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，所述半导体衬底内形成有浅沟槽；在半导体衬底表面及所述浅沟槽内形成第一绝缘层，位于浅沟槽内的第一绝缘层中具有开口；刻蚀第一绝缘层以增大开口的宽度；对刻蚀后的第一绝缘层的表面进行等离子体处理；清洗等离子体处理后的所述第一绝缘层的表面；清洗所述第一绝缘层的表面后，向浅沟槽内填充满第二绝缘层。所述浅沟槽隔离结构的形成方法提高了浅沟槽隔离结构的性能。

Method for forming shallow trench isolation structure

Method includes forming a shallow trench isolation structure: providing a semiconductor substrate, a shallow trench formed in the semiconductor substrate; a first insulating layer is formed on the surface of the semiconductor substrate and the shallow trench, is located in a shallow trench opening in the first insulating layer; etching the first insulating layer to increase the width of the opening; after etching the first insulating layer on the surface of plasma treatment; cleaning after the plasma treatment of the surface of the first insulating layer; cleaning the surface of the first insulating layer in the shallow trench, to fill the second insulating layer. The forming method of the shallow trench isolation structure improves the performance of the shallow trench isolation structure.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种浅沟槽隔离结构的形成方法。
技术介绍
浅沟槽隔离结构(STI)是一种重要的隔离结构，在目前的半导体器件制造中用于器件隔离。所述浅沟槽隔离结构的形成步骤为：提供半导体衬底；在半导体衬底中形成浅沟槽；在所述半导体衬底表面和浅沟槽内形成填充满浅沟槽的绝缘层；采用化学机械研磨工艺去除半导体衬底表面的绝缘层，在浅沟槽中形成浅沟槽隔离结构。随着半导体技术的发展，器件尺寸持续缩小，导致浅沟槽隔离结构的宽度尺寸也相应的减小，则用于形成浅沟槽隔离结构的浅沟槽的深宽比(aspectratio)不断增大，在形成所述绝缘层的过程中，绝缘材料容易堆积在靠近浅沟槽顶部的侧壁表面，导致形成于浅沟槽顶部侧壁的绝缘层厚度较厚，浅沟槽底部的绝缘膜厚度较薄，继续沉积绝缘层，位于浅沟槽顶部的绝缘膜首先闭合，从而导致所形成的浅沟槽隔离结构内产生空隙。为了避免在具有高深宽比的浅沟槽内填充绝缘层时产生空隙的现象，现有技术中采用高深宽比沉积工艺(HARP，HighRatioProcess)形成绝缘层，以满足高深宽比浅沟槽的填充需求。具体的，以正硅酸乙酯(TEOS)与臭氧(O3)为反应气体，对高深宽比的浅沟槽进行填充。然而，随着所述浅沟槽的深宽比继续增加时，现有技术中形成的浅沟槽隔离结构的性能较差。
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形成方法，以提高浅沟槽隔离结构的性能。为解决上述问题，本专利技术提供一种浅沟槽隔离结构的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底内形成有浅沟槽；在半导体衬底表面及所述浅沟槽内形成第一绝缘层，位于浅沟槽内的第一绝缘层中具有开口；刻蚀第一绝缘层以增大开口的宽度；对刻蚀后的第一绝缘层的表面进行等离子体处理；清洗等离子体处理后的所述第一绝缘层的表面；清洗所述第一绝缘层的表面后，向浅沟槽内填充满第二绝缘层。可选的，所述等离子体处理采用的气体为Ar、He或He和Ar的混合气体。可选的，所述等离子体处理的工艺参数为：所述气体的总流量为1000sccm～3000sccm，高频射频功率为100瓦～500瓦，低频射频功率为50瓦～150瓦，腔室压强为5torr～15torr，温度为350摄氏度～450摄氏度，处理时间为30秒～90秒。可选的，清洗所述第一绝缘层表面采用的溶液为去离子水。可选的，所述第一绝缘层的材料为氧化硅。可选的，形成第一绝缘层的工艺为高深宽比沉积工艺，具体参数为：采用的前驱体为正硅酸乙酯与臭氧，正硅酸乙酯的流量为500毫克每分钟～2500毫克每分钟，臭氧的流量为15000sccm～25000sccm，腔室压强为550torr～650torr，温度为450摄氏度～600摄氏度。可选的，刻蚀第一绝缘层的工艺为干刻工艺，具体的参数为：采用的气体为NH3、NF3、He和Ar，NH3的流量为50sccm～200sccm，NF3的流量为50sccm～200sccm，He的流量为500sccm～2000sccm，Ar的流量为300sccm～600sccm，射频功率为50瓦～150瓦，刻蚀腔室压强为3torr～8torr。可选的，所述第二绝缘层的材料为氧化硅。可选的，形成第二绝缘层的工艺为高深宽比沉积工艺，具体的参数为：采用的前驱体为正硅酸乙酯与臭氧，正硅酸乙酯的流量为500毫克每分钟～2500毫克每分钟，臭氧的流量为15000sccm～25000sccm，腔室压强为550torr～650torr，温度为450摄氏度～600摄氏度。可选的，还包括，在形成第一绝缘层之前，在浅沟槽侧壁和底部形成绝缘衬垫层。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术提供的浅沟槽隔离结构的形成方法中，由于对刻蚀后的第一绝缘层的表面进行了等离子体处理，将在刻蚀第一绝缘过程中刻蚀气体与第一绝缘层反应后形成的化学键打断，在第一绝缘层表面形成游离的残余物；然后清洗第一绝缘层的表面，将所述残余物去除，同时去除刻蚀气体与第一绝缘层反应后形成的副产物；清洗第一绝缘层的表面后，向浅沟槽内填充满第二绝缘层。使得第二绝缘层的均一性提高，从而提高了浅沟槽隔离结构的性能。附图说明图1至图4是本专利技术一实施例中浅沟槽隔离结构形成过程的示意图；图5至图12本专利技术另一实施例中浅沟槽隔离结构形成过程的示意图。具体实施方式正如
技术介绍
所述，现有技术中形成的浅沟槽隔离结构的性能较差。图1至图4是本专利技术一实施例中浅沟槽隔离结构形成过程的示意图。参考图1，提供半导体衬底100，所述半导体衬底100内形成有浅沟槽110。所述半导体衬底100顶部表面具有掩膜层101。参考图2，在半导体衬底100表面和浅沟槽110(参考图1)内形成第一绝缘层120，位于浅沟槽110内的第一绝缘层120中具有开口111。所述第一绝缘层120的材料为氧化硅。参考图3，刻蚀第一绝缘层120以增大开口111的宽度。刻蚀第一绝缘层120采用的气体为NF3、NH3、He和Ar。参考图4，刻蚀第一绝缘层120后，向浅沟槽110填充满第二绝缘层121。研究发现，上述方法形成的浅沟槽隔离结构依然存在性能较差的原因在于：在刻蚀第一绝缘层以增大开口宽度的过程中，刻蚀气体采用含氟的气体，一方面，刻蚀气体与第一绝缘层反应在部分第一绝缘层表面形成Si-F键，Si-F键在第一绝缘层表面分布不均匀，导致在第一绝缘层表面形成的第二绝缘层均一性变差；另一方面，刻蚀气体与第一绝缘层反应在部分第一绝缘层表面形成含氟的副产物，所述含氟的副产物聚集在开口中，会阻挡第二绝缘层的填充而形成孔隙，导致第二绝缘层的均一性较差。从而降低了浅沟槽隔离结构的性能。在此基础上，本专利技术另一实施例提供一种浅沟槽隔离结构的形成方法，包括：提供具有浅沟槽的半导体衬底；在半导体衬底表面及所述浅沟槽内形成第一绝缘层，位于浅沟槽内的第一绝缘层中具有开口；然后刻蚀第一绝缘层以增大开口的宽度；通过对刻蚀后的第一绝缘层的表面进行等离子体处理，将在刻蚀第一绝缘层过程中刻蚀气体与第一绝缘层反应后形成的化学键打断，在第一绝缘层表面形成残余物；之后，清洗等离子体处理后的所述第一绝缘层的表面，将所述残余物去除，同时去除刻蚀气体与第一绝缘层反应后形成的副产物；清洗所述第一绝缘层的表面后，向浅沟槽内填充满第二绝缘层。使得第二绝缘层的均一性提高，从而提高了浅沟槽隔离结构的性能。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。参考图5，提供半导体衬底200。所述半导体衬底200为后续形成浅沟槽隔离结构提供工艺平台。所述半导体衬底200可以是单晶硅，多晶硅或非晶硅；所述半导体衬底200也可以是硅、锗、锗化硅、砷化镓等半导体材料。本实施例中，所述半导体衬底200的材料为硅。本实施例中，所述半导体衬底200表面还具有掩膜层201，所述掩膜层201包括位于半导体衬底200表面的氧化层202和位于所述氧化层202表面的刻蚀阻挡层203。所述氧化层202的材料为氧化硅；所述氧化层202的厚度为20埃～100埃；所述氧化层202采用湿法氧化或干法氧化工艺形成；所述氧化层202作为后续形成的刻蚀阻挡层203的缓冲层，具体的说，氧化层202形成在半导体衬底200和所述刻蚀阻挡层本文档来自技高网...

