一种浅沟槽填充方法技术

本发明专利技术公开了一种沟槽填充方法，其方法为：提供一形成有浅沟槽的半导体结构；采用高密度等离子体化学气相沉积工艺在所述浅沟槽中填充二氧化硅薄膜，且使所述二氧化硅薄膜的顶部处于所述半导体结构的顶部下方一定距离处；对所述沟槽中暴露的表面进行热氧化工艺，以继续生长一定厚度的二氧化硅；进行退火工艺；采用等离子体化学气相沉积工艺继续制备二氧化硅，以填充浅沟槽中的剩余部分。这样被等离子损伤的表面单晶硅会被热氧化从而修复浅沟槽顶部的损伤，而浅沟槽的顶部才是器件工作的区域，因此损伤的修复会大大提高器件可靠性。

Method for filling shallow groove

The invention discloses a trench filling method, the method is: providing a semiconductor structure formed a shallow trench; filled silica film in the shallow trench process using high density plasma chemical vapor deposition, and the top part of the silica film is below the top of the semiconductor structure at a certain distance from the heat; the oxidation process of the surface exposed to the trench, to continue to grow a certain thickness of the silica; annealing process; deposition process to the preparation of silicon dioxide by plasma chemical gas, with the remaining part of the shallow trench filling. This is the surface of monocrystalline silicon plasma damage will be thermally oxidized to repair the shallow trench at the top of the injury, and the top of the shallow trench is the device area, so the repair will greatly improve the reliability of the device.

