[发明专利]一种浅沟槽隔离结构的制作方法

说明书

技术领域

本发明属于一种半导体工艺，尤其涉及一种浅沟槽隔离结构的制作方法。

背景技术

在集成电路蓬勃发展的今天，元件缩小化与集成化是必然的趋势，也是 各界积极发展的重要课题。当元件尺寸逐渐缩小，集成度(Integration)逐 渐提高，元件间的隔离结构也必须缩小，因此元件隔离技术困难度也逐渐增 高。元件隔离有利于区域氧化法(Local Oxidation，LOCOS)来形成的场氧 化层(Field Oxide)，由于场氧化层受限于其外形的鸟嘴(Birds Beak)特 征，要缩小其尺寸实有困难。有鉴于此，已有其他元件隔离方法持续被发展 出来，其中以浅沟道隔离(Shallow Trench Isolation，STI)最被广泛应用， 尤其应用于次半微米(Sub-half Micron)的集成电路制作工艺中。

浅沟槽隔离的制造，一般使用氮化硅作为硬掩膜，以各向异性 (anisotropy)蚀刻法(干刻蚀)在半导体基底上定义陡峭的沟槽，之后再 将沟槽填满氧化物，形成氧化物插塞，以作为元件浅沟槽隔离结构，0.13微 米以下的元件例如CMOS器件中，NMOS晶体管和PMOS晶体管之间的隔离均采 用浅沟槽隔离(STI)工艺形成，图1为现有技术浅沟槽隔离方法流程图，包 括以下步骤：步骤11：在半导体基底材料上形成所述浅沟槽，形成浅沟槽隔 离，一般使用氮化硅作为硬掩膜，在半导体基底上定义陡峭的沟槽；步骤12： 在所述浅沟槽侧壁和底部生长衬垫氧化层，生长衬垫氧化层的目的是为了避 免角落效应(Corner Effect)，浅沟槽的拐角处若是太尖，在后续的制造过 程中，例如利用离子注入形成源极与漏极时，此一边缘角落将会积累电荷， 引起晶体管通道中不正常的次临限电流(Subthreshold Current)而导致颈 结效应(Kink Effect)，使得晶体管无法正常运作；步骤13：在所述浅沟槽 内以及半导体基底上生长绝缘介质，所述绝缘介质为氧化硅，一般是利用化 学气相沉淀(CVD)在所述浅沟槽中填入绝缘介质；步骤14：进行退火处理， 退火温度介于1000℃至1200℃之间；步骤15：对所述绝缘介质的表面进行研 磨，使浅沟槽表面平坦化，并去除半导体基底上的绝缘介质，即氧化层和氮 化硅层。在步骤15之后，还可以增加步骤16：在所述绝缘介质两侧的所述半 导体基底材料上沉淀牺牲氧化层，例如二氧化硅，这是为了避免后续离子注 入制程中将衬底表面打烂，保护了衬底表面，在离子注入后，被打烂的牺牲 氧化层，可以通过湿法刻蚀的方法去除。这样的方法在步骤15中去除半导体 基底上的绝缘介质氧化层时，会使用到氢氟酸，一般为了确保半导体基底上 的绝缘介质层去除完全，刻蚀的时间会稍微长一点，这样就会在去除氧化层 的同时，会刻蚀到浅沟槽中的氧化硅，而浅沟槽中的氧化硅部分被刻蚀后。 图2是先有技术浅沟槽隔离结构的示意图，沟槽中的绝缘介质130已经部分 被刻蚀，尤其是在浅沟槽跟有源区交接的地方形成了比较大的凹陷(divot)， 以后制成的器件在这些凹陷里面就会产生金属硅化物，就会容易产生漏电的 现象。

发明内容

为了克服已有技术中存在的问题，本发明提供一种能够避免浅沟槽中的 氧化物被刻蚀的方法。

为了实现上述目的，本发明提出浅沟槽隔离结构的制作方法，包括：在 半导体基底上形成所述浅沟槽；在所述浅沟槽侧壁和底部生长衬垫氧化层； 在所述浅沟槽内以及半导体基底上生长绝缘介质；对所述绝缘介质的表面进 行研磨，使浅沟槽表面平坦化；在所述浅沟槽内的绝缘介质周围生长保护氧 化层；进行退火处理；使用干刻蚀法去除半导体基底上的保护氧化层；在所 述浅沟槽内的绝缘介质两侧的所述半导体基底材料上沉淀牺牲氧化层。

可选的，采用干刻蚀法在所述半导体基底材料上形成所述浅沟槽。

可选的，所述退火处理的退火温度范围为800℃至1000℃之间。

可选的，所述绝缘介质为氧化硅。

可选的，所述牺牲氧化层材料为二氧化硅。