半导体结构及其形成方法和臭氧清洗设备技术

本申请公开了一种半导体结构及其形成方法和臭氧清洗设备，所述半导体结构的形成方法包括：对半导体结构中的硅片进行干蚀刻，形成沟槽；清洗所述沟槽；在所述沟槽的表面形成氧化层；蚀刻掉所述氧化层，并使所述沟槽的底部和侧壁之间形成光滑曲面。本申请在蚀刻出沟槽后，清洗掉沟槽中残留的部分硅颗粒；接着对沟槽表面进行氧化处理，使得沟槽上半部分表面以及残留在沟槽底部中的硅颗粒形成二氧化硅层；后续通过蚀刻掉这部分二氧化硅层，相当于去掉了沟槽上半部分中的部分硅片以及底部的硅颗粒，使得沟槽的开口变大，从而使得沟槽的侧壁与底部形成曲面；这样后续工艺中氧化物介质能够充分填充在沟槽中，不会产生间隙，从而不会产生漏电流。产生漏电流。产生漏电流。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构及其形成方法和臭氧清洗设备


[0001]本申请涉及芯片制造
，尤其涉及一种半导体结构及其形成方法和臭氧清洗设备。

技术介绍

[0002]刻蚀工艺是半导体器件制造过程中常用的工艺，在半导体集成电路的制造过程中，刻蚀就是利用化学或物理方法有选择性地从硅片表面去除不需要的材料的过程。从工艺上区分，刻蚀可以分为湿法刻蚀和干法刻蚀；其中，湿法刻蚀的主要特点是各向同性刻蚀，干法刻蚀是利用等离子体来进行各向异性刻蚀，可以严格控制纵向和横向刻蚀。
[0003]目前半导体器件制造挖沟槽的方法有三种，分别是：湿法刻蚀、干法刻蚀、湿法刻蚀+干法刻蚀，对于光刻精度在0.18um以下的半导体器件，一般采用干法刻蚀沟槽；但是干法刻蚀具有各向异性，会使得沟槽的底部与侧壁形成90
°
的夹角，导致后续工艺采用氧化物介质填充沟槽时会填不实，容易有间隙，会造成漏电流增大的后果。

