[发明专利]浅沟槽隔离结构的制造方法

说明书

本发明公开了一种浅沟槽隔离结构的制造方法，包括步骤：步骤一、在半导体衬底上形成浅沟槽；步骤二、涂布聚氮硅烷层；步骤三、进行氧氮置换工艺将聚氮硅烷层转换为二氧化硅层并形成浅沟槽隔离结构；氧氮置换工艺包括两次以上的炉管水汽工艺，两次炉管水汽工艺之间包括一次热退火工艺和一次减薄工艺。本发明能采用PSZ实现对浅沟槽的良好填充，并能提高对PSZ的氧氮置换效果以及提高转换后的二氧化硅的致密性从而能提高二氧化硅的膜质，同时能减少有源区的热过程。

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别是涉及一种浅沟槽隔离(STI)结构的制造方法。

背景技术

20nm NAND闪存(Flash)工艺中的STI的浅沟槽的深宽比大于13，旧有工艺如高密度等离子体(HDP)和高深宽比工艺(HARP)都已不能达到无空洞填充的要求，需要采用填充能力更强的新工艺；当前业界主流Flash生产厂家全部选用聚氮硅烷(PSZ)作为STI填充的膜层，之后再用炉管水汽退火(anneal)工艺使氧替换氮形成二氧化硅来实现在浅沟槽中填充二氧化硅；如图1所示，是PSZ转换为二氧化硅的炉管水汽退火示意图，标记101对应的为PSZ的分子链结构，经过炉管水汽退火工艺的工艺条件包括加温度即图1中的T和水汽即图1中的H2O之后，PSZ的分子链结构中的N都被O替换，从而形成如标记102对应的二氧化硅的分子链结构。

在现有的工艺条件下，由于浅沟槽相对平面工艺较深，这会产生如下问题：

首先为、浅沟槽底部的PSZ在替换过程中产生的可排除气体无法有效的排除；

其次为、疏松的二氧化硅膜在高温下不能有效的使二氧化硅致密。

最后会使形成的二氧化硅的膜质较差，在膜质相对差的情况下，无法良好的起到有源区的隔离作用，容易产生漏电和局部区域击穿。对二氧化硅进行高温热处理能有效的提高二氧化硅的膜质，但同时带来较多的热过程(thermal)，过多的热过程会对有源区的性能带来不利影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种浅沟槽隔离结构的制造方法，能采用PSZ实现对浅沟槽的良好填充，并能提高对PSZ的氧氮置换效果以及提高转换后的二氧化硅的致密性从而能提高二氧化硅的膜质，同时能减少有源区的热过程。

为解决上述技术问题，本发明提供的浅沟槽隔离结构的制造方法包括如下步骤：

步骤一、在半导体衬底上形成浅沟槽，由所述浅沟槽隔离出有源区。

步骤二、涂布聚氮硅烷层，所述聚氮硅烷层将所述浅沟槽完全填充并延伸到所述浅沟槽外的所述半导体衬底表面，所述聚氮硅烷层具有平坦表面。

步骤三、进行氧氮置换工艺将所述聚氮硅烷层中的氮置换为氧形成二氧化硅层，由填充于所述浅沟槽中的二氧化硅层组成浅沟槽隔离结构。

所述氧氮置换工艺包括两次以上的炉管水汽工艺，通过各所述炉管水汽工艺实现形成所述二氧化硅层的氧氮置换。

两次所述炉管水汽工艺之间包括一次热退火工艺和一次减薄工艺。

所述热退火工艺实现对所形成的所述二氧化硅层进行致密化，通过降低各次对应的所述热退火工艺的温度减少所述有源区承受的热过程。

所述减薄工艺对所述二氧化硅层的厚度进行减薄，结合所述减薄工艺和多次所述炉管水汽工艺增加氧氮置换效果。

进一步的改进是，所述半导体衬底为硅衬底。

进一步的改进是，步骤一中所述浅沟槽的深宽比大于13。

进一步的改进是，所述有源区中用于形成20nm以下工艺节点的NAND闪存工艺。

进一步的改进是，所述浅沟槽的深度为