浅沟槽隔离结构的形成方法技术

一种浅沟槽隔离结构的形成方法，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成若干分立的鳍部，相邻鳍部之间具有凹槽；在所述鳍部表面形成氧化阻挡层，所述氧化阻挡层用于阻挡氧原子进入鳍部内；在所述半导体衬底上形成具有流动性的前驱材料层，所述前驱材料层填充满所述凹槽并覆盖所述鳍部；将所述前驱材料层在氧化气氛下退火，形成介质层。上述方法可以避免在形成所述浅沟槽隔离结构的过程中，对鳍部的尺寸造成影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种。
技术介绍
随着半导体工艺技术的不断发展，工艺节点逐渐减小，后栅（gate-last)工艺得到 了广泛应用，以获得理想的阈值电压，改善器件性能。但是当器件的特征尺寸进一步下降 时，即使采用后栅工艺，常规的M0S场效应管的结构也已经无法满足对器件性能的需求，鳍 式场效应晶体管（FinFET)作为一种多栅器件得到了广泛的关注。 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。鳍式场效应晶体管相邻鳍部之间的凹槽内的隔离层一般采用 浅沟槽隔离工艺形成，随着鳍式场效应晶体管的尺寸缩小，相邻鳍部之间的凹槽宽度进一 步减小，凹槽深宽比不断增大。 现有技术通常采用可流动性化学气相沉积工艺，形成相邻鳍部之间的浅沟槽隔离 结构，以提高所述浅沟槽隔离结构的质量。所述可流动性化学气相沉积工艺在沟槽内填充 具有流动性的前驱材料，然后对所述前驱材料进行退火处理形成介质层。采用流动性化学 气相沉积工艺可以避免在相邻鳍部之间的凹槽内填充介质材料时出现空洞等问题，从而可 以提高相邻鳍部之间的浅沟槽隔离结构的隔离效果。 现有技术采用的可流动性化学气相沉积工艺，往往会导致鳍部的尺寸发生变化， 影响最终形成的鳍式场效应晶体管的性能。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种，避免鳍部的尺寸发生 变化。 为解决上述问题，本专利技术提供一种，包括：提供半导体 衬底；在所述半导体衬底上形成若干分立的鳍部，相邻鳍部之间具有凹槽；在所述鳍部表 面形成氧化阻挡层，所述氧化阻挡层用于阻挡氧原子进入鳍部内；在所述半导体衬底上形 成前驱材料层，所述前驱材料层填充满所述凹槽并覆盖所述鳍部；将所述前驱材料层在氧 化气氛下退火，使所述前驱材料层氧化形成介质层。 可选的，所述氧化阻挡层为富硅氧化物层。 可选的，所述富硅氧化物层中的硅原子浓度等于或大于氧原子浓度。 可选的，所述富硅氧化物层中的硅原子的浓度范围为50%~90%。 可选的，采用化学气相沉积工艺、原子层沉积工艺或高深宽比沉积工艺形成所述 氧化阻挡层。 可选的，所述氧化阻挡层的厚度为20A~100A。 可选的，所述阻挡层还覆盖凹槽底部的半导体衬底表面，用于阻挡氧原子进入半 导体衬底内。 可选的，采用化学气相沉积工艺形成所述氧化阻挡层，所述化学气相沉积工艺采 用硅源气体和氧源气体反应形成所述氧化阻挡层，所述硅源气体至少包括硅烷、乙硅烷、丙 硅烷、有机硅烷或二氯硅烷中的一种，氧源气体至少包括H20、02、03或N02中的一种，所述娃 源气体的流量为50sccm~2000sccm，所述氧源气体的流量为20sccm~lOOOsccm，并且，所 述硅源气体的流量大于氧源气体的流量，反应温度为400°C~600°C。 可选的，还包括：形成所述前驱材料层之后，将所述前驱材料层浸没在去离子水 中，使所述介质材料层吸附水分子之后，再进行所述退火处理。 可选的，所述去离子水的温度为50°C~90°C，将所述前驱材料层浸没在去离子水 中的时间为5min~50min。 可选的，采用可流动性化学气相沉积工艺形成所述前驱材料层。 可选的，所述前驱材料层的材料中含有Si-H键、Si-N键或Si-N-H键，所述介质层 的材料为Si02。 