一种浅沟槽隔离结构的形成方法及浅沟槽隔离结构技术

本发明专利技术提供了一种浅沟槽结构的形成方法以及浅沟槽隔离结构，通过在浅沟槽内表面上形成的氧化层上面覆盖一层富硅氧化物层，而后再采用旋涂介电层(SOD)工艺在所述富硅氧化物层上形成聚硅氮烷(PSZ)层来对隔离沟槽进行填充。与现有技术相比，由于在所述氧化层上覆盖了一层富硅氧化物层，对所述PSZ层进行热处理时生成的氨气会提前与所述富硅氧化物层中的硅发生反应，进而避免了氨气进一步穿过氧化层侵害有源区，减弱了氨气对器件电学性能的影响。进一步地，所述富硅氧化物层中的硅与氨气以及水反应产生的二氧化硅以及氮化硅会使得所述PSZ层发生体积膨胀，一定程度上弥补了所述PSZ层收缩带来的负面影响。

【技术实现步骤摘要】
一种浅沟槽隔离结构的形成方法及浅沟槽隔离结构
本专利技术涉及集成电路制造
，特别涉及一种浅沟槽结构的形成方法及浅沟槽隔离结构。
技术介绍
随着半导体制备工艺的飞速发展，快闪(flash)存储器的器件特征尺寸显著减小，为了实现更高的电路密度，不仅半导体器件的特征尺寸被减小，器件之间的隔离结构的尺寸也会对应的缩小。由此，对存储芯片的制造工艺提出了更高要求，尤其对于NANDFlash存储器来说，技术节点已经发展到38nm以下，浅沟槽隔离(shallowtrenchisolation，简称STI)区域宽度变小，而深宽比(aspectratio，简称AR)变大，使得浅沟槽的填充变得越来越困难，成为影响存储器件性能的一个重要的工艺步骤。传统的高深宽比(highaspectratioprocess，简称HARP)工艺已不能做到无孔洞填充，目前业界普遍采用一种填充能力极强的旋涂介电层(spinondielectric，简称SOD)工艺用作STI沟槽填充。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种浅沟槽结构的形成方法及浅沟槽隔离结构，以解决通过旋涂介电层工艺填充浅沟槽时产生的副产物氨气会侵害有源区的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种浅沟槽隔离结构的形成方法，所述浅沟槽隔离结构的形成方法包括：提供一半导体衬底，所述半导体衬底包括多个有源区；在所述半导体衬底上形成隔离沟槽，所述隔离沟槽位于相邻的两个所述有源区之间；在所述隔离沟槽中形成氧化层，所述氧化层覆盖所述隔离沟槽的内表面；在所述隔离沟槽中形成富硅氧化物层，所述富硅氧化物层覆盖所述氧化层；采用旋涂介电层工艺，在所述隔离沟槽中形成聚硅氮烷层，所述聚硅氮烷层覆盖所述富硅氧化物层且填充所述隔离沟槽；所述富硅氧化物层用于阻挡所述旋涂介电层工艺的副产物氨气侵害有源区。可选地，在所述的浅沟槽隔离结构的形成方法中，通过原子沉积工艺形成所述富硅氧化物层。可选地，在所述的浅沟槽隔离结构的形成方法中，形成所述富硅氧化物层时采用双叔丁基氨基硅烷作为硅源，氧气作为氧源；整个沉积过程射频能量由2600W降至1000W，氧气流量由4000sccm降至1500sccm。可选地，在所述的浅沟槽隔离结构的形成方法中，所述富硅氧化物层从靠近所述氧化层的下表面至远离所述氧化层的上表面，所述富硅氧化物层的硅含量呈梯度递增。可选地，在所述的浅沟槽隔离结构的形成方法中，所述富硅氧化物层的厚度为可选地，在所述的浅沟槽隔离结构的形成方法中，采用炉管工艺形成所述氧化层。可选地，在所述的浅沟槽隔离结构的形成方法中，所述氧化层为二氧化硅层。可选地，在所述的浅沟槽隔离结构的形成方法中，所述氧化层的厚度为可选地，在所述的浅沟槽隔离结构的形成方法中，采用所述旋涂介电层工艺对所述隔离沟槽进行填充包括：采用所述旋涂介电层工艺形成聚硅氮烷层，所述聚硅氮烷层覆盖所述富硅氧化物层并突出于所述隔离沟槽；在水的氛围下以及300℃～1000℃的温度下对填充的所述聚硅氮烷层进行热处理；平坦化所述聚硅氮化烷层，使得所述聚硅氮化烷层的上表面与所述隔离沟槽的上表面齐平。一种浅沟槽隔离结构，所述浅沟槽隔离结构包括：形成于一半导体衬底中的隔离沟槽、覆盖所述隔离凹槽内表面的氧化层、覆盖所述氧化层的富硅氧化物层以及覆盖所述富硅氧化物层且填充所述隔离沟槽的聚硅氮烷层。如上所述，目前业界普遍采用一种填充能力极强的旋涂介电层工艺用作浅沟槽填充。当SOD工艺用以沉积具有聚硅氮烷(PSZ)材料的层时，因为PSZ材料具有低粘带性，与传统的填充物相比，更容易流动，所以高深宽比的沟槽可以被填充而没有空隙。但SOD工艺在热处理时生成的氨气会侵入有源区，影响器件电学性能。故目前在使用SOD工艺填充浅沟槽前，会先在浅沟槽的内表面上形成一层薄氧化层作为保护层，但是仍有部分氨气在高温环境下会穿过氧化层对有源区进行侵害；并且SOD工艺在热处理后PSZ层会有18％左右的体积收缩，收缩时会在氧化层界面处形成悬挂键，积聚正电荷，降低器件的电学性能。有鉴于此，在本专利技术提出的浅沟槽结构的形成方法中，在所述隔离沟槽内表面上形成的氧化层上面覆盖一层富硅氧化物层，而后再采用SOD工艺在所述富硅氧化物层上形成PSZ层来对隔离沟槽进行填充。与现有技术相比，由于在所述氧化层上覆盖了一层富硅氧化物层，对所述PSZ层进行热处理时生成的氨气会提前与所述富硅氧化物层中的硅发生反应，进而避免了氨气进一步穿过氧化层侵害有源区，减弱了氨气对器件电学性能的影响。