浅沟槽隔离结构及其制备方法、半导体结构和芯片技术

本申请涉及半导体技术领域，特别是一种浅沟槽隔离结构及其制备方法、半导体结构和芯片，以解决相关技术中自然氧化物层无法去除完全，从而不利于后续线性氧化物层的生长，进而不利于浅沟槽隔离结构对有源区进行隔离的问题。一种浅沟槽隔离结构制备方法，包括：在硅片上形成浅沟槽结构，浅沟槽结构的表面形成有自然氧化物层；采用SiCoNi刻蚀工艺，将自然氧化物层去除，并在去除自然氧化物层的硅片表面形成保护层，保护层的材料包括：六氟硅酸氨；将保护层去除，并在去除保护层的硅片表面形成线性氧化物层。氧化物层。氧化物层。

【技术实现步骤摘要】
浅沟槽隔离结构及其制备方法、半导体结构和芯片


[0001]本申请涉及半导体
，特别是一种浅沟槽隔离结构及其制备方法、半导体结构和芯片。

技术介绍

[0002]浅沟槽隔离技术（Shallow Trench Isolation，STI）是在衬底上制作晶体管有源区之间的隔离区的一种工艺，能有效保证n型和p型掺杂区域彻底隔断。具体的，浅沟槽隔离技术是在n型和p型掺杂区域中先将Si刻蚀掉，形成一个浅沟槽，然后在浅沟槽中填入绝缘的物质，达到隔离的目的。浅沟槽隔离技术相比传统的本征氧化隔离技术，可以减少电极间的漏电流，承受更大的击穿电压。
[0003]在STI的隔离工艺中，是靠填充在有源区之间的氧化硅介质层来实现的。所以，氧化硅介质层的填充是STI隔离的关键工艺。在采用HDPCVD（High Density Plasma Chemical Vapor Deposition，高密度等离子体化学气相沉积）或HARP（Highaspectratioprocess，高深宽比工艺）沉积氧化硅，对浅沟槽进行填充之前，先利用热氧化在刻蚀后的浅沟槽表面生长一层薄氧化物膜（如线性氧化物层）。其主要作用是增加HDPCVD或HARP沉积氧化硅时与浅沟槽界面的附着性。由于浅沟槽的宽度极小、深度较深，利用常规的介质膜生长方法来填充比较困难，即易形成填充空洞。HDPCVD或HARP的优良填充能力正好满足STI对浅沟槽填充的要求。
[0004]除此之外，上述利用热氧化在刻蚀后的浅沟槽表面生长一层薄氧化物膜还可以用来修补刻蚀时所形成的侧壁损伤，提高后续浅沟槽沉积薄膜的绝缘效果，同时，在HDPCVD或HARP沉积前修复尖角，可以减小STI接触面，且HDPCVD或HARP填充氧化硅是使用等离子体激发，线性氧化物层也可以作为沉积时的缓冲层，由此可见，线性氧化物层的生长工艺和成膜质量，直接影响着其绝缘性能和后续的HDPCVD或HARP沉积氧化硅的填充效果。
[0005]目前，在相关技术中，在线性氧化物层生长之前，会对晶圆进行清洗，以去除晶圆在大气接触过程中生成的自然氧化物层或前段制程残余的氧化物层，这是因为自然氧化物层的膜层质量较差，会影响STI的绝缘隔离效果，并会对后续线性氧化物层的质量造成影响。目前主要通过湿法刻蚀工艺去除自然氧化物层，即用氢氟酸和氟化铵混合而成的缓冲氢氟酸去除浅沟槽表面的自然氧化物层，但是，湿法工艺刻蚀自然氧化物层至少存在以下不足：第一、在湿法刻蚀结束到采用炉管生长线性氧化物层的等候时间里，自然氧化物层仍会生长，无法确保自然氧化物层完全去除。第二、湿法刻蚀是各相同性刻蚀，刻蚀过程中会加剧浅沟槽的侧壁损伤，造成线性氧化物层生长不均匀的问题，同时，后续的HDPCVD或HARP工艺存在选择性生长线性氧化物层的不均匀性，也会影响HDPCVD或HARP的填充效果，不利于浅沟槽隔离结构对有源区进行隔离。

