浅沟槽隔离结构的形成方法
【专利摘要】本发明提出一种浅沟槽隔离结构的形成方法，在形成浅沟槽隔离区之后，对所述半导体衬底在浅沟槽隔离区的拐角处进行离子注入处理，能够降低拐角处的应力，使后续在拐角处形成第三介质层不易被击穿，进而提高器件的性能。
【专利说明】 浅沟槽隔离结构的形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种浅沟槽隔离结构的形成方法。
【背景技术】
[0002]浅沟槽隔离结构通常形成于半导体衬底之中，填充介质层用于隔离半导体器件。现有技术中的浅沟槽隔离结构形成步骤包括:
[0003]提供半导体衬底10，在所述半导体衬底10上依次形成氧化层20、硬掩膜层30，如图1所示；
[0004]依次刻蚀所述掩膜层30、氧化层20以及半导体衬底10，形成浅沟槽隔离区11暴露出半导体衬底10，如图2所示；
[0005]在沟槽隔离区11暴露出的半导体衬底10表面形成衬氧化层40，如图3所示；
[0006]在所述衬氧化层40以及所述硬掩膜层30的表面形成浅沟槽隔离结构50，所述浅沟槽隔离结构50填充所述浅沟槽隔离区，其中所述浅沟槽隔离结构50的材质为二氧化硅；
[0007]使用化学机械平坦化工艺研磨去除所述硬掩膜层30以及部分浅沟槽隔离结构，暴露出氧化层20，如图5所示。
[0008]然而在后续形成器件时，器件中的栅极会有一部分搭在所述浅沟槽隔离结构50上，即栅极形成在氧化层20以及浅沟槽隔离结构50上。在器件形成之后通常对器件进行一系列测试，以检测器件的性能是否符合标准。其中一项检测是对器件进行通电，测试氧化层20的抗击穿能力。然而，由于浅沟槽隔离结构50与所述半导体衬底10的拐角处(如图5虚线所示)形成的二氧化硅较薄，同时拐角处受到的应力较大；因此，在对器件进行通电测试氧化层20的抗击穿能力时，拐角处的二氧化硅通常是最薄弱，最容易被击穿的部分，这就造成器件的性能不稳定，不利于提高半导体器件整体的稳定性。
[0009]那么如何避免上述问题，提高拐角处二氧化硅的抗击穿性能便成为本领域技术人员急需解决的技术问题。
【发明内容】
[0010]本发明的目的在于提供一种浅沟槽隔离结构的形成方法，能够提升拐角处介质层的抗击穿性能。
[0011]为了实现上述目的，本发明提出一种浅沟槽隔离结构的形成方法，包括步骤:
[0012]提供半导体衬底，在所述半导体衬底上依次形成第一介质层和硬掩膜层；
[0013]依次刻蚀所述硬掩膜层、第一介质层以及半导体衬底，形成浅沟槽隔离区，所述半导体衬底在所述浅沟槽隔离区处存在拐角；
[0014]在所述浅沟槽隔离区内形成第二介质层，所述第二介质层暴露出所述拐角；
[0015]对所述拐角进行离子注入处理，所述离子注入处理使用的离子束与水平线呈预定夹角；
[0016]在所述第二介质层表面形成第三介质层。
[0017]进一步的，所述离子注入处理使用的离子束包括锑离子、碳离子和氮离子。
[0018]进一步的，所述离子注入处理使用的离子束包括C2BltlH12和氧离子。
[0019]进一步的，所述离子注入处理使用的离子束包括BF2离子、碳离子和氮离子。
[0020]进一步的，所述离子注入处理的离子能量范围是3KeV?30KeV。
[0021]进一步的，所述离子注入处理的离子剂量范围是lel5/cm2?lel6/cm2。
[0022]进一步的，所述离子注入处理的离子束与水平线呈预定夹角的范围是10°?35。。
[0023]进一步的，在刻蚀所述硬掩膜层、第一介质层以及半导体衬底形成浅沟槽隔离区之后，对所述半导体衬底在浅沟槽隔离区处的拐角进行回刻蚀。
[0024]进一步的，所述第一介质层的材质为二氧化硅，厚度范围是100埃?400埃。
[0025]进一步的，所述硬掩膜层的材质为氮化硅，厚度范围是400埃?800埃。
[0026]进一步的，所述第二介质层与所述第三介质层的材质均为二氧化硅。
[0027]与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在:在形成浅沟槽隔离区之后，对所述半导体衬底在浅沟槽隔离区的拐角处进行离子注入处理，能够降低拐角处的应力，使后续在拐角处形成第三介质层不易被击穿，进而提高器件的性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1至图4为现有技术中浅沟槽隔离结构形成的剖面示意图；
[0029]图5为本发明一实施例中浅沟槽隔离结构的形成方法的流程图；
[0030]图6至图11为本发明一实施例中浅沟槽隔离结构的形成方法的剖面示意图。
【具体实施方式】
[0031]以下结合附图和具体实施例对本发明提出的浅沟槽隔离结构的形成方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0032]请参考图5，在本实施例中，提出一种浅沟槽隔离结构的形成方法，包括步骤:
[0033]SlOO:提供半导体衬底100，在所述半导体衬底100上依次形成第一介质层200和硬掩膜层300，如图6所示；
[0034]其中，所述半导体衬底100可以为硅衬底、硅锗衬底或绝缘体上硅衬底；其中，所述第一介质层200的材质为二氧化硅，其厚度范围是100埃?400埃，例如是200埃；所述硬掩膜层300的材质为氮化硅，其厚度范围是400埃?800埃，例如是500埃，作为刻蚀的掩膜层。
[0035]S200:依次刻蚀所述硬掩膜层300、第一介质层200以及半导体衬底100，形成浅沟槽隔离区110，所述半导体衬底100在所述浅沟槽隔离区110处存在拐角，如图7虚线所示；
