[发明专利]浅沟槽隔离的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺，尤其涉及一种浅沟槽制作方法。

背景技术

随着半导体制造技术的进步，浅沟槽隔离(STI，Shallow Trench Isolation)方法已经逐渐取代了传统半导体器件制造所采用如局部硅氧化法等其他隔离方法。浅沟槽隔离方法与其他隔离方法相比有许多优点，主要包括：1、STI方法可以获得较窄的半导体器件隔离宽度，从而提高器件密度；2、STI方法可以提升表面平坦度，因而可在光刻时有效控制最小线宽。

在现有工艺过程中发现，浅沟槽隔离所采用的浅沟槽边角的圆滑程度与漏电有很强的相关性，越是圆滑的边角，越容易阻止漏电的产生，因而如何使浅沟槽边角更加圆滑，改善浅沟槽隔离的电学性能，从而进一步减少浅沟槽隔离的漏电，是半导体工艺中的一个重要问题。

公开号为CN1404129A的中国专利，揭示了一种利用现场蒸汽生成工艺(In-situ steam generated，ISSG)以及退火、再氧化等工艺制作浅沟槽隔离侧壁氧化层，使得浅沟槽顶部边角圆滑化的方法。图1至图6为展示了上述浅沟槽制作方法的各步骤工艺示意图。

如图1所示，提供半导体衬底100，在半导体衬底100的表面形成介质层101，在所述介质层101的表面形成掩膜层102。所述介质层101可以为氧化硅通过化学气相沉积或热氧化法形成；所述掩膜层102可以为氮化硅，通过化学气相沉积形成。

如图2所示，采用各向异性刻蚀，在掩膜层102内形成一个开口110，所述开口110暴露出介质层101表面，且定义了后续制作浅沟槽隔离的位置。如图3所示，以掩膜层102为掩膜，依次刻蚀介质层101以及半导体衬底100，在半导体衬底100上形成沟槽120，所述沟槽120的深度取决于后续浅沟槽隔离所隔离的元器件的类型。然后采用现场蒸汽生成工艺ISSG在沟槽的侧壁以及底部形成衬氧化层201。采用现场蒸汽生成工艺ISSG可以改善衬氧化层201的均匀性，在一定程度上避免衬氧化层201在边角处(图中中括号所示位置)产生缺陷，使得边角圆滑化。

如图4所示，在衬氧化层201的表面继续使用现场蒸汽生成工艺ISSG，形成牺牲氧化层202，所述牺牲氧化层202可以减弱衬氧化层201中的应力，避免衬氧化层201的内部应力对边角的不良影响，从而使得浅沟槽顶部边角处更为圆滑。

如图5所示，在浅沟槽内填充绝缘介质，形成浅沟槽隔离203，并进行化学机械抛光平整化浅沟槽隔离203的表面。所述绝缘介质可以是氧化硅或者氮化硅等材质。

如图6所示，对上述浅沟槽隔离结构再次进行热氧化工艺，进一步改善上述各氧化层的均匀性，有助于沟槽边角圆滑，然后去除掩膜层102以及介质层101。

现有的浅沟槽隔离制作方法中，为了圆滑浅沟槽边角，获得足够的圆滑度，在沟槽侧壁以及底部上形成了两层氧化层，先后进行了三次氧化工艺，工艺步骤较为复杂。其中使用现场蒸汽生成工艺ISSG形成衬氧化层201以及牺牲氧化层202的工艺由于设备以及原材料限制，成本较为昂贵，效费比不高。因此有必要发展出新的浅沟槽隔离的制作方法，简化制程并降低工艺成本。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种浅沟槽隔离的制作方法，使得形成的浅沟槽顶部边角圆滑化，简化工艺制程，并降低工艺成本。

为解决上述问题，本发明提供的浅沟槽隔离的制作方法，包括：

提供表面覆盖有掩膜结构的半导体衬底，所述掩膜结构上形成有暴露半导体衬底的开口；

以掩膜结构为掩膜，在半导体衬底上刻蚀出与所述开口相对应的沟槽；

在所述沟槽的侧壁以及底部形成衬氧化层；

在氩气气氛下进行退火；

在所述沟槽内填充绝缘介质，形成浅沟槽隔离。

所述氩气流量为0.5～10slm。所述退火时的气压为1～760torr，退火温度为800～1150摄氏度，退火时间为1～300分钟。

可选的，所述掩膜结构是氮化硅掩膜层、碳化硅掩膜层以及多晶硅掩膜层的单层结构或者任意组合叠层结构。所述掩膜结构是介质层、掩膜层依次叠加的叠层结构。

可选的，所述刻蚀半导体衬底的方法是各向异性等离子刻蚀。所述刻蚀为利用包括由溴化氢、氦、氧以及六氟化硫等气体形成的等离子体刻蚀。

可选的，所述形成衬氧化层采用炉管热氧化法或现场蒸汽生成工艺。