技术实现思路

[0006]基于此，本申请提供一种浅沟槽隔离结构及其制备方法、半导体结构和芯片，用于
解决相关技术中自然氧化物层无法去除完全，从而不利于后续线性氧化物层的生长，进而不利于浅沟槽隔离结构对有源区进行隔离的问题。
[0007]第一方面，提供一种浅沟槽隔离结构制备方法，包括：在硅片上形成浅沟槽结构，浅沟槽结构的表面形成有自然氧化物层；采用SiCoNi刻蚀工艺，将自然氧化物层去除，并在去除自然氧化物层的硅片表面形成保护层，保护层的材料包括：六氟硅酸氨；将保护层去除，并在去除保护层的硅片表面形成线性氧化物层。
[0008]可选的，采用SiCoNi刻蚀工艺，将自然氧化物层去除，并在去除自然氧化物层的硅片表面形成保护层，包括：将形成有自然氧化物层的硅片放置于第一反应腔中；向第一反应腔内通入NH3、NF3和等离子体气源；使NH3和NF3在等离子体的激发下，与自然氧化物层发生反应，将自然氧化物层转换成保护层。
[0009]可选的，NH3的流量为70~100sccm，NF3的流量为14~30sccm。
[0010]可选的，将保护层去除和在去除保护层的硅片表面形成线性氧化物层发生在同一反应腔内。
[0011]可选的，将保护层去除，包括：将形成有保护层的硅片放置于第二反应腔中；对第二反应腔抽真空，至第二反应腔内的真空度为6.8~7.2Torr；对第二反应腔进行加热，使保护层硅片表面升华去除。
[0012]可选的，加热的温度为180~190℃，加热的时间为15~30s.可选的，在去除保护层的硅片表面形成线性氧化物层，包括：在将保护层去除之后，直接在第二反应腔内，通过热氧化法在去除保护层的硅片表面形成线性氧化物层。
[0013]可选的，热氧化法的温度为900~1100℃，通入的氧气气源的流量为20~30SLM。
[0014]可选的，直接在第二反应腔内，通过热氧化法在去除保护层的硅片表面形成线性氧化物层，包括：将第二反应腔从加热的温度升温至热氧化反应的温度；向第二反应腔内通入氧气，使氧气和去除保护层的硅片表面发生热氧化反应，生成线性氧化物层。
[0015]可选的，升温的速度为75~125℃/s，时间为10~12s。
[0016]第二方面，提供一种浅沟槽隔离结构，通过如第一方面所述方法制备获得。
[0017]第三方面，提供一种半导体结构，包括：如第二方面所述的浅沟槽隔离结构。
[0018]第四方面，提供一种芯片，包括：如第三方面所述的半导体结构。
[0019]与现有技术相比较，本申请具有如下有益效果：通过采用SiCoNi刻蚀工艺，即可将浅沟槽结构表面的自然氧化物层去除，并生成保护层，该保护层的材料包括：六氟硅酸氨，而在硅片表面形成线性氧化物层之前，仅需要
在隔绝空气或氧气的条件下将保护层去除，即可直接在浅沟槽结构的表面形成线性氧化物层，而尽可能减少自然氧化物层的残留。如此，一方面可以使浅沟槽结构表面的硅直接生成线性氧化物层，便于对STI刻蚀造成的侧壁损伤进行修复，确保线性氧化物层的膜层质量。另一方面，该线性氧化物层具有较高的致密性和成膜质量，可以确保其良好的绝缘性能和后续的HDPCVD或HARP沉积氧化硅的填充效果，从而可以提高浅沟槽隔离结构对有源区的隔离效果。
附图说明
[0020]图1为本申请实施例提供的一种浅沟槽隔离结构制备方法的流程示意图；图2为本申请实施例提供的一种将自然氧化物去除，并在硅片上形成保护层的流程示意图；图3为本申请实施例提供的一种第二反应腔内的温度随时间变化的示意图。
具体实施方式
[0021]以下结合具体实施例对本申请进一步详细的说明。本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请公开内容理解更加透彻全面。
[0022]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种浅沟槽隔离结构制备方法，其特征在于，包括：在硅片上形成浅沟槽结构，所述浅沟槽结构的表面形成有自然氧化物层；采用SiCoNi刻蚀工艺，将所述自然氧化物层去除，并在去除所述自然氧化物层的硅片表面形成保护层，所述保护层的材料包括：六氟硅酸氨；将所述保护层去除，并在去除所述保护层的硅片表面形成线性氧化物层。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用SiCoNi刻蚀工艺，将所述自然氧化物层去除，并在去除所述自然氧化物层的硅片表面形成保护层，包括：将形成有所述自然氧化物层的硅片放置于第一反应腔中；向所述第一反应腔内通入NH3、NF3和等离子体气源；使所述NH3和NF3在等离子体的激发下，与所述自然氧化物层发生反应，将所述自然氧化物层转换成所述保护层。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述NH3的流量为70~100sccm，所述NF3的流量为14~30sccm。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述保护层去除和在去除所述保护层的硅片表面形成线性氧化物层发生在同一反应腔内。5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述将所述保护层去除，包括：将形成有所述保护层的硅片放置于第二反应腔中；对所述第二反应腔抽真空，至所述第二反应腔内的真空度为6.8~7.2Torr；对所述第二反应腔进行加热...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄琼阳，卢金德，贾晓峰，陈献龙，
申请(专利权)人：广州粤芯半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：