[发明专利]浅沟槽隔离区形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种浅沟槽隔离区形成方法。

背景技术

现有技术中，形成浅沟槽隔离区的步骤包括：提供半导体基底；在所述半导体基底上形成钝化层及图形化的抗蚀剂层；以所述图形化的抗蚀剂层为掩模，刻蚀所述钝化层；以刻蚀后的所述钝化层为硬掩模，刻蚀部分所述半导体基底，形成所述浅沟槽；向所述浅沟槽内填充隔离层，并以所述钝化层为停止层，平整化所述隔离层；去除所述钝化层，形成浅沟槽隔离区。所述半导体基底为已定义器件有源区并需完成浅沟槽隔离的半导体衬底。

当前，填充所述浅沟槽的步骤通常采用具有同步沉积-刻蚀能力的高密度等离子体化学气相淀积(high density plasma CVD，HDPCVD)工艺进行。如2006年8月16日公开的公开号为“CN1819123A”的中国专利申请中提供的一种用于改进间隙填充应用的高产能HDP-CVD处理方法中所涉及的，为获得良好的间隙填充能力，通常采用多级沉积-刻蚀相结合的方法填充间隙，即，采用沉积-刻蚀-沉积-刻蚀-......-沉积-刻蚀-沉积(deposition-etch-deposition-etch-......-deposition-etch-deposition，DEP)的方法填充间隙。

实践中，如图1所示，在半导体基底10上形成所述浅沟槽12后，经历每一级沉积-刻蚀过程均会形成具有一定厚度的隔离分层20，如图2所示，应用多级沉积-刻蚀相结合的方法形成的浅沟槽隔离层30包含至少两层所述隔离分层20，各所述隔离分层20间应紧密相接，共同形成均匀、致密的浅沟槽隔离层30。

通常，上述各沉积及刻蚀操作均在同一反应装置中进行。对任一刻蚀操作，其前步沉积操作形成的隔离分层均已覆盖所述浅沟槽的侧壁及底部；但是，覆盖所述浅沟槽的侧壁的隔离分层的厚度通常远小于覆盖所述浅沟槽的底部的隔离分层的厚度，致使通过后续刻蚀步骤去除部分隔离分层时，如图3所示，涉及的等离子体易对所述浅沟槽的侧壁及顶角造成损伤40。此侧壁及顶角损伤40将影响形成的浅沟槽隔离区的隔离效果，进而，可能导致漏电流的增加。

发明内容

本发明提供了一种浅沟槽隔离区形成方法，可减少形成过程中所述浅沟槽的侧壁及顶角受到的损伤，进而使降低包含所述浅沟槽隔离区的器件的漏电流成为可能。

本发明提供的一种浅沟槽隔离区形成方法，包括：

提供半导体基底；

在所述半导体基底上形成浅沟槽；

沉积部分隔离层，所述部分隔离层覆盖所述浅沟槽；

对沉积部分隔离层后的半导体基底执行刻蚀操作，以形成隔离分层，所述刻蚀操作涉及的刻蚀气体中包含氨气；

顺序形成后续隔离分层，以在形成填充所述浅沟槽的隔离层后形成浅沟槽隔离区，所述隔离层包含至少两层隔离分层。

可选地，所述刻蚀气体中还包含三氟化氮；可选地，所述沉积及刻蚀操作应用HDPCVD工艺进行；可选地，所述沉积及刻蚀操作应用沉积-刻蚀-沉积反应系统进行；可选地，所述反应系统包括第一反应装置，用以执行沉积操作；第二反应装置，与第一反应装置分离，用以执行刻蚀操作；可选地，所述反应系统还包括制程控制装置，用以承载及运送所述半导体基底，并完成所述半导体基底在所述第一反应装置和所述第二反应装置间的切换；可选地，所述第一反应装置包含LPCVD、SACVD、APCVD、PECVD或HDPCVD中的一种进行；可选地，所述第二反应装置为等离子体刻蚀、等离子体清洗装置或PVD系统中的溅射装置进行；可选地，所述氨气的流量范围为10～200sccm；可选地，所述刻蚀操作涉及的功率范围为10～50瓦；可选地，所述刻蚀操作涉及的反应温度范围为100～300摄氏度；可选地，涉及的反应装置的真空度为1～5torr。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

上述技术方案提供的浅沟槽隔离区形成方法，通过在刻蚀气体中加入氨气，以形成活性相对较弱的等离子体，继而，利用活性相对较弱的等离子体执行刻蚀操作，以降低刻蚀操作的刻蚀速率，既可使刻蚀过程易于控制，又可使增强刻蚀均匀性成为可能；进而，使精确控制刻蚀过程、减少形成过程中所述浅沟槽的侧壁及顶角受到的损伤成为可能；

上述技术方案提供的浅沟槽隔离区形成方法的可选方式，通过应用沉积-刻蚀-沉积反应系统，以使刻蚀反应所需的等离子体的产生区域以及刻蚀反应发生区域与沉积反应所需的等离子体的产生区域以及沉积反应发生区域分离，并在所述等离子体反应装置内采用的刻蚀气体中加入氨气，以形成活性相对较弱的等离子体，既可降低刻蚀操作的刻蚀速率；又可减少沉积-刻蚀反应装置的刻蚀损伤。