[发明专利]浅沟槽隔离区的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件制造技术领域，特别涉及一种浅沟槽隔离区的制作方法。

背景技术

目前，现有的互补金属氧化物半导体(CMOS)技术中，在制作栅氧化层之前，需要进行浅沟槽隔离工艺的制作，以及在半导体衬底上定义CMOS的有源区。

现有技术中浅沟槽隔离工艺的具体制作方法包括如下步骤：

步骤11、在半导体衬底100上热氧化生长隔离氧化层101，以保护有源区在后续去掉沉积的氮化硅层102的过程中免受化学玷污，以及作为氮化硅层与硅衬底之间的应力缓冲层，所述半导体衬底为硅衬底；

步骤12、在所述隔离氧化层101的表面沉积氮化硅层102；其中，本步骤中沉积得到的氮化硅层是一层坚固的掩膜材料；

步骤13、浅沟槽的刻蚀：依次刻蚀氮化硅层102、隔离氧化层101及半导体衬底100，经过刻蚀形成的浅沟槽区域，称为浅沟槽隔离区，该浅沟槽隔离区将各个有源区隔离划分开来；

步骤14、浅沟槽衬垫氧化硅103的生长，该步骤生长衬垫氧化硅103是为了改善硅衬底与后续填充的浅沟槽氧化物的界面特性；

步骤15、浅沟槽隔离区高温热退火，目的在于释放应力，该应力在刻蚀浅沟槽时被集中在浅沟槽周围；

步骤16、浅沟槽氧化物104填充及抛光；其中，在步骤12中沉积得到的氮化硅层，可以在执行本步骤的过程中保护有源区，充当抛光的阻挡材料。

步骤11至16在半导体衬底上完成了浅沟槽隔离工艺。具有浅沟槽隔离区的半导体器件结构示意图如图1所示。

需要说明的是，现有技术中步骤14和步骤15是在不同的反应腔内进行，在步骤14中生长衬垫氧化硅103时，所需要的生长温度为950～1050摄氏度。那么就要在生长衬垫氧化硅103的反应腔温度升至大约500摄氏度时，将实施浅沟槽隔离工艺的半导体器件置入生长衬垫氧化硅103的反应腔，称为第一反应腔。当第一反应腔温度继续升至950～1050摄氏度时，即到达生长衬垫氧化硅103的温度，向第一反应腔内通入氧气，衬垫氧化硅103的生长大约需3～5分钟，在完成衬垫氧化硅103的生长之后，由于要进入另一反应腔执行退火步骤，所以需要将第一反应腔内温度降低，当降至大约500摄氏度时，形成了衬垫氧化硅103的半导体器件从第一反应腔内输出。

接下来，实施浅沟槽隔离工艺的半导体器件要进入退火过程。退火所需要的温度为1050～1150摄氏度。则当退火用反应腔内温度升至大约500摄氏度时，将实施浅沟槽隔离工艺的半导体器件置入退火反应腔，称为第二反应腔。当第二反应腔温度继续升至1050～1150摄氏度时，即到达退火温度，将该温度持续120分钟的高温过程，再开始降温，其中降温过程通过向第二反应腔内通入氮气等气体来实现。当温度降至大约500摄氏度时，形成的半导体器件才可以从第二反应腔输出。也就是说高温退火过程包括在1050～1150摄氏度时，持续大约120分钟的高温过程，还包括从1050～1150摄氏度的降温过程。

在不同反应腔执行衬垫氧化硅生长和浅沟槽隔离区热退火时，具体所需要的时间与温度变化的曲线示意图如图2所示。其中，在第一反应腔内所消耗的时间大约为420分钟，在第二反应腔内所消耗的时间大约为630分钟，那么在执行上述两个步骤时，加上从第一反应腔进入第二反应腔所花费的将近100分钟的过渡时间，总共消耗的时间大约1150分钟，显然，这样导致了较低的生产效率。

提高生产效率，缩短生产时间，越来越成为对半导体制造行业的挑战。

发明内容

有鉴于此，本发明解决的技术问题是：提高浅沟槽隔离工艺中的生产效率。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明公开了一种浅沟槽隔离区的制作方法，该方法包括：

在半导体衬底上依次沉积隔离氧化层和氮化硅层；

浅沟槽的刻蚀；

在同一反应腔内进行衬垫氧化硅的生长和浅沟槽隔离区的高温热退火；

在浅沟槽内填充沟槽氧化物及对该沟槽氧化物抛光。

在完成衬垫氧化硅的生长之后，所述反应腔内温度由衬垫氧化硅的生长温度升至浅沟槽隔离区的高温热退火温度。

所述衬垫氧化硅的生长温度为950～1050摄氏度。

所述浅沟槽隔离区的高温热退火温度为1050～1150摄氏度。