浅沟槽隔离结构的制造方法技术

一种浅沟槽隔离结构的制造方法，包括：提供形成有研磨停止层的半导体衬底；在研磨停止层表面形成研磨缓冲层；通过刻蚀工艺，在半导体衬底内形成浅沟槽；向浅沟槽内填充绝缘材料；通过平坦化工艺使绝缘材料的厚度达到目标厚度值并去除研磨缓冲层；去除研磨停止层，形成浅沟槽隔离结构。由于研磨缓冲层的研磨速率大于绝缘材料的研磨速率，去除研磨缓冲层后，绝缘材料顶部形貌为驼峰形，而绝缘材料的研磨速率大于研磨停止层的研磨速率，继续对绝缘材料进行研磨时，绝缘材料的形貌向凹陷发展，与绝缘材料的驼峰形相互补偿，因此形成浅沟槽隔离结构后，浅沟槽内的绝缘材料形貌凹陷的现象可以得到改善，从而提高了浅沟槽隔离结构的平坦度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体领域，尤其涉及一种浅沟槽隔离结构的制造方法。
技术介绍
随着集成电路高密度的发展趋势，构成电路的器件更紧密地放置在芯片中以适应芯片的可用空间。相应地，半导体衬底单位面积上有源器件的密度不断增加，因此器件之间的有效绝缘隔离变得更加重要。浅沟槽隔离(ShallowTrenchIsolation，STI)技术具有良好的隔离效果(例如：工艺隔离效果和电性隔离效果)，浅沟槽隔离技术还具有减少占用晶圆表面的面积、增加器件的集成度等优点。因此，随着集成电路尺寸的减小，器件有源区之间的隔离现主要采用浅沟槽隔离结构。但是，现有技术形成的浅沟槽隔离结构的平坦度有待提高。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种浅沟槽隔离结构的制造方法，提高浅沟槽隔离结构的平坦度。为解决上述问题，本专利技术提供一种浅沟槽隔离结构的制造方法。包括如下步骤：提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有研磨停止层；在所述研磨停止层表面形成研磨缓冲层；依次刻蚀所述研磨缓冲层、研磨停止层和半导体衬底，在所述研磨缓冲层、研磨停止层和半导体衬底内形成浅沟槽；向所述浅沟槽内填充绝缘材料；通过平坦化工艺使所述浅沟槽内的绝缘材料的厚度达到目标厚度值并去除所述研磨缓冲层，所述平坦化工艺中研磨缓冲层的研磨速率大于绝缘材料的研磨速率；去除所述研磨停止层，形成浅沟槽隔离结构。可选的，所述研磨停止层的材料为氮化硅。可选的，所述研磨停止层的厚度为至可选的，所述研磨缓冲层的材料为多晶硅。可选的，形成所述研磨缓冲层的工艺为化学气相沉积工艺。可选的，所述化学气相沉积工艺的工艺参数包括：以SiH4作为硅源气体，以Ar或H2作为杂质气体，工艺温度为550℃至770℃，压强为100mtorr至1Torr，硅源气体的流量1sccm至300sccm。可选的，所述研磨缓冲层的厚度为至可选的，所述绝缘材料的材料为氧化硅。可选的，在所述半导体衬底上形成研磨停止层之前，提供所述半导体衬底的步骤还包括：在所述半导体衬底表面形成衬垫氧化层；形成所述浅沟槽的步骤包括：在所述研磨缓冲层表面形成第一图形层，所述第一图形层内定义有浅沟槽图形；以所述第一图形层为掩膜，沿所述浅沟槽图形依次刻蚀所述研磨缓冲层、研磨停止层、衬垫氧化层和半导体衬底，在所述研磨缓冲层、衬垫氧化层、研磨停止层和半导体衬底内形成浅沟槽；去除所述第一图形层。可选的，所述衬垫氧化层的材料为氧化硅。可选的，所述衬垫氧化层的厚度为至可选的，所述浅沟槽的深度为至可选的，向所述浅沟槽内填充绝缘材料的工艺为高密度等离子体化学气相沉积工艺。可选的，向所述浅沟槽内填充绝缘材料后，所述浅沟槽内的绝缘材料的厚度为至可选的，所述平坦化工艺为化学机械研磨工艺。可选的，所述化学机械研磨工艺的步骤包括：对所述绝缘材料进行第一化学机械研磨工艺，去除部分所述绝缘材料，剩余所述绝缘材料覆盖所述研磨缓冲层；对所述研磨缓冲层和剩余所述绝缘材料进行第二化学机械研磨工艺，直至去除所述研磨缓冲层并露出所述研磨停止层表面；进行第三化学机械研磨工艺，去除部分所述绝缘层材料直至所述浅沟槽内的绝缘材料的厚度达到目标厚度值。