【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，所述半导体衬底内形成有浅沟槽；在半导体衬底表面及所述浅沟槽内形成第一绝缘层，位于浅沟槽内的第一绝缘层中具有开口；刻蚀第一绝缘层以增大开口的宽度；对刻蚀后的第一绝缘层的表面进行等离子体处理；清洗等离子体处理后的所述第一绝缘层的表面；清洗所述第一绝缘层的表面后，向浅沟槽内填充满第二绝缘层。

【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，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底内形成有浅沟槽；在半导体衬底表面及所述浅沟槽内形成第一绝缘层，位于浅沟槽内的第一绝缘层中具有开口；刻蚀第一绝缘层以增大开口的宽度；对刻蚀后的第一绝缘层的表面进行等离子体处理；清洗等离子体处理后的所述第一绝缘层的表面；清洗所述第一绝缘层的表面后，向浅沟槽内填充满第二绝缘层。2.根据权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，所述等离子体处理采用的气体为Ar、He或He和Ar的混合气体。3.根据权利要求2所述的浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，所述等离子体处理的工艺参数为：所述气体的总流量为1000sccm～3000sccm，高频射频功率为100瓦～500瓦，低频射频功率为50瓦～150瓦，腔室压强为5torr～15torr，温度为350摄氏度～450摄氏度，处理时间为30秒～90秒。4.根据权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，清洗所述第一绝缘层表面采用的溶液为去离子水。5.根据权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，所述第一绝缘层的材料为氧化硅。6.根据权利要求5所述的浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，形成第一绝缘层的工艺为高深宽比沉积工艺，具体参数为：采用的前驱体为正硅酸乙酯与臭氧，正硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓浩，严琰，杨军，彭婷婷，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造北京有限公司，中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11