[发明专利]浅沟槽结构的清洗方法、隔离结构的制作方法及半导体器件

说明书

技术领域

本申请涉及半导体集成电路的技术领域，具体而言，涉及一种浅沟槽结构的清洗方法、隔离结构的制作方法及半导体器件。

背景技术

在半导体器件的制作过程中，需要在衬底中形成隔离结构以将相邻器件隔离开。其中，沟槽隔离结构具有隔离效果好、制作工艺简单等优点，成为半导体器件中最常用的隔离结构之一。现有沟槽隔离结构由形成于衬底中的浅沟槽(STI)以及形成于浅沟槽中的隔离层组成，其具有占用晶圆的面积小的优点，使其能够用于高密度器件的隔离，例如适用于深亚微米器件和DRAM等高密度器件的隔离。

现有沟槽隔离结构的制作过程通常包括以下步骤：首先，在衬底的表面上形成介质掩膜层；然后，依次刻蚀介质掩膜层和衬底，以在衬底中形成浅沟槽；对浅沟槽进行清洗，以去除浅沟槽中的残留物(包括刻蚀残留物等)；在清洗后的浅沟槽的内壁上形成线性氧化物层，然后在浅沟槽中形成隔离材料层，该线性氧化物层和隔离材料层构成隔离层。

然而，上述方法所形成的沟槽隔离结构中容易产生空洞等缺陷，从而降低了沟槽隔离结构的隔离效果，进而提高了所形成产品的失效率(例如在CMOS图像传感器中由该缺陷导致的失效率高达0.4～0.7％)。本申请的发明人对上述缺陷产生的原因进行了大量理论和实验研究后，得出了上述缺陷产生的原因：在对浅沟槽结构进行清洗的步骤中，清洗液(一般为HF溶液)中的水会与介质掩膜层(一般为Si₃N₄)反应形成反应产物(例如残留SiO₂)，这些反应产物会粘附在介质掩膜层上或浅沟槽的内壁上，从而导致隔离材料难以填充到浅沟槽中，并使得浅沟槽中所形成的隔离层较稀疏(即密度较小)，进而在隔离层中产生空洞等缺陷。目前，发明人尝试通过调整形成隔离层的工艺参数以解决上述问题，然而效果十分有限。

发明内容

本申请旨在提供一种浅沟槽结构的清洗方法、隔离结构的制作方法及半导体器件，以减少清洗浅沟槽结构过程中产生的反应产物。

为了实现上述目的，本申请提供了一种浅沟槽结构的清洗方法，该浅沟槽结构包括衬底，位于衬底中的浅沟槽，以及位于衬底上的介质掩膜层，该清洗方法包括以下步骤：对浅沟槽结构进行第一次清洗，以去除浅沟槽中的残留物；采用磷酸溶液对第一次清洗后的浅沟槽结构进行第二次清洗。

进一步地，磷酸溶液中H₃PO₄的体积分数为40％～70％。

进一步地，第二次清洗的步骤中，磷酸溶液的温度为20～80℃，清洗时间为1～5min。

进一步地，采用氢氟酸溶液进行第一次清洗。

进一步地，氢氟酸溶液中HF的体积分数为10％～30％。

进一步地，第一次清洗的步骤中，氢氟酸溶液的温度为20～50℃，清洗时间为1～3min。

进一步地，介质掩膜层包括依次形成于衬底上的SiO₂层和Si₃N₄层。

同时，本申请还提供了一种隔离结构的制作方法，该制作方法包括以下步骤：形成浅沟槽结构，浅沟槽结构包括衬底，位于衬底中的浅沟槽，以及位于衬底上的介质掩膜层；采用本申请提供的清洗方法对浅沟槽结构进行清洗；在清洗后的浅沟槽中形成隔离层。

进一步地，形成浅沟槽结构的步骤包括：在衬底上形成介质掩膜预备层；依次刻蚀介质掩膜预备层和衬底以形成浅沟槽，并将剩余的介质掩膜预备层作为介质掩膜层；

进一步地，形成隔离层的步骤包括：在浅沟槽的内壁上形成线性氧化物层；在浅沟槽中形成隔离材料层，线性氧化物层和隔离材料层构成隔离层。

本申请还提供了一种半导体器件，包括隔离结构，该隔离结构由本申请上述的隔离结构的制作方法制作而成。

本申请在对浅沟槽结构进行第一次清洗，且该步骤中清洗液与介质掩膜层会反应形成反应产物，然后采用磷酸溶液对第一次清洗后的浅沟槽结构进行第二次清洗。磷酸溶液能够腐蚀上述反应产物并将反应产物剥离出去，从而减少清洗浅沟槽结构过程中产生的反应产物，进而减少了由反应产物导致产生的隔离层中的空洞等缺陷，并进一步提高了沟槽隔离结构的隔离效果，以及提高了所形成产品的良率。同时，磷酸溶液还能回蚀介质掩膜层，从而增大了浅沟槽的顶端露出的面积，使得在浅沟槽的内壁上形成线性氧化物层步骤中浅沟槽的顶端更容易被圆滑。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：