专利名称：浅沟槽隔离结构的形成方法
技术领域：
本发明涉及半导体技木，特别涉及一种浅沟槽隔离结构的形成方法。
背景技术：
图1 图7为现有技术中浅沟槽隔离(STI)结构的形成方法的过程剖面示意图， 该方法主要包括以下步骤步骤1001，參见图1，在半导体衬底101上依次形成垫氧化物(Pad Oxide)层102 和氮化物层103。在本步骤中，首先采用热氧化工艺在半导体衬底101上形成ニ氧化硅作为垫氧化物层102，然后在垫氧化物层102之上沉积氮化硅作为氮化物层103。其中，氮化物层103在后续步骤中作为化学机械研磨(CMP)的停止层，垫氧化物层 102在后续步骤中作为氮化物层103的刻蚀停止层。步骤1002，參见图2，依次对氮化物层103、垫氧化物层102和半导体衬底101刻
蚀，形成沟槽。在本步骤中，首先对氮化物层103进行刻蚀，然后以刻蚀后的氮化物层103为掩膜，对垫氧化物层102和半导体衬底101刻蚀，从而形成沟槽。步骤1003，參见图3，在沟槽内壁以及氮化物层103的表面形成内衬氧化物(Liner Oxide)层 104。内衬氧化物层104的主要成分为ニ氧化硅。内衬氧化物层104的形成可通过热氧化工艺来实现。内衬氧化物层104覆盖在沟槽内壁上，用于修补刻蚀过程中对沟槽内壁造成的损伤。步骤1004，參见图4，采用高密度等离子体(HDP)化学气相沉积(CVD)エ艺形成氧化物105。氧化物105的主要成分为ニ氧化硅。所形成的氧化物105填充在沟槽中，以及覆盖在氮化物层103之上的内衬氧化物
层104表面。步骤1005，參见图5，采用化学机械研磨(CMP)エ艺实现半导体衬底101表面的平坦化。在本步骤中，采用CMPエ艺对氧化物105进行研磨，且将氮化物层103表面的内衬氧化物层104完全去除。步骤1006，參见图6，对氮化物层103刻蚀，将氮化物层103去除。氮化物层103的去除方法通常为湿法刻蚀。步骤1007，參见图7，对半导体衬底101表面的垫氧化物层102进行刻蚀，将垫氧化物层102去除。垫氧化物层102的刻蚀方法通常为湿法刻蚀。
至此，完成了 STI结构的制作，在后续步骤中，在半导体衬底101表面还形成栅氧化层和多晶硅层，并采用刻蚀、沉积、离子注入等一系列エ艺完成有源区中半导体器件的制作。在实际应用中，STI结构的形成方法可能还包括其他步骤，由于其他步骤和本发明无关，故不再一一详细介绍。至此，本流程结束。然而，在上述步骤1007中，垫氧化物层102与内衬氧化物层104、氧化物105的主要成分基本相同，又由于湿法刻蚀具有各向同性，当采用湿法刻蚀去除垫化物层102的过程中，可能会将与垫氧化物层102相邻的内衬氧化物层104去除，甚至进一步将与内衬氧化物层104相邻的氧化物105去除，从而在所制成的STI结构中形成如图7中虚线圆圈所示的凹陷。在半导体器件的制作流程中，当STI结构形成后，后续步骤还涉及多晶硅层的形成过程，后续形成的多晶硅有可能进入所示凹陷区域，并残留在所示凹陷区域中，由于多晶硅是ー种非绝缘性的材料，因此大大降低了 STI结构的绝缘性能。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种浅沟槽隔离结构的形成方法，以提高浅沟槽隔离结构的绝缘性能。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的—种浅沟槽隔离结构的形成方法，该方法包括在半导体衬底上依次形成垫氧化物层和氮化物层，并对所述氮化物层、垫氧化物层和半导体衬底刻蚀，形成沟槽；在所述沟槽内壁形成内衬氧化物层，并在所述沟槽中填充氧化物；去除所述氮化物层；形成隔离侧壁层，所述形成的隔离侧壁层位于所述垫氧化物层之上、且环绕所述沟槽；将未被所述隔离侧壁层覆盖的垫氧化物层去除。所述形成隔离侧壁层的方法包括沉积氮化硅，所述沉积的氮化硅覆盖在垫氧化物层表面、氧化物表面以及暴露出来的内衬氧化物层的表面；对氮化硅进行刻蚀，形成隔离侧壁层。所述沉积的氮化硅的厚度为100埃至300埃。所述形成隔离侧壁层的方法包括沉积氮氧化硅，所述沉积的氮氧化硅覆盖在垫氧化物层表面、氧化物表面以及暴露出来的内衬氧化物层的表面；对氮氧化硅进行刻蚀，形成隔离侧壁层。所述沉积的氮氧化硅的厚度为100埃至300埃。所述隔离侧壁层底部的宽度为80埃至300埃。将未被隔离侧壁层覆盖的垫氧化物层去除后，该方法进ー步包括将隔离侧壁层去除。
