浅沟槽隔离形成方法以及半导体器件制造方法技术

本发明专利技术提供了一种浅沟槽隔离形成方法以及半导体器件制造方法。根据本发明专利技术的浅沟槽隔离形成方法包括：在衬底上依次沉积氧化硅层和氮化硅层；在所述氮化硅层上布置光刻胶层，并形成所述光刻胶层的图案，所述光刻胶层的图案的至少一部分对应于浅沟槽隔离；利用形成图案的光刻胶层在所述衬底中刻蚀出初始浅沟槽隔离结构；去除所述光刻胶层；对所述初始浅沟槽隔离结构进行倾斜离子注入处理以便在所述初始浅沟槽隔离结构的侧壁形成离子注入区；对所述初始浅沟槽隔离结构进行氧化处理，以便在所述初始浅沟槽隔离结构的侧壁形成氧化硅膜；以及去除所述氧化硅膜，以形成最终浅沟槽隔离结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，更具体地说，本专利技术涉及一种浅沟槽隔离形成方法、以及采用了该浅沟槽隔离形成方法的半导体器件制造方法。
技术介绍
完整的电路是由分离的器件通过特定的电学通路连接起来的，因此在集成电路制造中必须能够把器件隔离开来，这些器件随后还要能够互连以形成所需要的特定的电路结构。隔离不好会造成漏电、击穿低、闩锁效应等。因此隔离技术是集成电路制造中一项关键技术。 随着器件向深亚微米发展，由于传统的区域氧化法(local oxidation ofsilicon, LOCOS)结构存在应力和鸟嘴问题，并存在场氧减薄效应，于是出现了浅沟槽隔离(shallow trench isolation, STI)技术,在0. 25 μ m及以下技术节点中，浅沟槽隔离技术被广泛采用。典型的浅沟槽隔离结构包括形成于衬底的沟槽以及填充于沟槽中的绝缘介质，其中绝缘介质一般为氧化硅。浅沟槽隔离结构制造过程中一般要用到高密度等离子体化学气相沉积(HDPCVD, High Density Plasma Chemical Vapor Deposition)工艺。由于高密度等离子体化学气相沉积工艺具有溅射与淀积两个功能，因此在进行淀积的同时，也会进行将淀积物剥离的溅射作用。到了 65nm技术节点以下，HDPCVD制程几乎已经没有什么工艺窗口来满足无空洞填充和无硅损伤的近乎苛刻的要求了。为此应用材料公司提出了一种高深宽比工艺(HighAspect Ratio Process, HARP),该工艺为不含等离子体的次大气压化学气相沉积工艺,具有较高的填充能力。然而，该制程对所填充的浅沟槽结构具有一定的要求，其中之一就是浅沟槽边缘要具有一定的倾角，通常需要小余87度。具体地说，图I至图3示意性地示出了根据现有技术的浅沟槽隔离形成方法的各个步骤。如图I所示，首先在衬底I上依次沉积氧化硅层2和氮化硅层3 ;然后，在氮化硅层3上布置光刻胶层4并形成光刻胶层4的图案；此后，利用形成图案的光刻胶层4来刻蚀出浅沟槽隔离结构。其中，对于上述高深宽比工艺，浅沟槽隔离结构Tl的侧壁与水平面的夹角al需要小于87度。具有一定倾角要求的浅沟槽隔离结构，对于浅沟槽隔离干法蚀刻工艺的要求较高，在浅沟槽隔离深度及其均匀度、浅沟槽隔离边缘倾角等多项工艺指标要求中难以兼顾，通常需要多次不断的调整工艺参数来实验，并且在生产过程中需要精心的维护。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够使浅沟槽隔离结构的侧壁与水平面的夹角小于87度的浅沟槽隔离形成方法、以及采用了该浅沟槽隔离形成方法的半导体器件制造方法。根据本专利技术的第一方面，提供了一种浅沟槽隔离形成方法，其包括在衬底上依次沉积氧化硅层和氮化硅层；在所述氮化硅层上布置光刻胶层，并形成所述光刻胶层的图案，所述光刻胶层的图案的至少一部分对应于浅沟槽隔离；利用形成图案的光刻胶层在所述衬底中刻蚀出初始浅沟槽隔离结构；去除所述光刻胶层；对所述初始浅沟槽隔离结构进行倾斜离子注入处理以便在所述初始浅沟槽隔离结构的侧壁形成离子注入区；对所述初始浅沟槽隔离结构进行氧化处理，以便在所述初始浅沟槽隔离结构的侧壁形成氧化硅膜；以及去除所述氧化硅膜，以形成最终浅沟槽隔离结构。优选地，在上述浅沟槽隔离形成方法中，根据所需浅沟槽倾角确定倾斜离子注入处理的注入角度、注入能量以及注入剂量中的至少一个。优选地，在上述浅沟槽隔离形成方法中，倾斜离子注入处理的离子注入元素包括硼元素、磷元素、砷元素、锗元素。 优选地，在上述浅沟槽隔离形成方法中，所述离子注入处理包括多次倾斜离子注入步骤，每次倾斜离子注入步骤的条件不同。优选地，在上述浅沟槽隔离形成方法中，对所述初始浅沟槽隔离结构进行氧化处理使得初始浅沟槽隔离结构的边缘形成氧化硅。优选地，在上述浅沟槽隔离形成方法中，对初始浅沟槽隔离结构进行氧化处理使得倾斜离子注入处理时被注入离子的区域氧化成氧化硅。