浅沟槽隔离结构的形成方法及存储器件的形成方法技术

本发明专利技术提供了一种浅沟槽隔离结构的形成方法及存储器件的形成方法，提供衬底及覆盖衬底的掩模层，然后刻蚀掩模层及部分厚度的衬底，以形成至少一个隔离沟槽；利用高深宽比工艺形成填充隔离沟槽并延伸覆盖掩模层的介质层，其中，所述介质层包括第一介质层及覆盖所述第一介质层的第二介质层，所述第一介质层的顶面高于所述衬底且低于所述掩模层的顶面，由于形成所述第二介质层的高深宽比工艺中含硅气体的流量小于形成所述第二介质层的高深宽比工艺中含硅气体的流量，所以在填充隔离沟槽的槽口附近时，由于高深宽比工艺中含硅气体的流量较小，填充能力较好，能够避免隔离沟槽的槽口附近产生孔隙，进而提高了半导体存储器件的性能。

Shallow Groove Isolation Structure Formation Method and Memory Device Formation Method

【技术实现步骤摘要】
浅沟槽隔离结构的形成方法及存储器件的形成方法
本专利技术涉及半导体制备
，尤其涉及一种浅沟槽隔离结构的形成方法及存储器件的形成方法。
技术介绍
在半导体工艺中，浅沟槽隔离结构(Shallowtrenchisolation，STI)的质量决定着半导体器件的基础电学性能。随着半导体制备工艺的飞速发展，半导体存储器件的特征尺寸显著减小，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，半导体器件中的浅沟槽隔离结构的尺寸也会对应的缩小。由此，对浅沟槽隔离结构的制造工艺提出了更高要求，尤其对于非易失闪存(NorFlash)来说，技术节点已经发展到55nm以下，浅沟槽隔离结构区域宽度变小，而深宽比(AspectRatio，AR)变大，使得隔离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。目前业界普遍采用高深宽比工艺(HighAspectRatioProcess，HARP)用作隔离沟槽的填充，其填充能力极强，可以较好的填充深宽比大于或等于3的隔离沟槽，但是随着存储单元特征尺寸越来越小，深宽比增大，采用HARP工艺填充隔离沟槽时，会在隔离沟槽的槽口处(填充收口处)形成孔隙，在后续工艺中孔隙会发展为孔洞，导致半导体存储器件的性能下降。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种浅沟槽隔离结构的形成方法及存储器件的形成方法，以解决现有的HARP工艺填充隔离沟槽时，会在隔离沟槽中形成孔隙的问题，并且保证HARP在隔离沟槽的槽口处填充的介质层具有较高的密度和硬度，避免在后续工艺中使介质层产生孔洞缺陷。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种浅沟槽隔离结构的形成方法，包括：提供一衬底，所述衬底上形成有一掩模层；刻蚀所述掩模层及部分厚度的所述衬底，以在所述衬底及所述掩模层中形成至少一个隔离沟槽；利用高深宽比工艺形成介质层，所述介质层填充所述隔离沟槽并延伸覆盖所述掩模层，其中，所述介质层包括第一介质层及覆盖所述第一介质层的第二介质层，所述第一介质层的顶面高于所述衬底且低于所述掩模层的顶面，且形成所述第二介质层的高深宽比工艺中含硅气体的流量小于形成所述第二介质层的高深宽比工艺中含硅气体的流量。可选的，所述介质层的材料为氧化硅，且所述含硅气体为正硅酸乙酯。可选的，形成所述第一介质层的高深宽比工艺中含硅气体的流量介于1mg/s～1.5mg/s之间。可选的，形成所述第二介质层的高深宽比工艺中含硅气体的流量介于0.6mg/s～0.8mg/s之间。可选的，所述第一介质层的顶面位于所述掩模层在竖直方向上高度的3/10～2/5处。可选的，所述第二介质层的顶面的顶面高于与所述掩模层的顶面之间在竖直方向上的距离介于所述掩模层的在竖直方向上的高度的顶面3/10～2/5之间。。可选的，形成所述介质层之后，所述浅沟槽隔离结构的形成方法还包括：平坦化所述介质层至所述掩模层顶面，以使所述隔离沟槽及所述隔离沟槽中剩余的所述介质层构成浅沟槽隔离结构。本专利技术还提供了一种存储器件的形成方法，包括：提供一衬底，所述衬底上形成有一掩模层；刻蚀所述掩模层及部分厚度的所述衬底，以在所述衬底及所述掩模层中形成至少一个隔离沟槽；利用高深宽比工艺形成介质层，所述介质层填充所述隔离沟槽并延伸覆盖所述掩模层，其中，所述介质层包括第一介质层及覆盖所述第一介质层的第二介质层，所述第一介质层的顶面高于所述衬底且低于所述掩模层的顶面，且形成所述第二介质层的高深宽比工艺中含硅气体的流量小于形成所述第二介质层的高深宽比工艺中含硅气体的流量。可选的，形成所述介质层之后，所述存储器件的形成方法还包括：平坦化所述介质层至所述掩模层顶面，以使所述隔离沟槽及所述隔离沟槽中剩余的所述介质层构成浅沟槽隔离结构。可选的，形成所述浅沟槽隔离结构之后，所述存储器件的形成方法还包括：去除所述掩模层以形成若干开口；在所述衬底上形成浮栅材料层，所述浮栅材料层填充所述开口并延伸覆盖所述浅沟槽隔离结构；去除浮栅材料层高于所述浅沟槽隔离结构的部分，保留所述开口中的浮栅材料层以构成浮栅层。专利技术人发现，高深宽比工艺可以在HARP机台内，采用含硅气体和臭氧发生反应形成介质层以填充隔离沟槽，并且，增大含硅气体的流量时，形成的介质层的速度增大，高深宽比工艺的填充能力更差，介质层的质量会变差；反之，减小含硅气体的流量时，形成的介质层的速度减小，高深宽比工艺的填充能力更强，介质层的质量会变好。进一步，专利技术人还发现，高深宽比工艺填充隔离沟槽时，孔隙通常会出现在隔离沟槽的槽口附近，且呈竖直的线状分布。基于此，在本专利技术提供的浅沟槽隔离结构的形成方法及存储器件的形成方法中，包括：提供衬底及覆盖衬底的掩模层，然后刻蚀掩模层及部分厚度的衬底，以形成至少一个隔离沟槽；利用高深宽比工艺形成填充隔离沟槽并延伸覆盖掩模层的介质层，其中，所述介质层包括第一介质层及覆盖所述第一介质层的第二介质层，所述第一介质层的顶面高于所述衬底且低于所述掩模层的顶面，由于形成所述第二介质层的高深宽比工艺中含硅气体的流量小于形成所述第二介质层的高深宽比工艺中含硅气体的流量，所以在填充隔离沟槽的槽口附近时，由于高深宽比工艺中含硅气体的流量较小，填充能力较好，能够避免隔离沟槽的槽口附近产生孔隙，进而提高了半导体存储器件的性能，并且由于仅是在填充隔离沟槽的槽口附近时降低了高深宽比工艺中含硅气体的流量，对产率的影响也较小。附图说明图1-图7为采用一种存储器件的形成方法形成的半导体结构的剖面示意图；图8为本专利技术实施例提供的浅沟槽隔离结构的形成方法的流程图；图9-图14为本专利技术实施例提供的采用所述浅沟槽隔离结构的形成方法形成的半导体结构的剖面示意图；图15-图17为本专利技术实施例提供的存储器件的形成方法在形成浅沟槽隔离结构之后形成的半导体结构的剖面示意图；其中，附图标记为：101-衬底；102-垫氧化层；103-掩模层；104-隔离沟槽；105-介质层；106-孔隙；106’-孔洞；107-浅沟槽隔离结构；108-开口；109-浮栅材料层；110-浮栅层；201-衬底；202-垫氧化层；203-掩模层；204-隔离沟槽；205-介质层；2051-第一介质层；2052-第二介质层；2053-第三介质层；207-浅沟槽隔离结构；208-开口；209-浮栅材料层；210-浮栅层；H1-掩模层在竖直方向上的高度；H2-掩模层在竖直方向上的高度；H3-第一介质层在竖直方向上超出衬底的高度；H4-第二介质层在竖直方向上超出掩模层的高度。具体实施方式采用一种存储器件的形成方法形成的半导体结构的剖面示意图如图1-图7所示。所述存储器件例如是一非易失闪存(NorFlash)，具体的，首先参阅图1，提供衬底101，所述衬底101上形成有一垫氧化层102及掩模层103，所述垫氧化层102覆盖所述衬底101，所述掩模层103覆盖所述垫氧化层102，所述掩模层103的在竖直方向上的高度H1(厚度)取决于需要形成的浮栅的厚度(也即根据所述存储器件中浮栅的厚度设计所述掩模层103的在竖直方向上的高度H1)。接着，如图2所示，刻蚀所述掩模层103、所述垫氧化层102及部分厚度的所述衬底101，形成若干隔离沟槽104，所述隔离沟槽104位于所述衬底101中，用于隔离有源区，所述隔离沟槽104的数量及尺本文档来自技高网...