[0036]在形成浅沟槽隔离区110之后，使用湿法刻蚀对所述半导体衬底100以及所述硬掩膜层300和第一介质层200进行回刻蚀(Pull-Back)处理，从而使所述半导体衬底100在浅沟槽隔离区110处的拐角暴露更多面积，便于后续形成较厚的介质层，提高拐角处介质层的抗击穿能力。
[0037]S300:在所述浅沟槽隔离区110内形成第二介质层400，所述第二介质层400暴露出所述拐角，如图8所示；
[0038]在该步骤中，形成的第二介质层400为了保护所述半导体衬底100的其他区域，避免后续进行离子注入处理时对所述半导体衬底100的其他区域造成伤害，同时暴露出所述拐角便于后续对所述拐角进行离子注入处理。
[0039]S400:对所述拐角进行离子注入处理，所述离子注入处理使用的离子束与水平线呈预定夹角α，如图9所示；
[0040]在该步骤中，所述离子束可以包括锑离子(Sb)、碳离子(C)和氮离子(N)或者包括C2B10H12和氧离子(O)或者包括BF2离子、碳离子(C)和氮离子(N);所述离子注入处理的离子能量范围是3KeV?30KeV，例如是IlOKeV ;所述离子注入处理的离子剂量范围是lel5/cm2?lel6/cm2，例如是2el5/cm2 ;所述离子注入处理的离子束与水平线呈预定夹角的范围是10°?35°，例如是20°，从而可以在拐角处形成含有B或Sb的区域500，如图10所示。
[0041]其中C或者N能够起到对B或者Sb的抑制作用，也就是当B或者Sb被注入至半导体衬底100的拐角处以及所述第二介质层400时，C或N能够将B或者Sb限制在注入时区域500的位置，防止其流失，避免造成离子注入处理的效果大大降低；由于离子注入之后能够降低拐角处的应力，从而能够提高拐角处形成的介质层的抗击穿能力，进而能够提高器件的稳定性。
[0042]S500:在所述第二介质层400表面形成第三介质层；
[0043]其中，所述第二介质层400与所述第三介质层同为二氧化硅，并构成了所述浅沟槽隔离结构600，如图11所示。
[0044]综上，在本发明实施例提供的浅沟槽隔离结构的形成方法中，在形成浅沟槽隔离区之后，对所述半导体衬底在浅沟槽隔离区的拐角处进行离子注入处理，能够降低拐角处的应力，使后续在拐角处形成第三介质层不易被击穿，进而提高器件的性能。
[0045]上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属【技术领域】的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于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，包括步骤: 提供半导体衬底，在所述半导体衬底上依次形成第一介质层和硬掩膜层； 依次刻蚀所述硬掩膜层、第一介质层以及半导体衬底，形成浅沟槽隔离区，所述半导体衬底在所述浅沟槽隔离区处存在拐角； 在所述浅沟槽隔离区内形成第二介质层，所述第二介质层暴露出所述拐角； 对所述拐角进行离子注入处理，所述离子注入处理使用的离子束与水平线呈预定夹角； 在所述第二介质层表面形成第三介质层。
2.如权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，所述离子注入处理使用的离子束包括锑离子、碳离子和氮离子。
3.如权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，所述离子注入处理使用的离子束包括C2BltlH12和氧离子。
4.如权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，所述离子注入处理使用的离子束包括BF2离子、碳离子和氮离子。
5.如权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，所述离子注入处理的离子能量范围是3KeV?30KeV。
6.如权利要求5所述的浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，所述离子注入处理的离子剂量范围是lel5/cm2?lel6/cm2。
7.如权利要求6所述的浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，所述离子注入处理的离子束与水平线呈预定夹角的范围是10°?35°。
8.如权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，在刻蚀所述硬掩膜层、第一介质层以及半导体衬底形成浅沟槽隔离区之后，对所述半导体衬底在浅沟槽隔离区处的拐角进行回刻蚀。
9.如权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，所述第一介质层的材质为二氧化硅，厚度范围是100埃?400埃。
10.如权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，所述硬掩膜层的材质为氮化硅，厚度范围是400埃?800埃。
11.如权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，所述第二介质层与所述第三介质层的材质均为二氧化硅。
【文档编号】H01L21/762GK104425345SQ201310407724
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年9月9日 优先权日:2013年9月9日
【发明者】赵猛 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司