进一步地，所述富硅氧化物层中的硅与氨气以及水反应产生的二氧化硅以及氮化硅会使得所述PSZ层发生体积膨胀，一定程度上弥补了所述PSZ层收缩带来的负面影响。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种浅沟槽隔离结构的形成方法的流程图；图2a至图2d是形成本专利技术实施例中的一种浅沟槽隔离结构的过程中结构变化示意图；图3是本专利技术实施例中对PSZ层进行热处理前后分子键合结构的变化示意图。其中，2-半导体衬底，20-有源区，21-隔离沟槽，22-氧化层，23-富硅氧化物层，24-PSZ层。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的一种浅沟槽隔离结构的形成方法及浅沟槽隔离结构作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。如图1所示，为本专利技术实施例提供的一种浅沟槽隔离结构的形成方法的流程图，共包括S1～S4四个步骤。首先，执行步骤S1，提供一半导体衬底2，所述半导体衬底2包括多个有源区20；在所述半导体衬底2上形成隔离沟槽21，所述隔离沟槽21位于相邻的两个所述有源区20之间，如图2a所示。具体地，所述半导体衬底2可以是硅衬底，比如，单晶硅、多晶硅或非晶硅中的一种，也可以是绝缘体上硅，还可以是硅锗化合物。在半导体衬底2中通过掺杂工艺，例如离子注入工艺形成所述有源区20。在所述半导体衬底2上通过光刻刻蚀工艺形成多个所述隔离沟槽21，用以隔离多个有源区20。其次，执行步骤S2，在所述隔离沟槽21中形成氧化层22，如图2b所示。所述氧化层22厚度为例如所述氧化层22的厚度为或者所述二氧化硅层用于修补半导体衬底的损伤部分，还用于将刻蚀工艺造成的尖角部分圆化处理，以及用于保护电学器件以避免电学器件氧化，也在一定程度上阻挡后续步骤中产生的副产物氨气侵害有源区。优选地，所述氧化层22通过炉管工艺形成。所述氧化层22包括但不仅限于二氧化硅层，本实施例中优选所述氧化层22为二氧化硅层。接着，执行步骤S3，在所述隔离沟槽21中形成富硅氧化物层23，如图2c所示。所述富硅氧化物层23覆盖所述氧化层22。所述富硅氧化物层23用于阻挡步骤4的副产物氨气侵害有源区。形成的所述富硅氧化物层23的厚度为例如，所述富硅氧化物层23的厚度为或具体地，所述富硅氧化物层23通过原子沉积工艺形成，形成所述富硅氧化物层23时采用双叔丁基氨基硅烷作为硅源，氧气作为氧源。整个沉积过程射频能量由2600W降至1000W，氧气流量由4000sccm降至1500sccm，同时硅源的流量呈递增趋势，这样使得最后形成的所述富硅氧化物层23从靠近所述氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，所述浅沟槽隔离结构的形成方法包括：提供一半导体衬底，所述半导体衬底包括多个有源区；在所述半导体衬底上形成隔离沟槽，所述隔离沟槽位于相邻的两个所述有源区之间；在所述隔离沟槽中形成氧化层，所述氧化层覆盖所述隔离沟槽的内表面；在所述隔离沟槽中形成富硅氧化物层，所述富硅氧化物层覆盖所述氧化层；采用旋涂介电层工艺，在所述隔离沟槽中形成聚硅氮烷层，所述聚硅氮烷层覆盖所述富硅氧化物层且填充所述隔离沟槽；所述富硅氧化物层用于阻挡所述旋涂介电层工艺的副产物氨气侵害有源区。

【技术特征摘要】
1.一种浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，所述浅沟槽隔离结构的形成方法包括：提供一半导体衬底，所述半导体衬底包括多个有源区；在所述半导体衬底上形成隔离沟槽，所述隔离沟槽位于相邻的两个所述有源区之间；在所述隔离沟槽中形成氧化层，所述氧化层覆盖所述隔离沟槽的内表面；在所述隔离沟槽中形成富硅氧化物层，所述富硅氧化物层覆盖所述氧化层；采用旋涂介电层工艺，在所述隔离沟槽中形成聚硅氮烷层，所述聚硅氮烷层覆盖所述富硅氧化物层且填充所述隔离沟槽；所述富硅氧化物层用于阻挡所述旋涂介电层工艺的副产物氨气侵害有源区。2.如权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，通过原子沉积工艺形成所述富硅氧化物层。3.如权利要求2所述的浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，形成所述富硅氧化物层时采用双叔丁基氨基硅烷作为硅源，氧气作为氧源；整个沉积过程射频能量由2600W降至1000W，氧气流量由4000sccm降至1500sccm。4.如权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，所述富硅氧化物层从靠近所述氧化层的下表面至远离所述氧化层的上表...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔振杰，张志刚，
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