可选的，所述流动性化学气相沉积工艺采用的反应前驱物至少包括硅烷、二硅烷、 甲基硅烷、二甲基硅烷、三甲基硅烷、四甲基硅烷、正硅酸乙酯、三乙氧基硅烷、八甲基环四 硅氧烷、四甲基二硅氧烷、四甲基环四硅氧烷、三甲硅烷基胺、二甲硅烷基胺中的一种。 可选的，所述流动性化学气相沉积工艺在h2和n2混合气体、n2、nh3、nh4oh、n2h4、 NO、N20、N02、03、02、H202中的至少一种气体氛围下进行。 可选的，所述氧化气氛下退火的温度为500°C~1200°C，所述氧化气氛至少包括 02、03、NO、H20蒸气、N2、He、Ar中的一种气体，并且所述氧化气氛中至少具有一种含有0的 气体。 可选的，还包括：在形成所述氧化阻挡层之前，在所述鳍部表面以及半导体衬底表 面形成衬垫层。 可选的，采用热氧化工艺形成所述衬垫层。 可选的，所述鳍部顶部具有掩膜层。 可选的，还包括：在形成所述介质层之后，以所述掩膜层表面作为研磨停止层，采 用化学机械掩膜工艺对所述介质层进行平坦化，使平坦化后的介质层的表面与掩膜层表面 齐平。 可选的，还包括：刻蚀所述平坦化后的介质层和氧化阻挡层，使所述介质层和氧化 阻挡层的表面低于鳍部的顶部表面，形成隔离层，暴露出部分鳍部的侧壁。 与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点： 本专利技术的技术方案中，在相邻鳍部表面形成氧化阻挡层之后，再在半导体衬底表 面的相邻鳍部之间的凹槽内填充具有流动性的前驱材料层，然后对所述前驱材料层在氧化 气氛下进行退火，使所述前驱材料层氧化形成介质层。在对前驱材料进行退火的过程中，氧 气气氛中的氧原子会进入所述前驱材料层中对前驱材料层进行氧化形成介质层，同时部分 氧原子也会在所述前驱材料层中向鳍部扩散，使所述鳍部表面被氧化，使鳍部表面的部分 厚度的材料被氧化形成氧化物，而导致鳍部的尺寸下降。由于本专利技术的技术方案中，在鳍部 表面形成了氧化阻挡层，所述氧化阻挡层可以阻挡所述氧原子进入鳍部内，从而可以避免 鳍部表面被氧化，在形成介质层的过程中，可以确保鳍部的尺寸不发生变化，使最终形成的 鳍式场效应晶体管的性能不放生变化。 进一步，所述氧化阻挡层为富硅氧化物层，所述富硅氧化物层可以与氧原子发生 反应，从而吸附向鳍部扩散的氧原子，阻挡氧原子进入所述鳍部内。所述富硅氧化物层中的 硅原子的浓度范围为50%~90%，厚度为j〇A~1 00人使得所述富硅氧化物能够吸附较多的 氧原子，对鳍部表面起到足够的保护作用。 进一步，形成所述前驱材料层之后，将所述前驱材料层在去离子水中浸没，使所述 介质材料层吸附水分子之后，再进行所述退火处理。将所述前驱材料层浸没在去离子水中 时，水分子中的氢原子容易与前驱材料层表面形成氢键吸附，由于前驱材料层的材料与水 分子之间的范德华力和氢键作用，以及水分子的渗透性，能够使所述前驱材料层表面以及 内部吸附一定数量的水分子，从而增加了所述前驱材料层表面及内部的氧原子浓度，提高 后续退火过程中，所述前驱材料层被氧化的效率。【附图说明】 图1至图8是本专利技术的。【具体实施方式】 如
技术介绍
所述，现有技术采用的可流动性化学气相沉积工艺，往往会导致鳍部 的尺寸发生变化，影响最终形成的鳍式场效应晶体管的性能。 研究发现，在采用可流动性化学气相沉积工艺形成浅沟槽隔离结构的过程中，需 要对具有流动性的前驱材料进行氧气氛围下的退火处理，使所述前驱物被氧化而形成固化 的介质层。在进行所述退火过程中，氧原子容易从所述前驱材料中扩散至凹槽两侧的鳍部 表面以及凹槽底部的半导体衬底表面，对鳍部表面和半导体衬底表面进行氧化，从而使得 鳍部表面部分当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成若干分立的鳍部，相邻鳍部之间具有凹槽；在所述鳍部表面形成氧化阻挡层，所述氧化阻挡层用于阻挡氧原子进入鳍部内；在所述半导体衬底上形成前驱材料层，所述前驱材料层填充满所述凹槽并覆盖所述鳍部；将所述前驱材料层在氧化气氛下退火，使所述前驱材料层氧化形成介质层。

【技术特征摘要】

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