[发明专利]浅沟槽隔离结构的制造方法

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结构的 制造方法。

背景技术

随着半导体集成电路制造技术不断发展，半导体集成电路制造工艺 中器件与器件的隔离技术也由原来的硅局部氧化隔离(Local Oxidation of Silicon，LOCOS)发展为浅沟槽隔离技术。

浅沟槽隔离结构通过在半导体衬底先形成沟槽，然后再在沟槽中填 充绝缘介质材料而形成。在公开号为CN 1649122A的中国专利申请文件 中，公开了一种浅沟槽隔离的制造方法。图1至图5为所述中国专利申请 文件公开的浅沟槽隔离的制造方法各步骤相应结构剖面示意图。

请参考图1，提供半导体衬底12，在所述半导体衬底12上形成垫氧化 层12A，接着在所述垫氧化层12A上形成氮化硅层作为第一硬掩膜层14， 在所述第一硬掩膜层14上形成第二硬掩膜层14B，在所述第二硬掩膜层 14B上形成光刻胶层16A，并图案化所述光刻胶层16A形成底部露出所述 第二硬掩膜层14B的开口16B。

如图2所示，刻蚀所述开口16B底部的第二硬掩膜层14B、第一硬掩膜 层14以及垫氧化层12A，形成开口16C，所述开口16C的底部露出所述半 导体衬底12的表面。

如图3所示，去除所述光刻胶层16A，刻蚀所述开口16C底部的半导 体衬底12，在所述半导体衬底12中形成沟槽18。

如图4所示，在所述沟槽18表面形成衬垫氧化层20。在所述沟槽18中 填充氧化层22，然后通过化学机械研磨去除所述第二硬掩膜层14B上多余 的氧化层22以及所述第二硬掩膜层14B。

如图5所示，通过湿法刻蚀(如磷酸)去除所述第一硬掩膜层14，并 通过氢氟酸溶液去除所述垫氧化层12A。

然而，上述浅沟槽隔离的制造方法中，常常会在形成的浅沟槽隔离 结构的沟槽的顶部边缘形成弱点(weak point)缺陷，上述的湿法刻蚀工 艺使得所述弱点缺陷进一步恶化，形成凹陷缺陷，如图5所示的边缘区域 25中所示。该凹陷缺陷会影响隔离效果，并会导致形成的半导体器件性 能下降。

发明内容

本发明提供一种浅沟槽隔离结构的制造方法，本发明的方法可避免 或减少浅沟槽隔离结构制造过程中在沟槽顶部边缘形成弱点缺陷。

本发明提供的一种浅沟槽隔离结构的制造方法，包括：

提供半导体衬底，在所述半导体衬底中形成有沟槽；

对所述沟槽顶部边缘执行氧气等离子体处理工艺；

在所述氧气等离子体处理工艺之后，对所述沟槽执行清洗工艺，去 除所述沟槽顶部边缘的氧化物层；

执行完所述清洗工艺之后在所述沟槽中填充介质材料。

可选的，在所述氧气等离子体处理工艺中的氧气等离子体中还包括 有含氟气体的等离子体。

可选的，所述含氟气体包括CF₄、C₂F₆、SF₆、NF₃中的一种或组合。

可选的，所述氧气等离子体处理工艺为远程等离子体处理工艺。

可选的，还包括在所述湿法清洗工艺之前，对所述沟槽侧壁执行去 除刻蚀聚合物的步骤。

可选的，对所述沟槽顶部边缘执行氧气等离子体处理工艺在去除刻 蚀聚合物的步骤之后执行。

可选的，对所述沟槽顶部边缘执行氧气等离子体处理工艺在去除刻 蚀聚合物的步骤之前执行。

可选的，在所述半导体衬底中形成沟槽的步骤如下：

在所述半导体衬底上依次形成垫氧化硅层和硬掩膜层；

在所述硬掩膜层中形成定义沟槽的图案，所述图案底部露出所述的 垫氧化硅层；

刻蚀去除所述沟槽的图案底部的垫氧化硅层，并继续刻蚀所述半导 体衬底，在所述半导体衬底中形成沟槽。

可选的，在对所述沟槽顶部边缘执行氧气等离子体处理工艺之前， 去除所述沟槽顶部边缘的部分垫氧化硅层，使所述垫氧化硅层朝向所述 硬掩膜层底部收缩，以露出所述沟槽顶部边缘的半导体衬底的部分表 面。

可选的，去除所述部分垫氧化硅层的方法为氢氟酸溶液刻蚀工艺。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：