形成浅沟槽隔离区的方法
【专利摘要】本发明公开了一种形成浅沟槽隔离区的方法，该方法包括：在半导体衬底上依次形成隔离氧化层和氮化硅层；依次刻蚀氮化硅层、隔离氧化层及半导体衬底，在所述半导体衬底内形成沟槽；在所述沟槽内部表面生长一层衬垫氧化硅；对所述衬垫氧化硅进行退火处理，并通入氧气以提高衬垫氧化硅的形成质量；在沟槽内进行氧化物的填充及抛光，形成浅沟槽隔离区，并去除所述氮化硅层。采用本发明能够改善AA拐角处的衬垫氧化硅膜质量。
【专利说明】形成浅沟槽隔离区的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体器件的制作技术，特别涉及一种形成浅沟槽隔离区的方法。
【背景技术】
[0002]现有技术浅沟槽隔离区(STI)的具体制作方法包括如下步骤:
[0003]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氮化硅层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；
[0004]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；
[0005]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，在所述半导体衬底100内形成沟槽；
[0006]步骤14、沟槽衬垫氧化硅103的生长，在沟槽内部表面生长一层衬垫氧化硅103，该衬垫氧化硅103用于改善半导体衬底与后续填充的氧化物之间的界面特性；
[0007]步骤15、对所述衬垫氧化硅103进行退火处理，
[0008]步骤16、沟槽氧化物104填充及抛光，采用高密度等离子体化学气相沉积(HDPCVD)的方法，在沟槽内填充氧化物，然后进行氧化物的抛光；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，防止氧化物的过度抛光；
[0009]具体的，HDPCVD采用边沉积边刻蚀的方法进行填充，即使用同步沉积和刻蚀,沉积的速率大于刻蚀的速率，这样就会减少沟槽内空洞(via)的产生。
[0010]步骤17、去除所述氮化硅层102。
[0011]根据上述描述，步骤11至16形成的结构示意图如图1a所示，步骤17形成的结构示意图如图1b所示。
[0012]需要说明的是，在形成浅沟槽隔离区的过程中，会在多个步骤中用到具有腐蚀性的酸碱溶液，例如，步骤16中进行氧化物的抛光时，抛光酸溶液在研磨的过程中可能从STI和有源区(AA)之间的缝隙进入到半导体衬底表面，不仅腐蚀AA拐角处的隔离氧化层，而且腐蚀AA拐角处的半导体衬底表面，在图1b中出现如图所示的缺陷。再例如，步骤17去除氮化硅层102也会用到酸溶液，这时，如果AA拐角处的衬垫氧化硅膜质量不高，也很容易受到酸的腐蚀，进而腐蚀到半导体衬底表面。后续在浅沟槽隔离区两侧的有源区上形成多晶硅栅极，很有可能因为凹陷的存在，使得刻蚀多晶硅栅极不完全，导致两个有源区上的多晶硅栅极电性相连。因此如何改善AA拐角处衬垫氧化硅膜的质量，成为业内关注的问题。
【发明内容】
[0013]有鉴于此，本发明提供一种形成浅沟槽隔离区的方法，能够改善AA拐角处的衬垫
氧化硅膜质量。[0014]本发明的技术方案是这样实现的:
[0015]一种形成浅沟槽隔离区的方法，该方法包括:
[0016]在半导体衬底上依次形成隔离氧化层和氮化硅层；
[0017]依次刻蚀氮化硅层、隔离氧化层及半导体衬底，在所述半导体衬底内形成沟槽；
[0018]在所述沟槽内部表面生长一层衬垫氧化硅；
[0019]对所述衬垫氧化硅进行退火处理；
[0020]在沟槽内进行氧化物的填充及抛光，形成浅沟槽隔离区，并去除所述氮化硅层；
[0021]对所述衬垫氧化硅进行退火处理时，通入氧气以提高衬垫氧化硅的形成质量。
[0022]采用高密度等离子体化学气相沉积HDPCVD方法在沟槽内填充氧化物。
[0023]从上述方案可以看出，本发明在形成浅沟槽隔离区，对衬垫氧化硅进行退火处理的同时，还通入氧气，进一步改善衬垫氧化硅的形成质量，尤其是AA拐角处的衬垫氧化硅膜质量，能够与隔离氧化层连接得更紧密，使之更能抵抗酸碱溶液的腐蚀，从而避免在AA拐角处出现凹陷。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1a至图1b为现有技术形成浅沟槽隔离区的具体过程的结构示意图。
