的宽度为50埃。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对阻挡层进行回蚀包括使用磷酸溶液对所述阻挡层进行回蚀。
8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述磷酸溶液的浓度为85%。
9. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于在对阻挡层进行回蚀时，所述回蚀的宽度为40 60埃。
10. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于在对阻挡层进行回蚀时，所述回蚀的宽度为50埃。
全文摘要
本发明中公开了一种浅沟槽隔离结构的制造方法，该方法包括在需要进行离子注入的多晶硅层表面形成至少一层保护层；对具有保护层的多晶硅层进行离子注入；在完成离子注入后，去除上述保护层。通过使用上述的离子注入方法，可使得所注入的离子在多晶硅层中的分布比较均匀，避免穿通现象，从而可取得较好的掺杂效果，提高半导体元器件的性能。
文档编号H01L21/31GK101789389SQ20091004582
公开日2010年7月28日 申请日期2009年1月23日 优先权日2009年1月23日
发明者刘焕新 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司