形成浅沟槽隔离区的方法
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；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；其中，在沟槽内进行氧化物的填充采用高密度等离子体化学气相沉积形成氧化硅层和氧气处理相结合的方法，多次循环进行。采用本发明能够有效去除颗粒物杂质。
【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、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；
[0008]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。
[0009]步骤16、去除所述氮化硅层102。
[0010]根据上述描述，步骤11至15形成的结构示意图如图1a所示，步骤16形成的结构示意图如图1b所示。
[0011]需要说明的是，在形成浅沟槽隔离区的过程中，反应腔内会形成很多颗粒物杂质。HDPCVD方法中刻蚀采用NF3，解离出的氮离子会成为新的副产物，解离出的氟离子附着在这些颗粒物杂质上，即使在沟槽内填充氧化物的过程中抽气泵对反应腔内的杂质同时进行抽气处理，也无法彻底去除这些杂质。如果这些杂质存在于沟槽氧化物104中，且恰好存在于氧化物抛光停止的位置，当步骤15对氧化物抛光停止之后，在该位置就会出现凹陷，如图la’所示。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。因此如何有效去除这些颗粒物杂质及副产物，成为业内关注的问题。
【发明内容】
[0012]有鉴于此，本发明提供一种形成浅沟槽隔离区的方法，能够有效去除颗粒物杂质。
[0013]本发明的技术方案是这样实现的:
[0014]一种形成浅沟槽隔离区的方法，该方法包括:[0015]在半导体衬底上依次形成隔离氧化层和氮化硅层；
[0016]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；
[0017]在所述沟槽内部表面生长一层衬垫氧化硅；
[0018]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；
[0019]在沟槽内进行氧化物的填充采用高密度等离子体化学气相沉积HDPCVD形成氧化硅层和氧气处理相结合的方法，多次循环进行。
[0020]在沟槽内填充氧化物的过程中抽气泵对反应腔内的杂质同时进行抽气处理。
[0021]沉积反应腔内通入氧气的流量为250?350标准立方厘米每分钟。
[0022]从上述方案可以看出，本发明在沟槽内进行氧化物的填充采用高密度等离子体化学气相沉积形成氧化硅层和氧气处理相结合的方法，多次循环进行，减少了颗粒物杂质的附着，而且增加了氧化物的填充密度，提高了半导体器件的性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图la至图lb为现有技术形成浅沟槽隔离区的具体过程的结构示意图。
[0024]图la’为现有技术对氧化物抛光停止之后出现凹陷的示意图。
[0025]图2为本发明浅沟槽隔离区制作方法的流程示意图。
[0026]图2a至2e为本发明形成浅沟槽隔离区具体过程的结构示意图。
[0027]图3a和图3b分别为现有技术和本发明对沟槽内填充的氧化物进行抛光之后，晶圆各个位置上的浅沟槽隔离区出现凹陷的扫描图。
【具体实施方式】
[0028]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。
[0029]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2e，具体制作方法的流程示意图如图2所示，包括如下步骤:
[0030]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 ；
[0031]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；
[0032]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；
[0033]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；
[0034]根据步骤21至步骤23形成的结构示意图如图2a所示。
[0035]步骤24、在沟槽内进行氧化物的填充及抛光，形成浅沟槽隔离区；
[0036]其中，在沟槽内进行氧化物的填充采用HDPCVD形成氧化硅层和氧气处理相结合的方法，多次循环进行。循环次数可以根据每次沉积的厚度进行灵活调节。而且，在沟槽内填充氧化物的过程中抽气泵对反应腔内的杂质同时进行抽气处理。[0037]步骤241、采用高密度等离子体化学气相沉积方法进行第一次氧化硅层沉积，形成第一氧化娃层201,如图2b所不；
[0038]本发明实施例中氧化物的填充厚度共为6000埃，那么边沉积边刻蚀得到的第一次氧化硅层厚度约为3000埃。
[0039]步骤242、在沉积反应腔内通入氧气；
[0040]其中，在沉积反应腔内通入氧气的目的在于，进一步增加将颗粒物杂质抽到反应腔外的力度，且氧气能够氧化STI膜，使STI膜更致密。这里，通入氧气的流量250?350标准立方厘米每分钟，通入氧气的时间越长，效果越明显。
[0041]步骤243、采用高密度等离子体化学气相沉积方法进行第二次氧化硅层沉积，形成第二氧化硅层202，如图2c所示；
[0042]本发明实施例中氧化物的填充厚度共为6000埃，那么边沉积边刻蚀得到的第二次氧化硅层厚度也约为3000埃。
