[发明专利]形成沟槽结构的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种形成半导体结构的方法，具体而言，涉及一种形成沟槽结构的方法。

背景技术

诸如浅沟槽隔离件（STI）的沟槽结构用于将半导体晶圆上的有源区域相互分开和隔离。通过在衬底中蚀刻沟槽，利用诸如氧化物的电介质过填充该沟槽，然后去除任何多余的电介质来形成STI。STI帮助将有源区域相互电隔离。

然而，随着电路密度持续增大，STI的沟槽的宽度减小，从而增大了STI沟槽的高宽比。沟槽（或者间隙）的高宽比定义为沟槽高度（或者间隙高度）除以沟槽宽度（或者间隙宽度）。对于先进的技术来说，使用间隙填充介电材料完全填充又窄又深的沟槽变得非常困难。未完全的间隙填充导致不期望的空隙，并且当去除多余电介质期间暴露出该不期望的空隙时，增加了包含不期望缺陷的风险。该空隙还可能导致有源区域之间的隔离不充分。STI中空隙的出现将会影响产量。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种形成半导体结构的方法，包括：在衬底的沟槽中沉积可流动介电层；对所述可流动介电层实施注入工艺；实施具有氧源的第一热退火；实施第二热退火；以及实施平坦化工艺，以去除所述沟槽外侧的多余的可流动介电层。

在上述方法中，还包括：在沉积所述可流动介电层之后以及实施所述注入工艺之前实施O₃固化。

在上述方法中，其中，所述注入工艺注入H原子或者He原子。

在上述方法中，其中，所述注入工艺的注入深度在大约至大约的范围内。

在上述方法中，其中，注入能量在大约6keV至大约25keV的范围内。

在上述方法中，其中，注入深度与所述沟槽的深度的比率在大约1/3至大约1/2的范围内。

在上述方法中，其中，所述注入工艺为所述第一热退火的氧源创建到达所述沟槽的底部附近的所述可流动介电层的通道。

在上述方法中，其中，所述第一热退火的峰值退火温度在大约500℃至大约800℃的范围内，并且所述氧源是蒸汽。

在上述方法中，其中，所述第二热退火的峰值退火温度在大约1000℃至大约1200℃的范围内。

在上述方法中，其中，所述第一热退火和所述第二热退火的总退火时间在大约6小时至大约15小时的范围内。

在上述方法中，其中，用于沉积所述可流动介电层的源气是三硅烷基胺（TSA）。

在上述方法中，其中，通过自由基组分化学汽相沉积（CVD）工艺沉积所述可流动介电层。

在上述方法中，其中，沉积而成的所述可流动介电层包括SiONH网状物。

在上述方法中，其中，所述第一热退火和所述第二热退火将沉积而成的所述可流动介电层转变为二氧化硅（SiO₂）。

在上述方法中，其中，所述第一热退火和所述第二热退火将沉积而成的所述可流动介电层转变为氧化硅（SiO）。

根据本发明的另一方面，还提供了一种在衬底中形成浅沟槽隔离（STI）结构的方法，包括：通过化学汽相沉积（CVD）工艺在所述衬底的沟槽中沉积可流动介电层，其中，所述可流动介电层填充所述沟槽且不形成空隙；使用O₃固化沉积而成的所述可流动介电层；对所述可流动介电层实施注入工艺，其中，所述注入工艺在所述可流动介电层的顶部生成通道；实施具有氧源的蒸汽热退火；实施干式热退火；以及实施平坦化工艺，以去除所述沟槽外侧的多余的可流动介电层。

在上述方法中，其中，用于沉积所述可流动介电层的源气是三硅烷基胺（TSA），并且通过自由基组分化学汽相沉积（CVD）工艺沉积所述可流动介电层。

在上述方法中，其中，所述蒸汽热退火和所述干式热退火将沉积而成的所述可流动介电层中的SiONH网状物转变为二氧化硅（SiO₂）。

在上述方法中，其中，所述注入工艺注入H原子或者He原子。

根据本发明的又一方面，还提供了一种在衬底中形成浅沟槽隔离（STI）结构的方法，包括：在所述衬底的沟槽中沉积可流动介电层，其中，所述沟槽的高宽比大于大约8，其中，所述可流动介电层填充所述沟槽且不形成空隙；对所述可流动介电层实施注入工艺；实施具有氧源的第一热退火；实施第二热退火；以及实施平坦化工艺，以去除所述沟槽外侧的多余的可流动介电层。

附图说明

将如附图所示参考本发明的实施例来描述本发明。应该理解，这些附图用于示出的目的，因此并非按比例绘制。