[发明专利]浅沟槽隔离结构的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件的制作领域，尤其涉及浅沟槽隔离结构的制作方法。

背景技术

随着集成电路尺寸的减小，构成电路的器件必须更密集地放置，以适应芯片上可用的有限空间。由于目前的研究致力于增大半导体衬底的单位面积上有源器件的密度，所以电路间的有效绝缘隔离变得更加重要。现有技术中形成隔离区域的方法主要有局部氧化隔离(LOCOS)工艺或浅沟槽隔离(STI)工艺。LOCOS工艺是在晶片表面淀积一层氮化硅，然后再进行刻蚀，对部分凹进区域进行氧化生长氧化硅，有源器件在氮化硅所确定的区域生成。对于隔离技术来说，LOCOS工艺在电路中的有效局部氧化隔离仍然存在问题，其中一个问题就是在氮化硅边缘生长的“鸟嘴”现象，这是由于在氧化的过程中氮化硅和硅之间的热膨胀性能不同造成的。这个“鸟嘴”占用了实际的空间，增大了电路的体积，并在氧化过程中，对晶片产生应力破坏。因此LOCOS工艺只适用于大尺寸器件的设计和制造。

浅沟槽隔离(STI)技术拥有多项的制程及电性隔离优点，包括可减少占用硅晶圆表面的面积同时增加器件的集成度，保持表面平坦度及较少通道宽度侵蚀等。因此，目前0.18μm以下的元件例如MOS电路的有源区隔离区已大多采用浅沟槽隔离工艺来制作。

图1至图3为现有制造浅沟槽隔离结构的过程。参考图1，在半导体衬底100上形成垫氧化层102，形成垫氧化层102的方法为热氧化法，垫氧化层102的材料具体为二氧化硅；用低压化学气相沉积法在垫氧化层102上形成腐蚀阻挡层104，用于在后续刻蚀过程中保护下面的垫氧化层102免受腐蚀，其中腐蚀阻挡层104的材料为氮化硅等；然后，用旋涂法在腐蚀阻挡层104上形成光刻胶层(未图示)，经过曝光、显影工艺，在光刻胶层上形成与后续浅沟槽对应的开口；以光刻胶层为掩模，经由开口，以干法刻蚀法刻蚀腐蚀阻挡层104和垫氧化层102至露出半导体衬底100；在用灰化法去除光刻胶层后，以腐蚀阻挡层104和垫氧化层102为掩模，用干法刻蚀法刻蚀半导体衬底100，形成浅沟槽106。

参考图2，采用热氧化法氧化浅沟槽106内的半导体衬底硅，形成衬氧化层108，所述衬氧化层108的材料为二氧化硅；接着，通过用高密度等离子体化学气相沉积法(HDP-CVD)在腐蚀阻挡层104上形成绝缘氧化层110，并将绝缘氧化层110填充满浅沟槽106，所述绝缘氧化层材料优选氧化硅。

如图3所示，在沉积完绝缘氧化层110后，绝缘氧化层110不是平坦的，对绝缘氧化层110进行平坦化处理至露出腐蚀阻挡层104，如采用化学机械抛光工艺清除腐蚀阻挡层104上的绝缘氧化层110；用湿法刻蚀方法去除腐蚀阻挡层104和垫氧化层102，形成浅沟槽隔离结构120。

现有浅沟槽隔离的制作方法具体请参考申请号为200410057166的中国专利申请所公开的技术方案中所描述的。

现有形成浅沟槽隔离结构过程中，由于在刻蚀形成浅沟槽时，刻蚀气体或液体会在浅沟槽内壁产生缺陷，影响后续形成的衬氧化层的质量，尤其在浅沟槽内的各拐角处应力会增大，产生漏电流现象。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种浅沟槽隔离结构的制作方法，防止衬氧化层质量降低。

为解决上述问题，本发明提供一种浅沟槽隔离结构的制作方法，包括：在半导体衬底上依次形成垫氧化层和腐蚀阻挡层；刻蚀腐蚀阻挡层、垫氧化层和半导体衬底，形成浅沟槽；对浅沟槽内半导体衬底进行激光热处理并通入氧气，形成衬氧化层；在浅沟槽内填充满绝缘氧化层；去除腐蚀阻挡层和垫氧化层至露出半导体衬底，形成浅沟槽隔离结构。

可选的，所述激光为脉冲激光。所述脉冲激光的脉冲周期为1微秒～1毫秒。单次脉冲激光处理半导体衬底所用时间为1纳秒～1微秒。激光射至半导体衬底上使半导体衬底的温度达到1000℃～1400℃。所述激光功率为1×10⁴W/cm²～1×10⁷W/cm²。

可选的，所述形成衬氧化层的厚度为20埃～100埃。所述衬氧化层的材料为二氧化硅。

可选的，填充绝缘氧化层的方法为高密度等离子体化学气相沉积法。所述绝缘氧化层的材料为二氧化硅。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：用激光对浅沟槽内的半导体衬底进行热处理，由于激光照射时间短及强度高的特性，能将由于刻蚀过程中产生的缺陷进行修复，进而提高了后续衬氧化层的质量，有利于释放各拐角处的应力，减少了漏电流，提高了半导体器件的质量。