[0043]步骤244、在沉积反应腔内通入氧气；
[0044]同理，通入氧气的流量250?350标准立方厘米每分钟，通入氧气的时间越长，效果越明显。
[0045]步骤245、对沟槽内填充的氧化物进行抛光，如图2d所示。其中，在步骤21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；
[0046]从图2d可以看出，由于抽气泵可以将颗粒物杂质抽到反应腔外，再加上氧气处理，进一步加强了将颗粒物杂质抽到反应腔外的力度，所以抛光停止的位置就不会出现由于颗粒物杂质的存在而导致的凹陷。
[0047]步骤25、去除所述氮化硅层102，如图2e所示。
[0048]至此，本发明实施例浅沟槽隔离区已经形成。
[0049]上述实施例氧化物的填充分两次形成，这只是所举其中一种方式，还可以分更多次完成氧化物的填充，但每次填充之后需要采用氧气进行处理，及时将反应腔和附着在填充氧化物上的颗粒物杂质随氧气抽到反应腔外，游离的氮离子也可以与氧气反应，随氧气抽到反应腔外。同时通入的氧气与每次形成的氧化硅膜发生化学反应，大大提高了氧化硅膜的密度。图3a和图3b分别为现有技术和本发明对沟槽内填充的氧化物进行抛光之后，晶圆各个位置上的浅沟槽隔离区出现凹陷的扫描图。黑点为凹陷处，从图3a和图3b的比较可以看出，图3b中的凹陷明显减少，这说明采用本发明的方法颗粒物杂质已经大大减少，这样就可以有效避免多晶硅栅极电性连接的问题出现。
[0050]综上，通过本发明形成浅沟槽隔离区的方法，减少了颗粒物杂质的附着，而且增加了氧化物的填充密度，提高了半导体器件的性能。
[0051]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； 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，在沟槽内进行氧化物的填充采用高密度等离子体化学气相沉积HDPCVD形成氧化硅层和氧气处理相结合的方法，多次循环进行。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在沟槽内填充氧化物的过程中抽气泵对反应腔内的杂质同时进行抽气处理。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，沉积反应腔内通入氧气的流量为250?350标准立方厘米每分钟。
【文档编号】H01L21/762GK103681448SQ201210337557
【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】夏雁宾, 杨玲, 张飞 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【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；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；其中，在沟槽内进行氧化物的填充采用高密度等离子体化学气相沉积形成氧化硅层和氧气处理相结合的方法，多次循环进行。采用本发明能够有效去除颗粒物杂质。
【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、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；
[0008]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。
[0009]步骤16、去除所述氮化硅层102。
[0010]根据上述描述，步骤11至15形成的结构示意图如图1a所示，步骤16形成的结构示意图如图1b所示。
[0011]需要说明的是，在形成浅沟槽隔离区的过程中，反应腔内会形成很多颗粒物杂质。HDPCVD方法中刻蚀采用NF3，解离出的氮离子会成为新的副产物，解离出的氟离子附着在这些颗粒物杂质上，即使在沟槽内填充氧化物的过程中抽气泵对反应腔内的杂质同时进行抽气处理，也无法彻底去除这些杂质。如果这些杂质存在于沟槽氧化物104中，且恰好存在于氧化物抛光停止的位置，当步骤15对氧化物抛光停止之后，在该位置就会出现凹陷，如图la’所示。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。因此如何有效去除这些颗粒物杂质及副产物，成为业内关注的问题。
【发明内容】
[0012]有鉴于此，本发明提供一种形成浅沟槽隔离区的方法，能够有效去除颗粒物杂质。
[0013]本发明的技术方案是这样实现的:
[0014]一种形成浅沟槽隔离区的方法，该方法包括:[0015]在半导体衬底上依次形成隔离氧化层和氮化硅层；
[0016]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；
[0017]在所述沟槽内部表面生长一层衬垫氧化硅；
[0018]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；
[0019]在沟槽内进行氧化物的填充采用高密度等离子体化学气相沉积HDPCVD形成氧化硅层和氧气处理相结合的方法，多次循环进行。
[0020]在沟槽内填充氧化物的过程中抽气泵对反应腔内的杂质同时进行抽气处理。
[0021]沉积反应腔内通入氧气的流量为250?350标准立方厘米每分钟。
[0022]从上述方案可以看出，本发明在沟槽内进行氧化物的填充采用高密度等离子体化学气相沉积形成氧化硅层和氧气处理相结合的方法，多次循环进行，减少了颗粒物杂质的附着，而且增加了氧化物的填充密度，提高了半导体器件的性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图la至图lb为现有技术形成浅沟槽隔离区的具体过程的结构示意图。
