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：提供依次带有垫氧化层和腐蚀阻挡层的半导体衬底，所述腐蚀阻挡层中有贯穿腐蚀阻挡层且露出垫氧化层的开口；以腐蚀阻挡层为掩膜，沿开口刻蚀垫氧化层和半导体衬底，形成浅沟槽，其中，浅沟槽侧壁有聚合物；通入与聚合物反应的气体，去除残留聚合物；在浅沟槽内填充满绝缘氧化层；去除腐蚀阻挡层和垫氧化层，形成浅沟槽隔离结构。本发明专利技术通入与聚合物反应的气体，去除残留聚合物，对浅沟槽侧壁不产生影响，使最终形成的浅沟槽隔离结构完整。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，尤其涉及浅沟橹隔离结构的形成方法。
技术介绍
随着集成电路尺寸的减小，构成电路的器件必须更密集地放置，以适应 芯片上可用的有限空间。由于目前的研究致力于增大半导体衬底的单位面积 上有源器件的密度，所以电路间的有效绝缘隔离变得更加重要。现有技术中形成隔离区域的方法主要有局部氧化隔离(LOCOS )工艺或浅沟槽隔离(STI) 工艺。LOCOS工艺是在晶片表面淀积一层氮化硅，然后再进行刻蚀，对部分 凹进区域进行氧化生长氧化硅，有源器件在氮化硅所确定的区域生成。对于 隔离技术来说，LOCOS工艺在电路中的有效局部氧化隔离仍然存在问题，其 中一个问题就是在氮化硅边缘生长的鸟嘴现象，这是由于在氧化的过程 中氮化硅和硅之间的热膨胀性能不同造成的。这个鸟嘴占用了实际的空 间，增大了电路的体积，并在氧化过程中，对晶片产生应力破坏。因此LOCOS 工艺只适用于大尺寸器件的设计和制造。浅沟槽隔离(STI)技术拥有多项的制程及电性隔离优点，包括可减少占 用硅晶圆表面的面积同时增加器件的集成度，保持表面平坦度及较少通道宽 度侵蚀等。因此，目前0.18拜以下的元件例如MOS电路的有源区隔离层已大 多采用浅沟槽隔离工艺来制作。图1至图4为依据传统方法形成浅沟槽隔离结构的剖面示意图。首先，参 考图l,用热氧化法在半导体衬底100上形成垫氧化层102,所述垫氧化层102 的材料为氧化硅；用化学气相沉积法在垫氧化层102上形成腐蚀阻挡层104, 所述腐蚀阻挡层104的材料为氮化硅；用化学气相沉积法在腐蚀阻挡层104上3形成抗反射层106;用旋涂法在抗反射层106上形成光刻胶层108,经过曝光显 影工艺，定义浅沟槽图形109。如图2所示，以光刻胶层108为掩膜，用干法刻蚀法刻蚀抗反射层106和腐 蚀阻挡层104至露出垫氧化层102，形成与后续浅沟槽位置对应的开口；灰化 法去除光刻胶层108,用湿法刻蚀法去除残留光刻胶层108及抗反射层106;然 后，以腐蚀阻挡层104为掩膜，沿开口，用千法刻蚀法刻蚀垫氧化层102和半 导体衬底IOO，形成浅沟槽IIO，由于刻蚀气体可能会与半导体衬底200中的硅 发生反应，使浅沟槽侧壁产生聚合物lll。接着，参考图3，用热氧化法在浅沟槽110的底部与侧壁形成衬氧化层112, 所述衬氧化层的材料一般为氧化硅；通过用高密度等离子体化学气相沉积法 (HDPCVD)在腐蚀阻挡层104上形成绝缘氧化层114,且绝缘氧化层114填充满 浅沟槽110;对绝缘氧化层114进行平坦化处理，如采用化学机械抛光工艺清 除腐蚀阻挡层104上的绝缘氧化层114。如图4所示，去除腐蚀阻挡层104和垫氧化层102,形成浅沟槽隔离结构 115，去除腐蚀阻挡层104和垫氧化层102的工艺 一般采用湿法刻蚀。在中国专利申请03825402还可以发现更多与上述技术方案相关的信息， 形成浅沟槽隔离结构。现有技术在形成浅沟槽过程中，由于刻蚀气体与半导体衬底中的硅反应， 在浅沟槽侧壁的产生聚合物，影响浅沟槽隔离结构的隔离性能，进而影响半 导体器件的性能。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种，防止浅沟槽 侧壁产生聚合物残留。4为解决上述问题，本专利技术提供一种，包括 提供依次带有垫氧化层和腐蚀阻挡层的半导体衬底，所述腐蚀阻挡层中有贯 穿腐蚀阻挡层且露出垫氧化层的开口；以腐蚀阻挡层为掩膜，沿开口刻蚀垫 氧化层和半导体衬底，形成浅沟槽，其中，浅沟槽侧壁有聚合物；通入与聚 合物反应的气体，去除残留聚合物；在浅沟槽内填充满绝缘氧化层；去除腐 蚀阻挡层和垫氧化层，形成浅沟槽隔离结构。可选的，所述加入气体为氧气。所述氧气的流量为180sccm 220sccm。所 述通入氧气时间为15秒 25秒。可选的，刻蚀垫氧化层和半导体衬底的方法为干法刻蚀法。可选的，填充绝缘氧化层的方法为高密度等离子体化学气相沉积法。可选的，去除腐蚀阻挡层和垫氧化层的方法为湿法刻蚀。与现有技术相比，上述方案具有以下优点通入与聚合物反应的气体， 去除残留聚合物，对浅沟槽侧壁不产生影响，使最终形成的浅沟槽隔离结构 完整。