所述去除隔离侧壁层的方法为采用热磷酸对隔离侧壁层进行湿法刻蚀。在本发明所提供的一种浅沟槽隔离结构的形成方法中，在半导体衬底上依次形成垫氧化物层和氮化物层，并对氮化物层、垫氧化物层和半导体衬底刻蚀，形成沟槽，然后在沟槽内壁形成内衬氧化物层，并在沟槽中填充氧化物，将氮化物层去除后，形成隔离侧壁层，隔离侧壁层形成于垫氧化物层之上、且环绕沟槽，这样，在浅沟槽隔离结构的外围制作了侧壁层，实现了对浅沟槽隔离结构的保护，当去除垫氧化物层的过程中，避免将与垫氧化物层相邻的内衬氧化物层去除，更进一歩避免了将与内衬氧化物层相邻的氧化物去除，克服了现有技术中浅沟槽隔离结构存在凹陷的缺陷，提高了浅沟槽隔离结构的绝缘性能。
图1 图7为现有技术中浅沟槽隔离(STI)结构的形成方法的过程剖面示意图。图8为本发明所提供的一种浅沟槽隔离结构的形成方法的流程图。图9 图17为本发明中浅沟槽隔离(STI)结构的形成方法实施例的过程剖面示意图。
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，以下參照附图并举实施例，对本发明所述方案作进ー步地详细说明。本发明的核心思想为在浅沟槽隔离结构的外围制作侧壁层，实现对浅沟槽隔离结构的保护，当去除垫氧化物层的过程中，避免将与垫氧化物层相邻的内衬氧化物层去除， 更进一歩避免了将与内衬氧化物层相邻的氧化物去除，克服了现有技术中浅沟槽隔离结构存在凹陷的缺陷。图8为本发明所提供的一种浅沟槽隔离结构的形成方法的流程图。该方法包括以下步骤 步骤11，在半导体衬底上依次形成垫氧化物层和氮化物层，并对所述氮化物层、垫氧化物层和半导体衬底刻蚀，形成沟槽。步骤12，在所述沟槽内壁形成内衬氧化物层，并在所述沟槽中填充氧化物。步骤13，去除所述氮化物层。步骤14，形成隔离侧壁层，所述形成的隔离侧壁层位于所述垫氧化物层之上、且环绕所述沟槽。步骤15，将未被所述隔离侧壁层覆盖的垫氧化物层去除。至此，本流程结束。图9 图17为本发明中浅沟槽隔离(STI)结构的形成方法实施例的过程剖面示意图，该实施例包括步骤2001，參见图9，在半导体衬底101上依次形成垫氧化物(Pad Oxide)层102 和氮化物层103。步骤2002，參见图10，依次对氮化物层103、垫氧化物层102和半导体衬底101刻
蚀，形成沟槽。步骤2003，參见图11，在沟槽内壁以及氮化物层103的表面形成内衬氧化物(Liner Oxide)层 104。步骤2004，參见图12，采用高密度等离子体(HDP)化学气相沉积(CVD)エ艺形成氧化物105。步骤2005，參见图13，采用化学机械研磨(CMP)エ艺实现半导体衬底101表面的平坦化。步骤2006，參见图14，对氮化物层103刻蚀，将氮化物层103去除。上述步骤与现有技术相同，此处不予赘述，可參考背景技术部分步骤1001 1006 的相关介绍。步骤2007，參见图15，沉积氮化硅106，所沉积的氮化硅106覆盖在垫氧化物层 102表面、氧化物105表面以及暴露出来的内衬氧化物层104的表面。优选地，所沉积的氮化硅106的厚度d为100埃至300埃。步骤2008，參见图16，对氮化硅106进行干法刻蚀，形成隔离侧壁层107，所形成的隔离侧壁层107位于垫氧化物层102之上、且环绕沟槽。本发明对隔离侧壁层107的形状没有具体限定，图16所示仅为隔离侧壁层107形状的举例。优选地，隔离侧壁层107底部的宽度为80埃至300埃。隔离侧壁层107底部的宽度是指在如图16所示剖面上，隔离侧壁层107在垫氧化物层102上的投影宽度m。步骤2009，參见图17，对半导体衬底101表面的垫氧化物层102进行刻蚀，将未被隔离侧壁层107覆盖的垫氧化物层102去除。去除垫氧化物层102的方法与现有技术相同，此处不再详述。另外，优选地，隔离侧壁层107也可为氮氧化硅。