专利名称：浅沟槽隔离区的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件制造技术领域，特别涉及一种浅沟槽隔离区的制作方法。
背景技术：
目前，现有的互补金属氧化物半导体(CMOS)技术中，在制作栅氧化层之前，需要 进行浅沟槽隔离工艺的制作，以及在半导体衬底上定义CMOS的有源区。现有技术中浅沟槽隔离工艺的具体制作方法包括如下步骤步骤11、在半导体衬底100上热氧化生长隔离氧化层101，以保护有源区在后续去 掉沉积的氮化硅层102的过程中免受化学玷污，以及作为氮化硅层与硅衬底之间的应力缓 冲层，所述半导体衬底为硅衬底；步骤12、在所述隔离氧化层101的表面沉积氮化硅层102 ；其中，本步骤中沉积得 到的氮化硅层是一层坚固的掩膜材料；步骤13、浅沟槽的刻蚀依次刻蚀氮化硅层102、隔离氧化层101及半导体衬底 100，经过刻蚀形成的浅沟槽区域，称为浅沟槽隔离区，该浅沟槽隔离区将各个有源区隔离 划分开来；步骤14、浅沟槽衬垫氧化硅103的生长，该步骤生长衬垫氧化硅103是为了改善硅 衬底与后续填充的浅沟槽氧化物的界面特性；步骤15、浅沟槽隔离区高温热退火，目的在于释放应力，该应力在刻蚀浅沟槽时被 集中在浅沟槽周围；步骤16、浅沟槽氧化物104填充及抛光；其中，在步骤12中沉积得到的氮化硅层， 可以在执行本步骤的过程中保护有源区，充当抛光的阻挡材料。步骤11至16在半导体衬底上完成了浅沟槽隔离工艺。具有浅沟槽隔离区的半导 体器件结构示意图如图1所示。需要说明的是，现有技术中步骤14和步骤15是在不同的反应腔内进行，在步骤14 中生长衬垫氧化硅103时，所需要的生长温度为950 1050摄氏度。那么就要在生长衬 垫氧化硅103的反应腔温度升至大约500摄氏度时，将实施浅沟槽隔离工艺的半导体器件 置入生长衬垫氧化硅103的反应腔，称为第一反应腔。当第一反应腔温度继续升至950 1050摄氏度时，即到达生长衬垫氧化硅103的温度，向第一反应腔内通入氧气，衬垫氧化硅 103的生长大约需3 5分钟，在完成衬垫氧化硅103的生长之后，由于要进入另一反应腔 执行退火步骤，所以需要将第一反应腔内温度降低，当降至大约500摄氏度时，形成了衬垫 氧化硅103的半导体器件从第一反应腔内输出。接下来，实施浅沟槽隔离工艺的半导体器件要进入退火过程。退火所需要的温度 为1050 1150摄氏度。则当退火用反应腔内温度升至大约500摄氏度时，将实施浅沟槽 隔离工艺的半导体器件置入退火反应腔，称为第二反应腔。当第二反应腔温度继续升至 1050 1150摄氏度时，即到达退火温度，将该温度持续120分钟的高温过程，再开始降温， 其中降温过程通过向第二反应腔内通入氮气等气体来实现。当温度降至大约500摄氏度
3时，形成的半导体器件才可以从第二反应腔输出。也就是说高温退火过程包括在1050 1150摄氏度时，持续大约120分钟的高温过程，还包括从1050 1150摄氏度的降温过程。在不同反应腔执行衬垫氧化硅生长和浅沟槽隔离区热退火时，具体所需要的时间 与温度变化的曲线示意图如图2所示。其中，在第一反应腔内所消耗的时间大约为420分 钟，在第二反应腔内所消耗的时间大约为630分钟，那么在执行上述两个步骤时，加上从第 一反应腔进入第二反应腔所花费的将近100分钟的过渡时间，总共消耗的时间大约1150分 钟，显然，这样导致了较低的生产效率。提高生产效率，缩短生产时间，越来越成为对半导体制造行业的挑战。
发明内容
有鉴于此，本发明解决的技术问题是提高浅沟槽隔离工艺中的生产效率。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区的制作方法，该方法包括在半导体衬底上依次沉积隔离氧化层和氮化硅层；浅沟槽的刻蚀；在同一反应腔内进行衬垫氧化硅的生长和浅沟槽隔离区的高温热退火；
在浅沟槽内填充沟槽氧化物及对该沟槽氧化物抛光。在完成衬垫氧化硅的生长之后，所述反应腔内温度由衬垫氧化硅的生长温度升至 浅沟槽隔离区的高温热退火温度。所述衬垫氧化硅的生长温度为950 1050摄氏度。所述浅沟槽隔离区的高温热退火温度为1050 1150摄氏度。由上述的技术方案可见，本发明将衬垫氧化硅生长和浅沟槽隔离区热退火的步 骤在同一反应腔内执行，节省了在完成衬垫氧化硅的生长之后，输出衬垫氧化硅生长反应 腔时的降温过程，以及进入热退火反应腔时，达到退火温度的升温过程，有效节省了生产时 间，大大提高了生产效率。
图1为具有浅沟槽隔离区的半导体器件结构示意图。图2为现有技术中在不同反应腔执行衬垫氧化硅生长和浅沟槽隔离区热退火时， 所需要的时间与温度变化的曲线示意图。图3为本发明浅沟槽隔离工艺的具体制作方法的流程示意图。图4为本发明中在同一反应腔执行衬垫氧化硅生长和浅沟槽隔离区热退火时，所 需要的时间与温度变化的曲线示意图。
具体实施例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。本发明浅沟槽隔离工艺的具体制作方法的流程示意图，如图3所示，其包括如下 步骤