[0024]图la’为现有技术对氧化物抛光停止之后出现凹陷的示意图。
[0025]图2为本发明浅沟槽隔离区制作方法的流程示意图。
[0026]图2a至2e为本发明形成浅沟槽隔离区具体过程的结构示意图。
[0027]图3a和图3b分别为现有技术和本发明对沟槽内填充的氧化物进行抛光之后，晶圆各个位置上的浅沟槽隔离区出现凹陷的扫描图。
【具体实施方式】
[0028]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。
[0029]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2e，具体制作方法的流程示意图如图2所示，包括如下步骤:
[0030]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 ；
[0031]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；
[0032]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；
[0033]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；
[0034]根据步骤21至步骤23形成的结构示意图如图2a所示。
[0035]步骤24、在沟槽内进行氧化物的填充及抛光，形成浅沟槽隔离区；
[0036]其中，在沟槽内进行氧化物的填充采用HDPCVD形成氧化硅层和氧气处理相结合的方法，多次循环进行。循环次数可以根据每次沉积的厚度进行灵活调节。而且，在沟槽内填充氧化物的过程中抽气泵对反应腔内的杂质同时进行抽气处理。[0037]步骤241、采用高密度等离子体化学气相沉积方法进行第一次氧化硅层沉积，形成第一氧化娃层201,如图2b所不；
[0038]本发明实施例中氧化物的填充厚度共为6000埃，那么边沉积边刻蚀得到的第一次氧化硅层厚度约为3000埃。
[0039]步骤242、在沉积反应腔内通入氧气；
[0040]其中，在沉积反应腔内通入氧气的目的在于，进一步增加将颗粒物杂质抽到反应腔外的力度，且氧气能够氧化STI膜，使STI膜更致密。这里，通入氧气的流量250?350标准立方厘米每分钟，通入氧气的时间越长，效果越明显。
[0041]步骤243、采用高密度等离子体化学气相沉积方法进行第二次氧化硅层沉积，形成第二氧化硅层202，如图2c所示；
[0042]本发明实施例中氧化物的填充厚度共为6000埃，那么边沉积边刻蚀得到的第二次氧化硅层厚度也约为3000埃。
[0043]步骤244、在沉积反应腔内通入氧气；
[0044]同理，通入氧气的流量250?350标准立方厘米每分钟，通入氧气的时间越长，效果越明显。
[0045]步骤245、对沟槽内填充的氧化物进行抛光，如图2d所示。其中，在步骤21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；
[0046]从图2d可以看出，由于抽气泵可以将颗粒物杂质抽到反应腔外，再加上氧气处理，进一步加强了将颗粒物杂质抽到反应腔外的力度，所以抛光停止的位置就不会出现由于颗粒物杂质的存在而导致的凹陷。
[0047]步骤25、去除所述氮化硅层102，如图2e所示。
[0048]至此，本发明实施例浅沟槽隔离区已经形成。
[0049]上述实施例氧化物的填充分两次形成，这只是所举其中一种方式，还可以分更多次完成氧化物的填充，但每次填充之后需要采用氧气进行处理，及时将反应腔和附着在填充氧化物上的颗粒物杂质随氧气抽到反应腔外，游离的氮离子也可以与氧气反应，随氧气抽到反应腔外。同时通入的氧气与每次形成的氧化硅膜发生化学反应，大大提高了氧化硅膜的密度。图3a和图3b分别为现有技术和本发明对沟槽内填充的氧化物进行抛光之后，晶圆各个位置上的浅沟槽隔离区出现凹陷的扫描图。黑点为凹陷处，从图3a和图3b的比较可以看出，图3b中的凹陷明显减少，这说明采用本发明的方法颗粒物杂质已经大大减少，这样就可以有效避免多晶硅栅极电性连接的问题出现。
[0050]综上，通过本发明形成浅沟槽隔离区的方法，减少了颗粒物杂质的附着，而且增加了氧化物的填充密度，提高了半导体器件的性能。
[0051]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； 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，在沟槽内进行氧化物的填充采用高密度等离子体化学气相沉积HDPCVD形成氧化硅层和氧气处理相结合的方法，多次循环进行。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在沟槽内填充氧化物的过程中抽气泵对反应腔内的杂质同时进行抽气处理。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，沉积反应腔内通入氧气的流量为250?350标准立方厘米每分钟。
【文档编号】H01L21/762GK103681448SQ201210337557
【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】夏雁宾, 杨玲, 张飞 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
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