[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，特别涉及浅沟槽隔离结构的制造方法。

背景技术

目前，使用浅沟槽隔离技术进行器件隔离已成为了一种常规技术。图1～图4为一种常见的浅沟槽隔离结构的部分制造过程示意图。参照图1所示，首先，在硅衬底10上依次形成场氧化层11、氮化层12。参照图2所示，接着，在氮化层12上形成光阻层，并经光刻形成光阻图形13，所述光阻图形13用于定于浅沟槽的形状。参照图3所示，此后，以光阻图形13为掩模，依次蚀刻氮化层12及场氧化层11以形成硬掩模，所述硬掩模具有暴露出硅衬底10的开口，并且为了保证暴露出硅衬底10。具体地说，蚀刻氮化层12的过程包括主蚀刻及主蚀刻后的过蚀刻，所述过蚀刻会去除场氧化层11，并且在所述过蚀刻后，硅衬底10于所述开口处的区域14也会被蚀刻掉一部分厚度。参照图4所示，基于所形成的硬掩模，蚀刻硅衬底10，在硅衬底10中形成浅沟槽15。此后，在所述浅沟槽15中填充例如氧化硅等介电材料就可形成浅沟槽隔离结构。

然而，从图4中可以发现，在蚀刻硅衬底10形成浅沟槽15后，在浅沟槽15的顶部会产生尖锐倒角(sharp corner)16。后续形成栅氧化层后，栅氧化层于该处对应位置处的厚度也会偏薄，如此将导致后续的栅氧化层可靠性测试时，该处容易发生击穿。显然，这种情况将影响器件性能。因此，如何使浅沟槽顶部倒角变得圆滑，以避免后续栅氧化层厚度过薄，也是业界较为关注的一个问题。

现有技术对于使浅沟槽顶部倒角变得圆滑的问题提出了多种解决方案。在例如美国专利6287974B1公开的方法中，其通过控制干法蚀刻氮化层及场氧化层时的蚀刻气体及反应条件，使得蚀刻时产生的聚合物(polymer)堆积在浅沟槽顶部区域，从而使得浅沟槽顶部区域的倒角较为圆滑。然而，浅沟槽内部的所述聚合物的残留就成为其不得不面对的问题，若不能有效清除所述聚合物就将导致出现工艺缺陷的几率大大增加。

现有技术的另一种改善浅沟槽顶部倒角的方法是：蚀刻硅衬底形成浅沟槽后，加入一步氮化层的湿法蚀刻步骤，腐蚀掉部分氮化层以暴露出更多的衬底。则在此之后于浅沟槽中填充介电材料后，所述倒角部位的隔离结构就不会过薄。然而，由于湿法蚀刻是各向同性的蚀刻，其会增加浅沟槽尺寸一致性的不稳定性，并且也增加了工艺步骤。

而在例如美国专利6033969中公开的又一种方法中，其在蚀刻硅衬底形成浅沟槽后，进行两步热氧化步骤，先通过第一步热氧化，在浅沟槽内填充氧化层并漫过所述浅沟槽，然后将所填充的氧化层去除，此时浅沟槽顶部区域的倒角部位自然就变得圆滑，在通过第二步热氧化，在所述浅沟槽内填充氧化层以形成隔离结构。然而，所述两步热氧化步骤生长氧化层的时间相当长，并且也增加了工艺步骤。

而现有技术的再一种方法，同样是在形成浅沟槽后进行处理，其通过氯气(Cl₂)或含氟、碳的气体(C_xF_x)蚀刻暴露出的硅衬底，试图通过控制蚀刻过程来获得较为圆滑的倒角。然而，氯气对硅的蚀刻速率很快致使蚀刻过程非常不易控制，而C_xF_x则会在蚀刻过程中产生大量的聚合物，可能导致出现工艺缺陷的几率大大增加。

因此，改善浅沟槽顶部尖锐倒角的方法仍在不断研究中。

发明内容

本发明解决现有技术形成的浅沟槽的顶部存在尖锐倒角，导致随后形成的栅氧化层在此处的厚度偏薄，容易发生击穿的问题。

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：

形成开口暴露出衬底的硬掩模后，将所述衬底置于氧氛围中进行氧化处理；

在所述氧化处理后，通过干法蚀刻在所述开口处的衬底中形成浅沟槽。

与现有技术相比，上述浅沟槽隔离结构的制造方法具有以下优点：氧化处理后，硬掩模与衬底的接合处会形成薄层氧化层。在氧化处理后形成浅沟槽的干法蚀刻过程中，所述被薄层氧化层覆盖的区域被蚀刻的很少，从而最终形成的浅沟槽，其顶部的形状也会依从薄层氧化层覆盖的形状，因此具有较为圆滑的倒角。

另外，由于氧还表现出一定的聚合物清除特性，所述氧化处理过程还可以减少形成硬掩模开口时残留于衬底表面的聚合物。因此，在使得浅沟槽顶部倒角较为圆滑的同时，还可降低出现工艺缺陷的几率。

附图说明

图1至图4是现有技术一种常见的浅沟槽隔离结构的部分制造过程示意图；

图5是本发明浅沟槽隔离结构的制造方法的一种实施方式流程图；