[发明专利]浅沟槽结构的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种浅沟槽结构的制备方法。

背景技术

随着半导体技术的飞速发展，集成电路制造工艺已经进入深亚微米时代。浅沟槽隔离(Shallow Trench Isolation，STI)技术，由于其具有优异的隔离性能和平坦的表面形状以及良好的抗锁性能等，已经成为一种广泛应用于CMOS器件制造过程中的器件隔离技术。

现有技术中的一种浅沟槽结构的制造方法，参考图1a-图1f所示，包括以下步骤：

首先，如图1a所示，提供一半导体衬底10，所述半导体衬底10上沉积一掩膜层20。所述掩膜层20为氮化硅层。

接着，如图1b所示，选择性刻蚀所述掩膜层20和所述半导体衬底10，形成浅沟槽30。较佳的，如图1c所示，在形成所述浅沟槽30之后，刻蚀所述掩膜层20靠近所述浅沟槽30的侧壁，并对所述浅沟槽30进行热氧化处理，形成一热氧化层40。

然后，如图1d所示，沉积一填充氧化层50，所述填充氧化层覆盖所述浅沟槽30和所述掩膜层20。由于采用次大气压化学气相沉积沉积所述填充氧化层50，因此，在所述填充氧化层50中，会形成一条细缝60。

接着，对所述填充氧化层50进行一第一次退火处理。所述第一次退火处理的温度为200℃-800℃，进行所述第一次退火处理过程中通入水蒸气。如图1e所示，经过所述第一次退火处理，所述细缝60消失。

对所述填充氧化层50进行一第二次退火处理。所述第二次退火处理的温度不低于800℃，进行所述第二次退火处理过程中通入惰性气体。

如图1f所示，进行研磨平坦化，去除所述掩膜层20上的所述填充氧化层50，并保留所述浅沟槽30内的所述掩膜层20，形成浅沟槽结构。

随着半导体器件特征尺寸的不断减小，用于器件隔离的浅沟槽结构的尺寸也变小，相应的，用于形成浅沟槽结构的隔离沟槽的深宽比变大，现有技术制备浅沟槽结构的方法中，为了消除沉积所述填充氧化层50过程中形成的细缝60，需要对所述填充氧化层50进行通入水蒸气的第一次退火处理过程，由于所述热氧化层40难以形成致密的结构，使得引入水蒸气进入导致浅沟槽下面的半导体衬底，导致半导体衬底被氧化，从而影响后续形成的半导体器件的性能。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种浅沟槽结构的制备方法，解决浅沟槽下面的半导体衬底在对填充氧化层通入水蒸气进行退火处理时，热氧化层难以形成致密的结构阻挡水蒸气进去半导体衬底导致半导体衬底被氧化的问题，从而提高形成的半导体器件的性能。

为了实现上述目的，本发明的浅沟槽结构的制备方法，包括：

提供半导体衬底，在所述半导体衬底上沉积一刻蚀掩模层；

选择性刻蚀所述掩膜层和所述半导体衬底，在所述掩膜层在中形成一开口，并在所述半导体衬底中形成一浅沟槽；

沉积一保护氧化层，所述保护氧化层覆盖所述浅沟槽和所述掩膜层；

对所述保护氧化层进行第一退火处理；

在所述保护氧化层上沉积一填充氧化层；

对所述填充氧化层进行一第二退火处理；

对所述填充氧化层进行一第三退火处理；

进行研磨平坦化，去除所述填充氧化层和所述保护氧化层。

进一步的，所述掩膜层为氮化硅层。

进一步的，采用干法工艺刻蚀所述掩膜层。

进一步的，在沉积所述保护氧化层之前，还包括：对所述浅沟槽进行热氧化，形成一热氧化层。

进一步的，所述热氧化层的厚度不小于

进一步的，在形成所述浅沟槽的步骤对所述浅沟槽隔离进行热氧化的步骤之间，还包括：采用磷酸湿法工艺刻蚀所述开口的侧壁。

进一步的，采用次大气压化学气相沉积生长所述保护氧化层和所述填充氧化层。

进一步的，采用正硅酸乙酯和臭氧制备所述保护氧化层和所述填充氧化层。

进一步的，所述保护氧化层的厚度不小于

进一步的，所述填充氧化层的厚度不小于

进一步的，所述第一退火处理的温度不低于800℃，进行所述第一退火处理过的程中通入惰性气体。

进一步的，所述第二退火处理的温度为200℃-800℃，进行所述第二退火处理的过程中通入水蒸气。

进一步的，所述第三退火处理的温度不低于800℃，进行所述第三退火处理的过程中通入惰性气体。

进一步的，在进行第二退火处理和第三退火处理之间，还进行一氮气净化过程。