可选的，去除所述研磨停止层的工艺为湿法刻蚀工艺。可选的，所述湿法刻蚀工艺所采用的溶液为磷酸溶液。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术先在半导体衬底表面形成研磨缓冲层，后续对浅沟槽内填充的绝缘材料进行平坦化工艺时，由于所述研磨缓冲层的研磨速率大于绝缘材料的研磨速率，对所述研磨缓冲层和所述绝缘材料进行平坦化工艺直至露出所述研磨停止层表面后，所述绝缘材料顶部高于所述研磨停止层顶部，且高于所述研磨停止层顶部的绝缘材料的形貌为驼峰形，而所述绝缘材料的研磨速率大于所述研磨停止层的研磨速率，继续对所述绝缘材料进行平坦化工艺时，所述绝缘材料的形貌向凹陷发展，与所述绝缘材料的驼峰形形貌相互补偿，因此通过平坦化工艺使所述绝缘材料的厚度达到目标厚度值后，所述浅沟槽内的绝缘材料形貌凹陷的现象可以得到改善，从而提高了所述浅沟槽隔离结构的平坦度。进一步，通过改善绝缘材料形貌凹陷的现象，提高所述浅沟槽隔离结构的平坦度，相应增大了所述浅沟槽隔离结构表面至半导体衬底表面的高度差，从而提升了所述浅沟槽隔离结构对器件之间相互隔离的效果，进而使器件漏电的问题得到改善。附图说明图1至图3是现有技术浅沟槽隔离结构的制造方法一实施例中各步骤对应结构示意图；图4至图10是本专利技术浅沟槽隔离结构的制造方法一实施例中各步骤对应结构示意图。具体实施方式现有技术形成的浅沟槽隔离结构的平坦度较低，结合现有技术浅沟槽隔离结构的制造方法分析其原因。参考图1至图3，示出了现有技术浅沟槽隔离结构的制造方法一实施例中各步骤对应结构示意图。所述浅沟槽隔离结构的制造方法包括以下步骤：如图1所示，提供半导体衬底100，在所述半导体衬底100上依次形成衬垫氧化层101和研磨停止层102。如图2所示，依次刻蚀所述研磨停止层102、衬垫氧化层101和半导体衬底100，在所述研磨停止层102、衬垫氧化层101和半导体衬底100内形成浅沟槽110。结合参考图3，在所述浅沟槽110(如图2所示)内填充满绝缘材料，所述绝缘材料还覆盖所述研磨停止层102(如图2所示)表面，平坦化所述绝缘材料直至所述沟槽110内的绝缘材料的厚度达到目标厚度值之后去除所述研磨停止层102，形成浅沟槽隔离结构111。但是现有技术形成的沟槽隔离结构111的平坦度较差，所述沟槽隔离结构111的表面容易发生凹陷现象(如图3所示)。原因在于：绝缘材料的研磨速率大于研磨停止层102的研磨速率，相应的，在平坦化过程中，绝缘材料的厚度减少速率比研磨停止层102的厚度减少速率快。因此平坦化工艺结束后，浅沟槽110(如图2所示)内的绝缘材料容易发生凹陷，从而降低了沟槽隔离结构111的平坦度。此外，由于浅沟槽110(如图2所示)内的绝缘材料的凹陷现象还会降低沟槽隔离结构111表面至半导体衬底100表面的高度差，进而影响所述沟槽隔离结构111对器件之间相互隔离的效果，容易对器件的漏电等电学性能产生不良影响。为了解决所述技术问题，本专利技术提供一种浅沟槽隔离结构的制造方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有研磨停止层；在所述研磨停止层表面形成研磨缓冲层；依次刻蚀所述研磨缓冲层、研磨停止层和半导体衬底，在所述研磨缓冲层、研磨停止层和半导体衬底内形成浅沟槽；向所述浅沟槽内填充绝缘材料；通过平坦化工艺使所述浅沟槽内的绝缘材料的厚度达到目标厚度值并去除所述研磨缓冲层，所述平坦化工艺中研磨缓冲层的研磨速率大于绝缘材料的研磨速率；去除所述研磨停止层，形成浅沟槽隔离结构。