可见，本实施例在STI结构的外围制作了侧壁层，实现了对STI结构的保护，当采用湿法刻蚀去除垫氧化物层102的过程中，避免将与垫氧化物层102相邻的内衬氧化物层 104去除，更进一歩避免了将与内衬氧化物层104相邻的氧化物105去除，克服了现有技术中STI结构存在凹陷的缺陷。在后续步骤中，可进ー步采用湿法刻蚀的方法将隔离侧壁层107去除，湿法刻蚀的溶液为热磷酸，热磷酸对氧化硅有很高的选择比，基本上不蚀刻氧化硅。可见，本实施例在STI结构的外围制作了侧壁层，实现对STI结构的保护，在后续步骤中再将侧壁层去除， 在避免STI结构存在凹陷的同时，还对半导体器件没有造成任何不良影响。至此，本流程结束。根据本发明所提供的技术方案，在半导体衬底上依次形成垫氧化物层和氮化物层，并对氮化物层、垫氧化物层和半导体衬底刻蚀，形成沟槽，然后在沟槽内壁形成内衬氧化物层，并在沟槽中填充氧化物，将氮化物层去除后，形成隔离侧壁层，隔离侧壁层形成于垫氧化物层之上、且环绕沟槽，这样，在浅沟槽隔离结构的外围制作了侧壁层，实现了对浅沟槽隔离结构的保护，当去除垫氧化物层的过程中，避免将与垫氧化物层相邻的内衬氧化物层去除，更进一歩避免了将与内衬氧化物层相邻的氧化物去除，克服了现有技术中浅沟槽隔离结构存在凹陷的缺陷，提高了浅沟槽隔离结构的绝缘性能。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，该方法包括在半导体衬底上依次形成垫氧化物层和氮化物层，并对所述氮化物层、垫氧化物层和半导体衬底刻蚀，形成沟槽；在所述沟槽内壁形成内衬氧化物层，并在所述沟槽中填充氧化物； 去除所述氮化物层；形成隔离侧壁层，所述形成的隔离侧壁层位于所述垫氧化物层之上、且环绕所述沟fe ；将未被所述隔离侧壁层覆盖的垫氧化物层去除。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在干，所述形成隔离侧壁层的方法包括 沉积氮化硅，所述沉积的氮化硅覆盖在垫氧化物层表面、氧化物表面以及暴露出来的内衬氧化物层的表面；对氮化硅进行刻蚀，形成隔离侧壁层。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在干，所述沉积的氮化硅的厚度为100埃至300埃。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在干，所述形成隔离侧壁层的方法包括 沉积氮氧化硅，所述沉积的氮氧化硅覆盖在垫氧化物层表面、氧化物表面以及暴露出来的内衬氧化物层的表面；对氮氧化硅进行刻蚀，形成隔离侧壁层。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在干，所述沉积的氮氧化硅的厚度为100埃至 300 埃。
6.根据权利要求3或5所述的方法，其特征在干，所述隔离侧壁层底部的宽度为80埃至300埃。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将未被隔离侧壁层覆盖的垫氧化物层去除后，该方法进ー步包括将隔离侧壁层去除。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在干，所述去除隔离侧壁层的方法为采用热磷酸对隔离侧壁层进行湿法刻蚀。
全文摘要
本发明公开了一种浅沟槽隔离结构的形成方法，该方法包括在半导体衬底上依次形成垫氧化物层和氮化物层，并对所述氮化物层、垫氧化物层和半导体衬底刻蚀，形成沟槽；在所述沟槽内壁形成内衬氧化物层，并在所述沟槽中填充氧化物；去除所述氮化物层；形成隔离侧壁层，所述形成的隔离侧壁层位于所述垫氧化物层之上、且环绕所述沟槽；将未被所述隔离侧壁层覆盖的垫氧化物层去除。采用本发明公开的方法能够提高浅沟槽隔离结构的绝缘性能。
文档编号H01L21/762GK102569162SQ20101060202
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月22日 优先权日2010年12月22日
发明者宋铭峰, 王军, 王新鹏 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司