附图说明图1至图4是现有形成浅沟槽隔离结构的示意图； 图5是本专利技术形成浅沟槽隔离结构的具体实施方式流程图； 图6至图ll是本专利技术形成浅沟槽隔离结构的实施例示意图。 具体实施例方式本专利技术通入与聚合物反应的气体，去除残留聚合物，对浅沟槽侧壁不产 生影响，使最终形成的浅沟槽隔离结构完整。下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。图5是本专利技术形成浅沟槽隔离结构的具体实施方式流程图。如图5所示，5执行步骤S101,提供依次带有垫氧化层和腐蚀阻挡层的半导体衬底，所述腐 蚀阻挡层中有贯穿腐蚀阻挡层且露出垫氧化层的开口；执行步骤S102，以腐 蚀阻挡层为掩膜，沿开口刻蚀垫氧化层和半导体村底，形成浅沟槽，其中， 浅沟槽侧壁有聚合物；执行步骤S103,通入与聚合物反应的气体，去除残留 聚合物；执行步骤S104，在浅沟槽内填充满绝缘氧化层；执行步骤S105，去 除腐蚀阻挡层和垫氧化层，形成浅沟槽隔离结构。图6至图10是本专利技术形成浅沟槽隔离结构的实施例示意图。如图6所示， 用热氧化法在半导体村底200上形成垫氧化层202,所述垫氧化层202的材料 为二氧化硅；所述垫氧化层202的材料还可以是氮氧化硅， 一般采用低压化 学气相沉积或者等离子体辅助化学气相沉积法形成；用化学气相沉积法在垫 氧化层202上形成腐蚀阻挡层204,所述腐蚀阻挡层204的材料为氮化硅或氮 氧化硅等；用化学气相沉积法在腐蚀阻挡层204上形成抗反射层206,用以在 后续光刻工艺中防止光反射回光刻胶中，影响光刻胶的性能；用旋涂法在抗 反射层206上形成光刻胶层208，经过曝光显影工艺，定义浅沟槽图形209。如图7所示，以光刻胶层208为掩膜，用干法刻蚀法刻蚀抗反射层206和腐 蚀阻挡层204至露出垫氧化层202,形成与后续浅沟槽位置对应的开口210。如图8所示，用灰化法去除光刻胶层208，用湿法刻蚀法去除残留的光刻 胶层208及抗反射层206;然后，以腐蚀阻挡层204为掩膜，沿开口210，用干 法刻蚀法刻蚀垫氧化层202和半导体^底200,形成浅沟槽211。由于刻蚀气体 可能会与半导体衬底200中的硅材料发生反应，在浅沟槽211侧壁产生聚合物 213。如图9所示，在刻蚀机台中，通入与聚合物发生反应的气体216，以去除 浅沟槽211侧壁的聚合物213。本实施例中，所述与聚合物发生反应的气体216具体为氧气，流量为6180sccm(标准毫升/分) 220sccm，具体流量例如180 sccm、 185 sccm、 l卯sccm、 195 sccm、 200 sccm、 205 sccm、 210 sccm、 215 sccm或220 sccm等；通入氧气 时间为15秒 25秒，具体时间例如15秒、16秒、17秒、18秒、19秒、20秒、21 秒、22秒、23秒、24秒或25秒等。其中反应室的压强为25毫托(1托=133.32 帕) 35毫托，具体压强例如25毫托、26毫托、27毫托、28毫托、29毫托、30 毫托、31毫托、32亳托、33毫托、34毫托或35毫托等；电源功率为150瓦 250 瓦，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：　提供依次带有垫氧化层和腐蚀阻挡层的半导体衬底，所述腐蚀阻挡层中有贯穿腐蚀阻挡层且露出垫氧化层的开口；　以腐蚀阻挡层为掩膜，沿开口刻蚀垫氧化层和半导体衬底，形成浅沟槽，其中，浅沟槽侧壁有聚合物；　通入与聚合物反应的气体，去除残留聚合物；　在浅沟槽内填充满绝缘氧化层；　去除腐蚀阻挡层和垫氧化层，形成浅沟槽隔离结构。

【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，包括提供依次带有垫氧化层和腐蚀阻挡层的半导体衬底，所述腐蚀阻挡层中有贯穿腐蚀阻挡层且露出垫氧化层的开口；以腐蚀阻挡层为掩膜，沿开口刻蚀垫氧化层和半导体衬底，形成浅沟槽，其中，浅沟槽侧壁有聚合物；通入与聚合物反应的气体，去除残留聚合物；在浅沟槽内填充满绝缘氧化层；去除腐蚀阻挡层和垫氧化层，形成浅沟槽隔离结构。2. 根据权利要求1所述浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，所述与聚合物反应的气体为氧气。3. 根据权利要求2所述浅沟槽隔离结构的形...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海华，黄怡，张海洋，
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：31[中国|上海]