[发明专利]一种隔离结构及其制造方法

说明书

本发明提供一种隔离结构及其制造方法，所述方法包括如下步骤：提供一半导体衬底，在其中形成至少一个沟槽，沉积衬垫层在所述沟槽的侧壁及底面上，形成可流动式电介质在所述衬垫层的表面，并阶梯式升温固化所述可流动式电介质，所述阶梯式升温使用的固化温度至少包含梯状递增的两种固化温度，使得在所述沟槽中90 wt%以上的可流动式电介质反应为氧化物隔离体。本发明可避免快速固化反应造成沟槽上部的可流动式电介质快速固化，避免电介质中出现孔洞，并避免过度固化造成的电介质薄膜应力过大。固化完成后，电介质薄膜中Si‑H键、Si‑N键及N‑H键的总数量含量约为2~5%。本发明可改善可流动式电介质固化制程中出现微粒的现象，并提高可流动式电介质填洞能力表现。

技术领域

本发明属于集成电路制造领域，涉及一种隔离结构及其制造方法。

背景技术

随着半导体线宽逐渐微缩至20nm以下，可流动式电介质(Flowable dielectric)因其较佳的填洞能力已普遍使用在沟槽填充、介电隔离层(Dielectric isolation)的制作。

现有技术中存在如下问题：

1、可流动式电介质进行固化反应(移除溶剂时)，会产生大量的外气释放(Outgassing)。如图1a及图1b所示，如无法即时将释放的气体抽出，则释出的气体101将会沉积晶圆102上，并凝结(Condense)成微粒(particle)。

2、如图2所示，可流动式电介质进行固化反应时，如处于不适当的反应环境(瞬间高反应温度、大量反应气体环境)，则沟槽(trench)上部可流动式电介质会快速固化得到固化完成的电介质104，使得反应气体103难以达到沟糟底部(pinch-off top of trench)，而造成底部材料无法顺利执行固化反应，使得沟槽底部残留有大量未固化的电介质105，从而易形成孔洞。其中，所述沟槽形成于半导体衬底106中，所述沟槽与所述可流动式电介质之间形成有衬垫层107。此外，过度固化(温度过高或时间过长)将使可流动式电介质收缩率(Shrinkage rate)过高造成电介质薄膜应力过大，导致硅衬底差排(Dislocation)。因此电介质中残留的Si-H键、Si-N键及N-H键含量(未过度固化)也是重要的因素。

因此，如何提供一种隔离结构及其制造方法，以改善可流动式电介质固化制程中出现颗粒的问题，并提高可流动式电介质的填洞能力，成为本领域技术人员亟待解决的一个重要技术问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种隔离结构及其制造方法，用于解决现有技术中可流动式电介质固化制程中容易出现颗粒，且可流动式电介质的填洞能力不佳的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种隔离结构的制造方法，包括如下步骤：

提供一半导体衬底，所述半导体衬底具有第一表面及相对于所述第一表面的第二表面；

形成至少一个沟槽在所述衬底中，用以界定出有源区，所述沟槽从所述第一表面构成开口，并往所述第二表面方向延伸；

沉积衬垫层在所述沟槽的侧壁及底面上；

形成可流动式电介质在所述衬垫层的表面，所述可流动式电介质填充满所述沟槽；及

将形成有所述可流动式电介质的所述半导体衬底送入反应室，阶梯式升温固化所述可流动式电介质，所述阶梯式升温使用的固化温度至少包含梯状递增的两种固化温度，使得在所述沟槽中的所述可流动式电介质的90wt％以上反应为氧化物隔离体，其中，不同的所述固化温度分别属于不同的固化阶段，每一固化阶段结束后均在温度稳定状态进行循环清除，以将所述反应室内的反应生成气体排出。

可选地，在所述循环清除的过程中，在排气的同时往所述反应室内通入气体，通入的气体包括氧气，所述反应室内的压力范围是2Torr～5Torr。