[发明专利]形成浅沟槽隔离结构的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体元器件的制造技术，尤其是指一种形成浅沟槽隔离结构的方法。

背景技术

随着半导体制造技术的飞速发展，大规模集成电路的集成度的不断提高，半导体衬底的单位面积上有源器件的密度越来越高，半导体器件的特征尺寸(CD)显著减小，各有源器件之间的距离也越来越小，从而使得各个器件之间的绝缘隔离保护也变得更加重要。在现有的半导体制造工艺进入深亚微米技术节点之后，0.13μm以下的元器件的有源区(AA，Active Area)之间的隔离槽已大多采用了浅沟槽隔离(STI，Shallow Trench Isolation)技术来制作。

图1(a)～图1(g)为现有技术中形成浅沟槽隔离结构的示意图。图2为现有技术中形成浅沟槽隔离结构的方法的流程图。结合图1(a)～图1(d)、图2所示，现有技术中的形成浅沟槽隔离结构的方法包括如下所述的步骤：

步骤201，在半导体衬底上依次分别形成垫氧化层、停止层和光刻胶掩膜。

如图1(a)所示，在本步骤中，将首先在半导体衬底100上依次分别形成垫氧化层(Pad Oxide)102、停止层(Stop Layer)104和光刻胶掩膜106，其中，所述垫氧化层102的主要成分为二氧化硅(SiO₂)，所述停止层104的主要成分为氮化硅(SiN)，因此，该停止层也可称为氮化硅牺牲层。

步骤202，通过曝光显影(Photo)工艺，定义浅沟槽图形。

步骤203，以光刻胶掩膜为掩膜(Mark)，对停止层、垫氧化层和半导体衬底进行刻蚀(etch)，形成浅沟槽。

如图1(a)所示，在本步骤中，将以光刻胶掩膜106为掩膜，用干法刻蚀法刻蚀停止层104、垫氧化层102和半导体衬底100，从而形成浅沟槽110。

步骤204，去除光刻胶掩膜。

如图1(b)所示，在本步骤中，将通过常用的处理方法(例如，灰化处理过程、湿法刻蚀法等)去除光刻胶掩膜106。

步骤205，在浅沟槽中形成衬氧化层。

如图1(c)所示，在本步骤中，将使用热氧化法在浅沟槽110的底部与侧壁形成衬氧化层(Liner Oxide)108，所述衬氧化层108的主要成分一般为二氧化硅。

步骤206，向所述浅沟槽中填充绝缘介质，形成一氧化膜层。

如图1(c)所示，在本步骤中，将通过使用高密度等离子体化学气相沉积(HDPCVD)工艺或高深宽比工艺(HARP，HighAspect Ratio Process)向所述浅沟槽110中填充绝缘介质，从而形成一绝缘层112，所述绝缘层112的主要成分为二氧化硅，因此，该绝缘层112也可称之为氧化膜层112。

步骤207，进行平坦化处理。

如图1(d)和图1(e)所示，为了在浅沟槽结构和有源区(AA)上获得一个比较平坦的表面，以便于后续的处理，在本步骤中，将进行平坦化处理。例如，可采用化学机械抛光工艺(CMP)来去除浅沟槽110中的部分氧化膜层112以及AA之上(此时即为停止层104之上)的氧化膜层112。

步骤208，调整浅沟槽中的氧化膜层的厚度，以调整台阶高度。

如图1(d)和图1(e)所示，由于在步骤203中所形成的浅沟槽是一个下凹的沟槽，因此在步骤206中形成上述氧化膜层112后，浅沟槽中的氧化膜层与有源区上方的氧化膜层相比，有明显的下凹，这种下凹称为台阶。即使是在进行上述平坦化处理之后，该台阶依然会存在。在本领域中，可将浅沟槽中的氧化膜层的上表面到垫氧化层的下表面(也就是AA的上表面)之间的高度称为台阶高度(SH，Step Height)。在半导体制造技术中，在进行平坦化处理之后，残留的浅沟槽区域与AA之间的台阶高度是一种重要的参数，如果台阶高度过大，将对所形成的半导体器件的性能造成不利的影响。

因此，在本步骤中，可通过湿法刻蚀的方法，调整浅沟槽110中的氧化膜层112的厚度，以调整台阶高度。具体来说，可使用氢氟酸溶液(DHF，DilutedHF)去除一定量的浅沟槽110中残留的氧化膜层112。例如，可使用100∶1的氢氟酸溶液浸泡5分钟的方式去除厚度为120～180埃()的所述浅沟槽110中的氧化膜层112。

步骤209，去除停止层。