[发明专利]浅沟槽隔离结构的制备方法

说明书

本发明涉及浅沟槽隔离结构的制备方法，该制备方法包括在硅衬底晶片表面依次沉积形成氧化硅层和氮化硅层；在表面光刻形成沟槽，沟槽贯穿氧化硅层和氮化硅层并伸入硅衬底中；在沟槽中沉积氧化硅，使氧化硅填满沟槽；使用化学机械研磨除去氮化硅层表面的多余的氧化硅，形成表面平整的沟槽氧化硅填充结构；浓硫酸双氧水混合溶液对沟槽氧化硅填充结构进行预清洗；对沟槽氧化硅填充结构进行正式清洗；除去氮化硅层，形成浅沟槽隔离结构。本发明的浅沟槽隔离结构的制备方法能够降低芯片的缺陷量，提高沟槽氧化硅填充结构产品的良率，具有很好的经济效益。

技术领域

本发明涉及半导体的制造工艺领域，特别涉及浅沟槽隔离结构的制备方法。

背景技术

近年来，为了消除半导体元件间的相互影响，半导体制造中引入了元件隔离宽度小的浅沟槽隔离法(STI)。STI法是在硅衬底层刻蚀出沟槽，然后在沟槽中填入氧化硅绝缘层，形成电绝缘的元件区域。STI的方法流程为：首先硅衬底分别形成氧化硅和氮化硅层，然后在晶片表面形成沟槽并填入氧化硅层，最后通过化学机械研磨(CMP)除去氮化硅层上多余氧化硅层，再除去氮化硅层得到浅沟槽隔离结构。其中CMP过后必经过清洗除去颗粒物，以免在除去氮化硅后形成大量缺陷，从而影响产品的良率。

传统沉积氧化硅层的方法为高密度等离子体工艺(HDP)，但随着对超大规模集成电路高集成度和高性能的需求的增加，半导体技术向着65nm甚至更小特征尺寸的技术节点发展，使得间隙宽度也相应地缩小，深度比也随之提高，这就要求薄膜沉积的填隙能力需要进一步提升，高密度等离子体工艺已无法满足以上技术需求，因此其逐渐被具有更强填充能力的高深宽比工艺(HARP)代替。

然而高深宽比工艺虽然具有更好的填缝能力，但其沉积的氧化硅质量却相对较差，导致内部应力大，氧化硅膜层疏松有时甚至存在裂缝，因此化学机械研磨过程中易出现大量氧化硅颗粒，而这些氧化硅颗粒表面被化学机械研磨液中的有机物包覆难除去，这将导致产品的良率降低。

发明内容

本发明的目的是为解决以上问题的至少一个，本发明提供一种浅沟槽隔离结构的制备方法，能够将残留物对后续工艺的不利影响降至新低。

一种浅沟槽隔离结构的制备方法，包括以下步骤：

在硅衬底晶片表面依次沉积氧化硅和氮化硅，形成氧化硅层和氮化硅层。

在表面光刻形成沟槽，沟槽贯穿氧化硅层和氮化硅层并伸入硅衬底中。

在沟槽中填充氧化硅，使氧化硅填满沟槽。

使用化学机械研磨除去氮化硅层表面的多余的氧化硅，形成表面平整的沟槽氧化硅填充结构。

浓硫酸双氧水混合溶液对沟槽氧化硅填充结构进行预清洗。

对沟槽氧化硅填充结构进行正式清洗。

除去氮化硅，形成浅沟槽隔离结构。

其中，预清洗步骤包括：使用浓硫酸双氧水混合溶液进行预清洗，使用去离子水进行清洗。

其中，正式清洗步骤包括：使用盐酸双氧水混合溶液，氢氟酸的水溶液，去离子水，氨水双氧水混合溶液，去离子水依次清洗沟槽氧化硅填充结构的步骤。

其中，预清洗步骤包括：浓硫酸的质量浓度为50～90％，双氧水的质量浓度为10～50％。

其中，预清洗步骤包括：清洗时间为1～60秒，清洗温度为50～200℃。

其中，正式清洗步骤包括：所述盐酸双氧水混合溶液的氯化氢的质量浓度为0.5～5％，双氧水的质量浓度为0.5-5％，其余为去离子水。

其中，正式清洗步骤包括：盐酸双氧水的清洗时间均为1～10分钟，清洗温度均为20～80℃。