[0025]图2a至2b为本发明形成浅沟槽隔离区具体过程的结构示意图。
[0026]图2为本发明浅沟槽隔离区制作方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0027]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，对本发明作进一步详细说明。
[0028]本发明浅沟槽隔离区的具体制作过程示意图请参阅图2a至图2b，具体制作方法的流程示意图如图2所示，包括如下步骤:
[0029]步骤21、在半导体衬底100上依次形成隔离氧化层101和氮化硅层102 ；
[0030]具体地，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氮化硅层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；然后在所述隔离氧化层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；
[0031]步骤22、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，在所述半导体衬底100内形成沟槽；
[0032]步骤23、沟槽衬垫氧化硅103的生长，在沟槽内部表面生长一层衬垫氧化硅103，该衬垫氧化硅103用于改善半导体衬底与后续填充的氧化物之间的界面特性；
[0033]步骤24、对所述衬垫氧化硅103进行退火处理，并通入氧气以提高衬垫氧化硅103的形成质量；
[0034]该步骤是本发明的关键，现有技术只对衬垫氧化硅进行退火处理，但在步骤23中衬垫氧化硅103的形成，是通过通入氧气，使氧气与沟槽侧壁硅反应形成衬垫氧化硅。由于步骤23中氧气通入时，反应速度快，所以形成的衬垫氧化硅103质量不高，膜不够致密，存在很多缺陷，例如存在未发生完全反应的SiON键或SiO键，本发明在退火的过程中通入氧气，氧气在退火的高温作用下，发生的反应方程式为:
[0035]Si0N+02 — Si02+N02
[0036]Si0+02 — SiO2
[0037]从上述反应可以看出，存在缺陷的SiON键或SiO键，在退火过程中，与氧气发生充分反应，形成了致密的氧化硅膜，大大提高了衬垫氧化硅的质量，尤其是AA拐角处的衬垫氧化硅膜质量，能够与隔离氧化层连接得更紧密，使之更能抵抗酸碱溶液的腐蚀，从而避免在AA拐角处出现腐蚀凹陷。
[0038]步骤25、在沟槽内进行氧化物的填充及抛光，形成浅沟槽隔离区；
[0039]其中，本发明实施例在沟槽内进行氧化物的填充采用HDPCVD方法形成氧化硅层，当然也可以采用其他化学气相沉积方法，例如常压化学气相沉积(APCVD)的方法等。
[0040]步骤26、去除所述氮化硅层102。
[0041]至此，本发明实施例浅沟槽隔离区已经形成。根据步骤21至步骤25形成的结构示意图如图2a所示。步骤26形成的结构示意图如图2b所示。
[0042]综上，通过本发明形成浅沟槽隔离区的方法，改善了 AA拐角处的衬垫氧化硅膜质量，能够有效减少在AA拐角处出现腐蚀缺陷，这样就可以有效避免多晶硅栅极电性连接的问题出现，从而提高半导体器件的性能。
[0043]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
【权利要求】
1.一种形成浅沟槽隔离区的方法，该方法包括: 在半导体衬底上依次形成隔离氧化层和氮化硅层； 依次刻蚀氮化硅层、隔离氧化层及半导体衬底，在所述半导体衬底内形成沟槽； 在所述沟槽内部表面生长一层衬垫氧化硅； 对所述衬垫氧化硅进行退火处理； 在沟槽内进行氧化物的填充及抛光，形成浅沟槽隔离区，并去除所述氮化硅层； 其特征在于，对所述衬垫氧化硅进行退火处理时，通入氧气以提高衬垫氧化硅的形成质量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用高密度等离子体化学气相沉积HDPCVD方法在沟槽内填充氧化物。
【文档编号】H01L21/762GK103681449SQ201210338682
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月13日 优先权日:2012年9月13日
【发明者】张飞, 杨玲, 夏雁宾 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司