技术实现思路

[0004]本申请的目的是提供一种半导体结构及其形成方法和臭氧清洗设备，使得半导体结构中沟槽的底部和侧壁形成光滑的曲面，让后续工艺中氧化物介质能够充分填充在沟槽中，不会产生间隙。
[0005]本申请公开了一种半导体结构的形成方法，包括：
[0006]对硅片进行干蚀刻，形成沟槽；
[0007]清洗所述沟槽；
[0008]在所述沟槽的表面形成氧化层；以及
[0009]蚀刻掉所述氧化层，并使所述沟槽的底部和侧壁之间形成光滑曲面。
[0010]可选的，所述清洗所述沟槽的步骤中，包括：将所述硅片放入到稀释的氢氟酸溶液中浸泡，清洗所述沟槽。
[0011]可选的，所述稀释的氢氟酸溶液中氢氟酸的浓度为1
‑
2％，所述硅片在所述稀释的氢氟酸溶液中浸泡的时间为20
‑
60S，所述稀释的氢氟酸溶液的温度在25
±
5℃。
[0012]可选的，所述在所述沟槽的表面形成氧化层的步骤中，包括：
[0013]在去离子水中通入臭氧；以及
[0014]将所述硅片放入含有臭氧的去离子水中，在所述沟槽的表面形成氧化层。
[0015]可选的，所述去离子水中臭氧的浓度为1
‑
20％。
[0016]可选的，所述在去离子水中通入臭氧的步骤中，所述臭氧通入到所述去离子水中的流量为50
‑
150ml/min，且通入时间为20
‑
60S。
[0017]可选的，所述氧化层的厚度为7
‑
9nm。
[0018]可选的，所述蚀刻掉所述氧化层，并使所述沟槽的底部和侧壁之间形成光滑曲面的步骤中，当蚀刻掉所述氧化层后，若所述沟槽的底部和侧壁之间未形成光滑曲面，则重复
在所述沟槽的表面形成氧化层，并蚀刻所述氧化层的步骤，直至所述沟槽的底部和侧壁之间形成光滑曲面；若所述沟槽的底部和侧壁之间形成光滑曲面，则进行下一道制程。
[0019]本申请还公开了一种半导体结构，所述半导体结构由如上所述半导体结构的形成方法所制作而成。
[0020]本申请还公开了一种臭氧清洗设备，用于对上述半导体进行清洗，所述臭氧清洗设备包括一个臭氧槽、四个快速高纯水冲洗槽、两个稀释的氢氟酸溶液槽、和一个排气口；在所述臭氧槽的一侧，设有两个快速高纯水冲洗槽和一个氢氟酸溶液槽，所述氢氟酸溶液槽设置在两个快速高纯水冲洗槽之间；在所述臭氧槽的另一侧，同样设有两个快速高纯水冲洗槽和一个氢氟酸溶液槽，所述氢氟酸溶液槽设置在两个快速高纯水冲洗槽之间；所述排气口与每个所述臭氧槽、快速高纯水冲洗槽和稀释的氢氟酸溶液槽连通。
[0021]由于干法刻蚀是通过利用化学作用和物理作用及二者的共同作用来实现的；化学作用的机理是硅表面物质与等离子体发生化学反应生成气态的副产物随排风抽走；物理作用是通过等离子轰击硅表面，粒子与粒子之间发生碰撞，达到刻蚀的目的，物理作用具有各向异性，具有很大的选择比，只对等离子的垂直方向的硅进行刻蚀，对保护层没有刻蚀作用，因此干刻后的沟槽形成90
°
的侧壁，同时残留许多硅的小颗粒；本申请在蚀刻出沟槽后，清洗掉沟槽中残留的部分硅颗粒，但吸附在沟槽底部及拐角处的硅颗粒很难被清洗掉；接着对沟槽表面进行氧化处理，使得沟槽上半部分表面以及残留在沟槽底部中的硅颗粒形成二氧化硅层；后续通过蚀刻掉这部分二氧化硅层，相当于去掉了沟槽上半部分中的部分硅片以及底部的硅颗粒，使得沟槽的开口变大，从而使得沟槽的侧壁与底部形成曲面；且去除二氧化硅层的同时相当于对沟槽表面进行一次精细的化学抛光，使沟槽的底部和侧壁之间形成光滑曲面，这样后续工艺中氧化物介质能够充分填充在沟槽中，不会产生间隙，从而不会产生漏电流。
附图说明
[0022]所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
[0023]图1是一种示例性的半导体结构的示意图；
[0024]图2是本申请一实施例提供的一种半导体结构形成方法的流程图；
[0025]图3是本申请一实施例提供的一种半导体结构的示意图；
[0026]图4是本申请另一实施例提供的一种半导体结构形成方法的流程图；
[0027]图5是本申请另一实施例提供的一种臭氧清洗设备的示意图。
[0028]其中，100、半导体结构；110、硅片；120、沟槽；121、沟槽底部；122、沟槽侧壁；130、氧化物介质层；200、臭氧清洗设备；210、QDR冲水槽；220、DHF溶液槽；230、臭氧槽；240、排气口。
具体实施方式
[0029]需要理解的是，这里所使用的术语、公开的具体结构和功能细节，仅仅是为了描述
具体实施例，是代表性的，但是本申请可以通过许多替换形式来具体实现，不应被解释成仅受限于这里所阐述的实施例。
[0030]在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示相对重要性，或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，除非另有说明，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；“多个”的含义是两个或两个以上。术语“包括”及其任何变形，意为不排他的包含，可能存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。
[0031]另外，“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系的术语，是基于附图所示的方位或相对位置关系描述的，仅是为了便于描述本申请的简化描述，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
[0032]此外，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：对硅片进行干蚀刻，形成沟槽；清洗所述沟槽；在所述沟槽的表面形成氧化层；以及蚀刻掉所述氧化层，并使所述沟槽的底部和侧壁之间形成光滑曲面。2.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述清洗所述沟槽的步骤中，包括：将所述硅片放入到稀释的氢氟酸溶液中浸泡，清洗所述沟槽。3.如权利要求2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述稀释的氢氟酸溶液中氢氟酸的浓度为1
‑
2％，所述硅片在所述稀释的氢氟酸溶液中浸泡的时间为20
‑
60S，所述稀释的氢氟酸溶液的温度在25
±
5℃。4.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述在所述沟槽的表面形成氧化层的步骤中，包括：在去离子水中通入臭氧；以及将所述硅片放入含有臭氧的去离子水中，在所述沟槽的表面形成氧化层。5.如权利要求4所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述去离子水中臭氧的浓度为1
‑
20％。6.如权利要求5所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述在去离子水中通入臭氧的步骤中，所述臭氧通入到所述去离子水中的流量为50
‑
150ml/min，且通入时间为...

【专利技术属性】
技术研发人员：史仁先，王国峰，
申请(专利权)人：青岛惠芯微电子有限公司北海惠科半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：