[发明专利]浅沟槽隔离结构、半导体器件及其制造方法

说明书

本发明提供一种浅沟槽隔离结构、半导体器件及其制造方法，在浅沟槽的侧壁上覆盖衬氧化层后并填充一定深度的第一隔离材料层后，在第一隔离材料层上方的衬氧化层侧壁上再形成一层衬介质层，使得第一隔离材料层上方的浅沟槽侧壁变厚，用于填充第二隔离材料层的窗口变窄，之后通过第二隔离材料层填满浅沟槽时，可以使得第二隔离材料层在浅沟槽顶部边缘处相对向内收缩，从而可以避免后续工艺对顶部边缘的第二隔离材料层的损伤，进而能够避免浅沟槽隔离结构顶部边缘处的边沟现象，提高浅沟槽隔离结构的隔离性能和半导体器件的可靠性。

技术领域

本发明涉及集成电路制造技术领域，尤其涉及一种浅沟槽隔离结构、半导体器件及其制造方法。

背景技术

浅沟槽隔离(Shallow Trench Isolation，STI)结构具有提高有源元件间的隔离效果、减少占用晶圆表面的面积以及增加器件的集成度等优点，被广泛应用在半导体器件中作为元件之间的横向隔离结构。目前，浅沟槽隔离结构与有源区相邻的顶部边缘处容易在垫氧化层去除等后续工艺中受到损伤而产生边沟(Divot)现象，边沟的存在会造成元件之间的短路或泄漏电流路径，使形成的半导体器件的性能降低，最终可靠性问题和器件失效问题。

发明内容

本发明的目的在于一种浅沟槽隔离结构、半导体器件及其制造方法，能够避免浅沟槽隔离结构顶部边缘处的边沟现象，提高浅沟槽隔离结构的隔离性能和半导体器件的可靠性。

为了实现上述目的，本发明提供一种浅沟槽隔离结构的制造方法，包括以下步骤：

提供半导体衬底，在所述半导体衬底表面上依次形成垫氧化层和硬掩膜层，并依次刻蚀所述硬掩膜层、垫氧化层和一定厚度的半导体衬底，以在所述半导体衬底中形成浅沟槽；

在所述浅沟槽的侧壁和底壁上形成衬氧化层；

形成填充所述浅沟槽部分深度并暴露出所述部分深度上方的衬氧化层侧壁的第一隔离材料层；

在所述浅沟槽中形成覆盖在所述暴露出的衬氧化层侧壁上的衬介质层；

形成填满所述浅沟槽的第二隔离材料层，所述第二隔离材料层覆盖所述衬介质层和第一隔离材料层；

依次去除所述半导体衬底上的硬掩膜层和垫氧化层。

可选的，形成填充所述浅沟槽部分深度并暴露出所述部分深度上方的衬氧化层侧壁的第一隔离材料层的步骤包括：

在所述硬掩膜层和浅沟槽表面上沉积第一隔离材料层，直至第一隔离材料层填满所述浅沟槽；

平坦化所述第一隔离材料层至暴露出硬掩膜层；

回刻蚀所述浅沟槽中的第一隔离材料层至一定深度。

可选的，所述衬介质层的材质包括氧化层、氮化层和氮氧化层中的至少一种。

可选的，形成所述衬介质层的步骤包括：

对所述暴露出的衬氧化层进行介质促生长处理；

采用热生长工艺形成所述衬介质层。

可选的，所述介质促生长处理的工艺包括离子注入和表面处理中的至少一种，所述介质促生长处理向所述暴露出的衬氧化层引入包括氟、氧和硅中至少一种。

可选的，采用倾斜离子注入法对所述暴露出的衬氧化层进行介质促生长处理。

可选的，所述热生长工艺包括原位蒸汽产生工艺、快速热氧化工艺、快速热氮化工艺和快速热氧氮化工艺中的至少一种。

可选的，形成填满所述浅沟槽的第二隔离材料层的步骤包括：

在所述第一隔离材料层、硬掩膜层和衬介质层的表面上沉积第二隔离材料层，直至第二隔离材料层填满所述浅沟槽；