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步骤31、在半导体衬底100上热氧化生长隔离氧化层101，以保护有源区在后续去 掉沉积的氮化硅层102的过程中免受化学玷污，以及作为氮化硅层与硅衬底之间的应力缓 冲层，所述半导体衬底为硅衬底；步骤32、在所述隔离氧化层101的表面沉积氮化硅层102 ；其中，本步骤中沉积得 到的氮化硅层是一层坚固的掩膜材料；步骤33、浅沟槽的刻蚀依次刻蚀氮化硅层102、隔离氧化层101及半导体衬底 100，经过刻蚀形成的浅沟槽区域，称为浅沟槽隔离区，该浅沟槽隔离区将各个有源区隔离 划分开来；步骤34、在同一反应腔执行浅沟槽衬垫氧化硅103的生长及浅沟槽隔离区高温热 退火；步骤35、浅沟槽氧化物104填充及抛光。执行步骤34时，本发明在同一反应腔内进行浅沟槽衬垫氧化硅103的生长及浅沟 槽隔离区高温热退火。即在第一反应腔内完成衬垫氧化硅103的生长之后，不需要将实施 浅沟槽隔离工艺的半导体器件输出第一反应腔，接着在第一反应腔内完成退火过程。这样 生长衬垫氧化硅时，所需要的生长温度为950 1050摄氏度，那么就要在第一反应腔温度 升至大约500摄氏度时，将实施浅沟槽隔离工艺的半导体器件置入，当第一反应腔内温度 升至950 1050摄氏度，即到达生长衬垫氧化硅103的温度，向第一反应腔内通入氧气，衬 垫氧化硅103的生长大约需3 5分钟。在完成衬垫氧化硅103的生长之后，继续升温至浅 沟槽隔离区高温热退火所需要的温度，1050 1150摄氏度，将该温度持续120分钟的高温 过程，再开始降温，当温度降至大约500摄氏度时，形成的半导体器件输出第一反应腔。同 样，退火中的降温过程也是通过向反应腔内通入氮气等气体来实现的。需要注意的是，衬垫氧化硅生长和浅沟槽隔离区热退火都有通入气体及变温的过 程，所以对反应腔的要求基本一致。两操作在同一反应腔内执行，只需将所述的第一反应腔 内温度直接从950 1050摄氏度升至1050 1150摄氏度，然后完成退火过程之后，经过 第一反应腔降温过程，形成的半导体器件从第一反应腔输出。其中，高温退火及降温过程所 消耗的时间，与现有技术基本相同。关键是节省了在完成衬垫氧化硅的生长之后，输出衬垫 氧化硅生长反应腔时的降温过程，以及进入热退火反应腔时，达到退火温度的升温过程，这 样连续执行上述两个操作时只需700分钟的时间。本发明中在同一反应腔执行衬垫氧化硅 生长和浅沟槽隔离区热退火时，所需要的时间与温度变化的曲线示意图，如图4所示。从图 4与图2的比较可以看出，本发明中执行衬垫氧化硅生长和浅沟槽隔离区热退火操作时，花 费时间大大减少，有效提高了浅沟槽隔离工艺的生产效率。在晶片验收测试(Wafer Acceptance Test,WAT)中可以发现，与现有技术相比，本 发明所得到的器件的电学特性明显提高。相同饱和漏电流(Idsat)下，通过采用本发明的方 法得到器件的关断电流(I。ff)比现有技术要小。说明通过采用本发明在同一反应腔执行衬 垫氧化硅生长和浅沟槽隔离区热退火操作，有效减少了漏电现象的发生，从而使得器件在 不工作的情况下，有相对更长的待机时间。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
一种浅沟槽隔离区的制作方法，该方法包括在半导体衬底上依次沉积隔离氧化层和氮化硅层；浅沟槽的刻蚀；在同一反应腔内进行衬垫氧化硅的生长和浅沟槽隔离区的高温热退火；在浅沟槽内填充沟槽氧化物及对该沟槽氧化物抛光。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在完成衬垫氧化硅的生长之后，所述反应腔 内温度由衬垫氧化硅的生长温度升至浅沟槽隔离区的高温热退火温度。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述衬垫氧化硅的生长温度为950 1050 摄氏度。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述浅沟槽隔离区的高温热退火温度为 1050 1150摄氏度。
全文摘要
本发明公开了一种浅沟槽隔离区的制作方法，该方法包括在半导体衬底上依次沉积隔离氧化层和氮化硅层；浅沟槽的刻蚀；在同一反应腔内进行衬垫氧化硅的生长和浅沟槽隔离区的高温热退火；在浅沟槽内填充沟槽氧化物及对该沟槽氧化物抛光。该方法在同一反应腔内进行衬垫氧化硅的生长和浅沟槽隔离区的高温热退火操作，大大节省了生产时间，有效提高了生产效率。
文档编号H01L21/762GK101969039SQ20091005543
公开日2011年2月9日 申请日期2009年7月27日 优先权日2009年7月27日
发明者唐兆云 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司