【技术实现步骤摘要】
一种浅沟槽填充方法
本专利技术涉及到40纳米及以下浅沟槽
，尤其涉及到一种浅沟槽填充方法。
技术介绍
随着摩尔定律的进一步推进，我们所要求的集成电路的集成度越来越高，所以集成电路间各个元器件的隔离结构必须按照相同的比例进行缩小，当然其中伴随着鸟嘴效应的产生，所谓鸟嘴效应是指一个半导体衬底层经过刻蚀形成鸟嘴状的浅沟槽。目前，40纳米以下的浅沟槽的深度大约3000埃米，宽度仅为400到800埃米左右，其比例悬殊过大，广泛使用的主要为AMAT的液源低压化学气相沉积（HARP）和NVLS的高密度等离子体化学气相沉积（HDP-CVD）两种工艺，但是该AMAT的HARP工艺要想进行对沟槽无空隙的填充，必须要结合湿法退火，会消耗沟槽里面的硅，造成有源区的尺寸变小，即使NVLS和HDP-CVD进行沟槽的填充不需要湿法退火，但是由于等离子体的密度较高，并且伴随着干法刻蚀，高能量的等离子会对浅沟槽中的硅轰击造成硅的损伤，这些损伤若果不加以修复就会成为缺陷，对器件的可靠性造成不良的影响，甚至会影响到良率。中国专利（CN1979797A）公开了一种STI沟槽填充方法，包括将衬底置于反应室内,在衬底上形成沟槽；在反应室中利用包含溅射工艺的化学气相淀积工艺在沟槽中填充氧化硅,其中所使用的反应气体包括化学气相淀积工艺使用的氧气和硅烷,以及溅射工艺使用的氢气和氦气；继续向反应室中通入氧气,对所述氧气进行等离子处理,利用高密度氧气等离子体去除氧化硅中残留的硅微粒。上述专利公开的一种STI沟槽填充方能够去除氧化硅填充膜中残留的硅微粒,从而提高填充膜的质量，但是操作比较复杂而且在填充的过程中并没有对受到损伤的硅进行修复，会造成对器件的可靠性产生不良影响。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术提供一种浅沟槽填充方法。用这种方法来取代现有的技术，可以修复被高密度的等离子损伤的表面单晶硅，大大的提高了器件的可靠性。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为:一种浅沟槽填充方法，其特征在于，所述方法包括：步骤S1、提供一形成有浅沟槽的半导体结构；步骤S2、采用高密度等离子体化学气相沉积工艺在所述浅沟槽中填充二氧化硅薄膜，且使所述二氧化硅薄膜的顶部处于所述半导体结构的顶部下方一定距离处；步骤S3、对所述沟槽中暴露的表面进行热氧化工艺，以继续生长一定厚度的二氧化硅；步骤S4、进行退火工艺；步骤S5、采用等离子体化学气相沉积工艺继续制备二氧化硅，以填充浅沟槽中的剩余部分。上述的一种浅沟槽填充方法，其特征在于，所述半导体结构包括一衬底和位于所述衬底上的刻蚀阻挡层，并通过依次对所述刻蚀阻挡层和所述衬底进行刻蚀，形成所述浅沟槽。上述的一种浅沟槽填充方法，其特征在于，对所述刻蚀阻挡层和所述衬底进行刻蚀之后，还包括清洗工艺，以形成所述浅沟槽。上述的一种浅沟槽填充方法，其特征在于，所述二氧化硅薄膜的顶部处于所述半导体结构顶部下方至少300埃米处。上述的一种浅沟槽填充方法，其特征在于，步骤S3中，所述二氧化硅的厚度为30埃米到100埃米。上述的一种浅沟槽填充方法，其特征在于，采用同一工艺设备进行步骤S5中的等离子体化学气相沉积工艺与步骤S2中的高密度等离子体化学气相沉积工艺。上述技术方案具有如下优点或有益效果：一种浅沟槽填充方法，经过填充二氧化硅薄膜，再采用热氧化来消耗暴露出来的单晶硅，从而修复浅沟槽顶部的损伤，顶部是器件工作的区域，因此该方法大大的提高了器件的可靠性。附图说明参考所附附图，以更加充分的描述本专利技术的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本专利技术范围的限制。图1是本专利技术方法中光刻蚀后形成的浅沟槽的结构示意图；图2是本专利技术方法中高密度等离子体完成的部分填充的浅沟槽的结构示意图；图3是本专利技术方法中热氧化后形成的浅沟槽的结构示意图；图4是本专利技术方法中最后一步沉积完成后的浅沟槽的结构示意图。具体实施方式本专利技术提供一种浅沟槽填充方法，可应用于技术节点为45/40nm、32/28nm、小于等于22nm的工艺中；可应用于以下技术平台中：Logic、Memory、RF、HV。如图1-4所示，一种浅沟槽填充方法，其中，所述方法包括：步骤S1、提供一形成有浅沟槽的半导体结构；步骤S2、采用高密度等离子体化学气相沉积工艺在所述浅沟槽中填充二氧化硅薄膜，且使所述二氧化硅薄膜的顶部处于所述半导体结构的顶部下方一定距离处；步骤S3、对所述沟槽中暴露的表面进行热氧化工艺，以继续生长一定厚度的二氧化硅；步骤S4、进行退火工艺；步骤S5、采用等离子体化学气相沉积工艺继续制备二氧化硅，以填充浅沟槽中的剩余部分。下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。在本实施例中，首先提供一个硅材料的半导体衬底1，在所述半导体衬底1层上沉积刻蚀阻挡层2，利用光刻蚀工艺依次刻蚀所述刻蚀阻挡层2和半导体衬底1，对所述刻蚀阻挡层2和所述半导体衬底1进行刻蚀之后，还包括清洗工艺，以形成所述浅沟槽3。然后填充二氧化硅薄膜4，在已经刻蚀完成的浅沟槽3中用高密度等离子体化学气相沉积的方式填充二氧化硅薄膜4，其中结合沉积和刻蚀两个主要步骤，沉积对浅沟槽3进行二氧化硅的填充，刻蚀将浅沟槽顶部的“突出”消除，“突出”的消除为下一轮的沉积提供了宽阔的进气口，有利于下一轮的填充，这样大约经过4-8轮的沉积加刻蚀就能够得到无空隙的填充。当二氧化硅薄膜4沉积到距离浅沟槽3顶部距离大约300-1000埃米时，停止填充。再对浅沟槽3顶部未填充部分进行热氧化，在高温下通入氧气对沟槽中暴露的表面进行热氧化，会生长30-100埃米的二氧化硅层5，然后进行退火处理。退火处理之后采用等离子体化学气相沉积完成对浅沟槽3的填充，并完全覆盖在半导体衬底1的上表面。综上所述，在填充时采用高密度等离子体，并有干法刻蚀步骤，高能量的等离子会对浅沟槽中的单晶硅进行轰击，造成损伤，但是引入热氧化处理方式，再进行等离子体化学气相沉积完成对浅沟槽的填充，由于热氧化会消耗暴露出来的单晶硅，因此，被等离子损伤的表面单晶硅会被热氧化从而修复浅沟槽顶部的损伤，而浅沟槽的顶部才是器件工作的区域，因此，损伤的修复会大大提高器件可靠性。对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本专利技术的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本专利技术的意图和范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浅沟槽填充方法，其特征在于，所述方法包括：步骤S1、提供一形成有浅沟槽的半导体结构；步骤S2、采用高密度等离子体化学气相沉积工艺在所述浅沟槽中填充二氧化硅薄膜，且使所述二氧化硅薄膜的顶部处于所述半导体结构的顶部下方一定距离处；其中，步骤S2是结合沉积和刻蚀两个步骤，沉积对浅沟槽进行二氧化硅的填充，刻蚀将浅沟槽顶部的“突出”消除，“突出”的消除为下一轮的沉积提供了宽阔的进气口，有利于下一轮的填充；步骤S3、对所述沟槽中暴露的表面进行热氧化工艺，以继续生长一定厚度的二氧化硅；步骤S4、进行退火工艺；步骤S5、采用等离子体化学气相沉积工艺继续制备二氧化硅，以填充浅沟槽中的剩余部分。

【技术特征摘要】
1.一种浅沟槽填充方法，其特征在于，所述方法包括：步骤S1、提供一形成有浅沟槽的半导体结构；步骤S2、采用高密度等离子体化学气相沉积工艺在所述浅沟槽中填充二氧化硅薄膜，且使所述二氧化硅薄膜的顶部处于所述半导体结构的顶部下方一定距离处；其中，步骤S2是结合沉积和刻蚀两个步骤，沉积对浅沟槽进行二氧化硅的填充，刻蚀将浅沟槽顶部的“突出”消除，“突出”的消除为下一轮的沉积提供了宽阔的进气口，有利于下一轮的填充；步骤S3、对所述沟槽中暴露的表面进行热氧化工艺，以继续生长一定厚度的二氧化硅；步骤S4、进行退火工艺；步骤S5、采用等离子体化学气相沉积工艺继续制备二氧化硅，以填充浅沟槽中的剩余部分。2.如权利要求1所述的一种浅沟槽填充方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑宁波，雷通，贺忻，方精训，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31