[发明专利]隔离沟槽的填充方法、设备及隔离沟槽的填充结构

说明书

本发明公开一种隔离沟槽的填充方法，包括：提供一介质旋转涂布装置；装载一表面刻蚀有隔离沟槽的晶圆于介质旋转涂布装置中；在介质旋转涂布装置中，旋涂方式形成绝缘介质前驱物于晶圆表面，以填充隔离沟槽；以及，在介质旋转涂布装置中，对旋涂后的晶圆进行烘烤退火，以将绝缘介质前驱物经氧化反应而转变成绝缘介质；其中，在前述旋涂形成过程与前述烘烤退火过程中，介质旋转涂布装置提供臭氧阻隔(O₃free)环境，使得绝缘介质填满隔离沟槽且其内部无气泡产生，并且绝缘介质前驱物在隔离沟槽中的转换效率在90％以上。有效减小甚至消除隔离沟槽中的空洞，减少填充次数，降低成本。本发明还公开一种隔离沟槽的填充设备，以及一种隔离沟槽的填充结构。

技术领域

本发明属于半导体制程技术领域，具体的涉及一种隔离沟槽的填充方法，可具体使用于一种隔离沟槽的填充设备，还涉及一种隔离沟槽的填充结构。

背景技术

随着IC器件的高密度化和微细化，半导体器件有源区之间均采用浅沟槽隔离(shallow trench isolation，STI)结构进行隔离和绝缘。STI隔离结构的形成首先在衬底表面形成衬垫氧化层(pad oxide)和氮化硅层，然后刻蚀氮硅、衬垫氧化层和衬底形成沟槽；接着在沟槽侧壁和底部形成衬垫氧化层，再利用化学气相淀积(CVD)在浅沟槽中填入绝缘介质，例如氧化硅，达到隔离的目的，可以减少电极间的漏电流，承受更大的击穿电压。在填入绝缘介质之后，利用化学机械研磨(CMP)的方法研磨上述填充的绝缘物质使沟槽表面平坦化。

然而，在器件特征尺寸进几十纳米及以下工艺节点后，隔离沟槽的深宽比(AspectRate)通常增加。对于高深宽比的沟槽，在填充绝缘介质的制程中，隔离沟槽中容易形成空洞，导致导线之间的隔离效果较差，导线漏电流增加，击穿电压增加。

为了避免空洞的形成，现有技术中通常是在等离子反应室内交替进行淀积-刻蚀-再淀积的工艺步骤对沟槽进行填充，然而，这种填充方法工艺步骤繁琐，两次沉积导致成本增加。因此，如果有效的减少隔离沟槽中的空洞，减少填充步骤，降低成本是本领域技术人员急需要解决的技术问题。

在背景技术中公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此其可能包含没有形成为本领域普通技术人员所知晓的现有技术的信息。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例希望提供一种，以至少解决现有技术中存在的问题。

本申请实施例的技术方案是这样实现的，根据本申请的一个实施例，提供一种隔离沟槽的填充方法，包括：

提供一介质旋转涂布装置；

装载一表面刻蚀有隔离沟槽的晶圆于所述介质旋转涂布装置中；

在所述介质旋转涂布装置中，旋涂方式形成绝缘介质前驱物于所述晶圆表面，以填充所述隔离沟槽；以及，

在所述介质旋转涂布装置中，对旋涂后的所述晶圆进行烘烤退火，以将所述绝缘介质前驱物经氧化反应而转变成绝缘介质；

其中，在前述旋涂形成过程与前述烘烤退火过程中，所述介质旋转涂布装置提供臭氧阻隔(O₃ free)环境，使得所述绝缘介质填满所述隔离沟槽且其内部无气泡产生，并且所述绝缘介质前驱物在所述隔离沟槽中的转换效率在90％以上。

优选的，在上述隔离沟槽的填充方法中，所述臭氧阻隔环境的臭氧浓度范围为0～10ug/L，包括端点值；所述绝缘介质前驱物包含聚硅氮烷溶液。

优选的，在上述隔离沟槽的填充方法中，在前述旋涂形成过程之前，还包括：

将所述晶圆冷却至20℃～25℃，包括端点值。

优选的，在上述隔离沟槽的填充方法中，在前述烘烤退火过程中，烘烤后的所述晶圆冷却至20℃～25℃，包括端点值。