优选地，在上述浅沟槽隔离形成方法中，通过湿法蚀刻去除所述氧化硅膜。根据本专利技术的第二方面，提供了一种采用了根据本专利技术的第一方面所述的浅沟槽隔离形成方法的半导体器件制造方法。本专利技术提出了一种形成浅沟槽隔离的方法。该方法与现有技术相比，能够很好的控制浅沟槽隔离中沟槽的形状，使得其沟槽的倾角较小(例如小于87度)。通过该浅沟槽隔离形成方法形成的浅沟槽隔离，有利于其后续介电质二氧化硅薄膜的填充，尤其是有利于高深宽比制程等类似的由次常压化学汽相沉积方法制备的二氧化硅薄膜的填充，从而达到很好的电学隔离效果。附图说明结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本专利技术有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中图I至图3示意性地示出了根据现有技术的浅沟槽隔离形成方法的各个步骤。图4至图9示意性地示出了根据本专利技术实施例的浅沟槽隔离形成方法的各个步骤。需要说明的是，附图用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。具体实施例方式为了使本专利技术的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本专利技术的内容进行详细描述。图4至图9示意性地示出了根据本专利技术实施例的浅沟槽隔离形成方法的各个步骤。如图4所示，在根据本专利技术实施例的浅沟槽隔离形成方法中，首先，在衬底I上依次沉积氧化硅层2和氮化硅层3 ；然后，如图5所示，在氮化硅层3上布置光刻胶层4并形成光刻胶层4的图案；具体地说，光刻胶层4的图案的至少一部分对应于浅沟槽隔离。此后，如图6所示，利用形成图案的光刻胶层4在衬底I中刻蚀出初始浅沟槽隔离结构Tl ；此后，去除光刻胶层4 ；随后，如图7所示，对该初始浅沟槽隔离结构Tl进行倾斜离子注入处理以便在所述初始浅沟槽隔离结构Tl的侧壁形成离子注入区4 ;更具体地说，可以根据所需浅沟槽倾角(即，最终浅沟槽隔离结构的侧壁与水平面的夹角)确定倾斜离子注入处理的注入角度、 注入能量以及注入剂量中的至少一个；更具体地说，在优选实施例中，倾斜离子注入处理的离子注入元素包括硼、磷、砷、锗等元素；更具体地说，在优选实施例中，所述离子注入处理包括多次倾斜离子注入步骤，每次倾斜离子注入步骤的条件(例如注入角度、注入能量以及注入剂量等)不同，由此可以很好的调节期望的角度。此后，如图8所示，对初始浅沟槽隔离结构Tl进行氧化处理，以便在所述初始浅沟槽隔离结构Tl的侧壁形成氧化硅膜5 ;更具体地说，对初始浅沟槽隔离结构Tl进行氧化处理以使得初始浅沟槽隔离结构Tl的边缘形成氧化硅；其中，实际上，在优选实施例中，对初始浅沟槽隔离结构Tl进行氧化处理，可以有效地使得倾斜离子注入处理时被注入离子的区域氧化成氧化硅；如图9所示，去除所述氧化硅膜5，形成最终浅沟槽隔离结构T2 (所需的沟槽结构)，具体地说，可以通过湿法蚀刻去除所述氧化硅膜5。如图9所示，根据本专利技术实施例的浅沟槽隔离形成方法对浅沟槽隔离结构的干法蚀刻工艺要求相对较低，可以采用传统的干法蚀刻方法来完成。并且，由于经过离子注入的硅其氧化速度较快，从而可以很方便的通过调整离子注入的角度、剂量、能量等参数来调整浅沟槽隔离侧壁上的倾角角度a2。本专利技术的上述实施例给出了一种形成浅沟槽隔离的方法。该方法与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种浅沟槽隔离形成方法，其特征在于包括 在衬底上依次沉积氧化硅层和氮化硅层； 在所述氮化硅层上布置光刻胶层，并形成所述光刻胶层的图案，所述光刻胶层的图案的至少一部分对应于浅沟槽隔离； 利用形成图案的光刻胶层在所述衬底中刻蚀出初始浅沟槽隔离结构； 去除所述光刻胶层； 对所述初始浅沟槽隔离结构进行倾斜离子注入处理以便在所述初始浅沟槽隔离结构的侧壁形成离子注入区； 对所述初始浅沟槽隔离结构进行氧化处理，以便在所述初始浅沟槽隔离结构的侧壁形成氧化硅膜；以及 去除所述氧化硅膜，以形成最终浅沟槽隔离结构。2.根据权利要求I所述的浅沟槽隔离形成方法，其特征在于，根据所需浅沟槽倾角确定倾斜离子注入处理的注入角度、注入能量以及注入剂量中的至少一个。3.根据权利要求I或2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐强，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：