本专利技术在半导体衬底表面形成研磨缓冲层，后续对浅沟槽内填充的绝缘材料进行平坦化工艺时，由于所述研磨缓冲层的研磨速率大于绝缘材料的研磨速率，对所述研磨缓冲层和所述绝缘材料进行平坦化工艺直至露出所述研磨停止层表面后，所述绝缘材料顶部高于所述研磨停止层顶部，且高于所述研磨停止层顶部的绝缘材料的形貌为驼峰形，而所述绝缘材料的研磨速率大于所述研磨停止层的研磨速率，继续对所述绝缘材料进行平坦化工艺时，所述绝缘材料的形貌向凹陷发展，与所述绝缘材料的驼峰形形貌相互补偿，因此通过平坦化工艺使所述绝缘材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浅沟槽隔离结构的制造方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有研磨停止层；在所述研磨停止层表面形成研磨缓冲层；依次刻蚀所述研磨缓冲层、研磨停止层和半导体衬底，在所述研磨缓冲层、研磨停止层和半导体衬底内形成浅沟槽；向所述浅沟槽内填充绝缘材料；通过平坦化工艺使所述浅沟槽内的绝缘材料的厚度达到目标厚度值并去除所述研磨缓冲层，所述平坦化工艺中研磨缓冲层的研磨速率大于绝缘材料的研磨速率；去除所述研磨停止层，形成浅沟槽隔离结构。

【技术特征摘要】
1.一种浅沟槽隔离结构的制造方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有研磨停止层；在所述研磨停止层表面形成研磨缓冲层；依次刻蚀所述研磨缓冲层、研磨停止层和半导体衬底，在所述研磨缓冲层、研磨停止层和半导体衬底内形成浅沟槽；向所述浅沟槽内填充绝缘材料；通过平坦化工艺使所述浅沟槽内的绝缘材料的厚度达到目标厚度值并去除所述研磨缓冲层，所述平坦化工艺中研磨缓冲层的研磨速率大于绝缘材料的研磨速率；去除所述研磨停止层，形成浅沟槽隔离结构。2.如权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的制造方法，其特征在于，所述研磨停止层的材料为氮化硅。3.如权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的制造方法，其特征在于，所述研磨停止层的厚度为至4.如权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的制造方法，其特征在于，所述研磨缓冲层的材料为多晶硅。5.如权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的制造方法，其特征在于，形成所述研磨缓冲层的工艺为化学气相沉积工艺。6.如权利要求5所述的浅沟槽隔离结构的制造方法，其特征在于，所述化学气相沉积工艺的工艺参数包括：以SiH4作为硅源气体，以Ar或H2作为杂质气体，工艺温度为550℃至770℃，压强为100mtorr至1Torr，硅源气体的流量1sccm至300sccm。7.如权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的制造方法，其特征在于，所述研磨缓冲层的厚度为至8.如权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的制造方法，其特征在于，所述绝缘材料的材料为氧化硅。9.如权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的制造方法，其特征在于，在所述半
\t导体衬底上形成研磨停止层之前，提供所述半导体衬底的步骤还包括：在所述半导体衬底表面形成衬垫氧化层；形成所述浅沟槽的步骤包括：在所述研磨...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄鹏，李俊，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31