[发明专利]浅沟槽隔离结构的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件的制造领域，尤其涉及浅沟槽隔离结构的制造方 法。

背景技术

半导体集成电路的发展方向为增加密度与缩小元件。在集成电路制作中， 隔离结构是一种重要技术，形成在硅基底上的元件必须与其他元件隔离。随 着半导体制作技术的进步，浅沟槽隔离(Shallow Trench Isolation，STI)技 术已经逐渐取代了传统半导体器件制作所采用的如局部硅氧化法(LOCOS) 等其他隔离方法。

为了避免如图1所示，在浅沟槽隔离结构中出现空洞101，在半导体制造 领域发展了利用HDP-CVD工艺填充浅沟槽而形成浅沟槽隔离结构的方法。该 方法一般包括步骤：在高温氧化炉管内氧化硅晶圆，在硅衬底上形成衬垫氧 化层(Pad Oxide)和氮化硅层(Nitride)，再进行浅沟槽蚀刻，之后在浅沟槽 的底部及侧壁以热氧化工艺形成衬底氧化层(Liner)，并以例如低压化学气相 淀积(LPCVD)工艺或高浓度等离子-化学气相沉积(HDP-CVD)工艺在所 述衬底氧化层上形成用于填充浅沟槽的填充氧化层，接着以化学机械研磨 (CMP)技术去除表面多出的材料，并以氮化硅层作为研磨终止层，留下一 平坦的表面，最后再将氮化硅层和衬垫氧化层去除，以供后续工艺的制作。 关于浅沟槽隔离结构制造的具体内容，还可以参考美国专利第6503815号。

现有技术中，在进行HDP-CVD工艺形成浅沟槽隔离结构的过程中，引入 了F离子和H离子。由于F离子的存在，对于后续工艺是不利的，因此，一般会 再引入H离子，通过H与F的反应来带走F离子。但是，引入的H离子会有残留。 残留的H离子会在后续工艺中，对于半导体衬底的结构强度产生影响，这在半 导体制造领域是不期望出现的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：在形成浅沟槽隔离结构时，如何既能去 除氟离子，又不会引入氢离子。

为解决上述问题，本发明提供一种浅沟槽隔离结构的制造方法，包括步 骤：在半导体衬底上形成浅沟槽；在半导体衬底上沉积电介质材料，所述电 介质材料填充所述浅沟槽；利用含F的等离子体刻蚀所述半导体衬底上的电 介质材料；利用含N的等离子体处理所述半导体衬底上的电介质材料。

可选地，所述沉积电介质材料的步骤中，使用了含H的等离子体；所述 含N的等离子体还包括O等离子体。

可选地，所述电介质材料为SiO₂。

可选地，形成所述含N的等离子体的气体为N₂、N₂O、NO或NO₂。

可选地，所述填充为部分填充，所述制造方法还包括步骤：重复沉积电 介质材料、利用含F的等离子体刻蚀所述半导体衬底上的电介质材料以及利 用含N的等离子体处理所述半导体衬底上的电介质材料的步骤，直至所述电 介质材料至少完全填满所述浅沟槽。

可选地，所述在半导体衬底上沉积电介质材料使用高浓度等离子-化学气 相沉积的方法。

可选地，所述高浓度等离子-化学气相沉积的方法所使用的气体源包括 SiH₄和H₂。

可选地，还包括步骤：移除含N的等离子体处理所述半导体衬底后的反 应产物。

与现有技术相比，本发明采用含氮的等离子体与电介质材料表面残留的 氟反应来去除氟残留，从而实现既去除氟离子，又不会引入氢离子，避免引 入氢离子所带来的问题。

附图说明

图1为利用现有技术所制造的浅沟槽隔离结构；

图2为根据本发明一个实施例制造浅沟槽隔离结构的流程图；

图3为根据本发明另一个实施例制造浅沟槽隔离结构的流程图；

图4至图15为根据图3所示流程制造浅沟槽隔离结构的示意图。

具体实施方式

本发明的发明人发现，利用传统的HDP-CVD工艺制造浅沟槽隔离结构 时，用于对填充在浅沟槽内的电介质，特别是氧化硅电介质，需要不断利用 含氟的等离子体对电介质进行刻蚀。因为这样的刻蚀可以扩大电介质在浅沟 槽顶部的开口尺寸，防止不断沉积的电介质堆积封闭浅沟槽而在浅沟槽内形 成空洞。而含氟的等离子体的残留不仅是不需要的，而且对半导体器件的制 造是有害的。