【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，包括：提供一衬底，所述衬底上形成有一掩模层；刻蚀所述掩模层及部分厚度的所述衬底，以在所述衬底及所述掩模层中形成至少一个隔离沟槽；利用高深宽比工艺形成介质层，所述介质层填充所述隔离沟槽并延伸覆盖所述掩模层，其中，所述介质层包括第一介质层及覆盖所述第一介质层的第二介质层，所述第一介质层的顶面高于所述衬底且低于所述掩模层的顶面，且形成所述第二介质层的高深宽比工艺中含硅气体的流量小于形成所述第二介质层的高深宽比工艺中含硅气体的流量。

【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：提供一衬底，所述衬底上形成有一掩模层；刻蚀所述掩模层及部分厚度的所述衬底，以在所述衬底及所述掩模层中形成至少一个隔离沟槽；利用高深宽比工艺形成介质层，所述介质层填充所述隔离沟槽并延伸覆盖所述掩模层，其中，所述介质层包括第一介质层及覆盖所述第一介质层的第二介质层，所述第一介质层的顶面高于所述衬底且低于所述掩模层的顶面，且形成所述第二介质层的高深宽比工艺中含硅气体的流量小于形成所述第二介质层的高深宽比工艺中含硅气体的流量。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，所述介质层的材料为氧化硅，且所述含硅气体为正硅酸乙酯。3.如权利要求1或2所述的浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，形成所述第一介质层的高深宽比工艺中含硅气体的流量介于1mg/s～1.5mg/s之间。4.如权利要求3所述的浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，形成所述第二介质层的高深宽比工艺中含硅气体的流量介于0.6mg/s～0.8mg/s之间。5.如权利要求1或2所述的浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，所述第一介质层的顶面位于所述掩模层在竖直方向上高度的3/10～2/5处。6.如权利要求1或2所述的浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，所述第二介质层的顶面与所述掩模层的顶面之间在竖直方向上的距离介于所述掩模层的在竖直方向上的高度的3/10～2/5之间。...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛广杰，李赟，周俊，
申请(专利权)人：武汉新芯集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42