[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

随着半导体制造技术向高技术节点发展，半导体集成电路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。浅沟槽隔离结构通过在半导体衬底上形成沟槽，并向沟槽中填充介质材料的工艺形成，例如，在公开号为CN1649122A的中国专利申请文件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的结构剖面示意图。

如图1所示，提供半导体衬底12，在所述半导体衬底12上形成垫氧化硅层12A，接着在所述垫氧化硅层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以及垫氧化硅层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，并在所述沟槽18表面形成衬垫氧化硅层20。

如图4所示，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硅层12A。

上述的方法中，衬垫氧化硅层20一般通过炉管氧化工艺形成，而且，为改善形成的浅沟槽隔离结构顶部边缘的凹陷的问题，然而，由于炉管氧化工艺形成的衬垫氧化硅层20膜层厚度的均匀性较差，导致对沟槽18的侧壁的覆盖性较差，使得形成的浅沟槽隔离结构的性能下降。

发明内容

本发明提供一种浅沟槽隔离结构的形成方法，以解决现有浅沟槽隔离结构的形成方法中形成的衬垫氧化硅层的厚度均匀性较差的问题。

本发明提供的一种浅沟槽隔离结构的制造方法，包括：

提供衬底，在所述衬底上依次具有垫氧化硅层和硬掩膜层；在所述衬底中具有沟槽，在所述垫氧化硅层和硬掩膜层中与沟槽相应的位置具有开口；

执行湿氧氧化工艺，在所述沟槽的底部以及侧壁形成衬垫氧化硅层；

在所述沟槽中的衬垫氧化硅层和所述硬掩膜层上形成介质层；

去除所述硬掩膜层上的介质层及所述的硬掩膜层。

可选的，所述湿氧氧化工艺为原位水蒸气产生氧化。

可选的，在执行氧化工艺之前，还包括硬掩膜层回刻工艺，以使所述硬掩膜层中的开口线宽增大。

可选的，还包括：

在所述硬掩膜层回刻工艺之前，在所述沟槽侧壁和底部形成保护层的步骤；以及

在所述硬掩膜层回刻工艺之后，湿氧氧化工艺之前，去除所述保护层的步骤。

可选的，所述保护层为牺牲氧化硅层。

可选的，形成牺牲氧化硅层的方法为干氧氧化工艺。

可选的，所述干氧氧化工艺包括炉管氧化工艺。

可选的，去除所述牺牲氧化硅层的工艺为湿法刻蚀，刻蚀溶液为氢氟酸溶液。

可选的，所述硬掩膜层为氮化硅，所述回刻工艺为湿法刻蚀。

与现有技术相比，上述技术方案中的一个至少具有以下优点：

湿氧氧化工艺中，与硅反应的氧是由水蒸气分解而成，通过水蒸气分解的氧具有较高的活性，能够快速与硅反应生成氧化硅层，且氧能够穿透表面氧化硅层与内部的硅反应，从而可形成厚度一致性较好的氧化硅，可提高形成的衬垫氧化硅层的厚度一致性，从而可提高后续步骤中填充的介质层与沟槽底部和侧壁的衬底之间的粘附特性；此外，湿氧氧化工艺形成的衬垫氧化硅层可有效保护沟槽的顶部边缘的衬底，避免在后续的填充介质层的工艺中损伤该沟槽的顶部边缘，避免形成弱点缺陷。可提高形成的半导体器件的稳定性。

上述技术方案中的另外一个至少具有以下优点：

在执行该硬掩膜层回刻工艺之前，首先在沟槽侧壁和底部形成保护层，以保护硅衬底在硬掩膜层回刻工艺中不受影响或损伤，完成硬掩膜层回刻工艺之后，再去除所述的保护层，然后再执行所述的湿氧氧化工艺，不仅能够形成厚度一致性较好的衬垫氧化硅层，还可以改善在硬掩膜层回刻工艺中对沟槽侧壁和底部的衬底的损伤问题，有利于形成性能稳定的浅沟槽隔离结构，从而可提高形成的半导体器件的电学稳定性。

附图说明