[发明专利]浅沟槽隔离结构的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种浅沟槽隔离结构的形成方法。

背景技术

随着半导体工艺进入深亚微米时代，0.18微米以下的元件（例如CMOS集成电路的有源区之间）大多采用浅沟槽隔离结构（STI）进行横向隔离。

浅沟槽隔离结构作为一种器件隔离技术，其具体工艺包括：参考图1，提供半导体衬底101，所述半导体衬底101上由下至上依次形成有垫衬氧化层103、硬掩模层105和掩膜层109，所述掩膜层109内形成有暴露出硬掩模层105的开口111，所述开口111具有与界定出有源区的隔离结构对应的形状；参考图2，以图1中包含开口111的掩膜层109为掩模，依次刻蚀所述硬掩模层105、垫衬氧化层103和半导体衬底101，形成隔离沟槽11 3；参考图3，去除图2中所述掩膜层109，并在图2中所述隔离沟槽113内以及隔离沟槽113两侧的掩膜层109上沉积氧化硅材料115a；参考图4，平坦化图3中所述氧化硅材料115a，至暴露出硬掩模层105，形成浅沟槽隔离结构115b；参考图5，通过湿法刻蚀工艺去除图4中所述硬掩模层105。

然而，通过上述工艺形成的浅沟槽隔离结构115b易在其与垫衬氧化层103、半导体衬底101的接缝处易出现凹槽117，导致所形成的半导体器件易发生“窄宽效应”（narrow width effect）以及所形成的PMOS晶体管易形成漏电，严重影响了包含上述浅沟槽隔离结构11 5b的半导体器件的电学性能。

在专利号为US7112513的美国专利中还能发现更多关于浅沟槽隔离结构的相关信息。

因此，如何避免所形成的浅沟槽隔离结构在其与半导体衬底接缝处出现凹槽，就成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种浅沟槽隔离结构的形成方法，可以避免所形成的浅沟槽隔离结构在其与半导体衬底的接缝处出现凹槽，提高所形成半导体器件的电学性能。

为解决上述问题，本发明提供了一种浅沟槽隔离结构的形成方法，包括：

提供半导体衬底；

在所述半导体衬底上形成衬垫氧化层；

在所述衬垫氧化层上形成掩膜层；

刻蚀所述掩膜层，形成贯穿所述掩膜层厚度的开口；

对所述开口的侧壁进行氧化处理，形成氧化层；

刻蚀所述氧化层、掩膜层、垫衬氧化层和半导体衬底，至剩余部分厚度的掩膜层以及位于其侧壁上的氧化层，形成隔离沟槽；

在所述隔离沟槽内形成浅沟槽隔离结构。

可选的，在形成贯穿所述掩膜层厚度的开口之后，还包括：对所述开口两侧的掩膜层进行干法刻蚀，使所述开口的边缘呈圆弧状。

可选的，所述氧化处理的气体为氧气和氪气的混合气体，氧气的流量为100sccm~1000sccm，氪气的流量为100sccm~1000sccm，氧化处理的温度为0℃~100℃，压强为5mTorr~5Torr，氧化处理的时间为10s~300s。

与现有技术相比，本发明技术方案具有以下优点：

在形成隔离沟槽之前，先对开口侧壁上的掩膜层进行氧化处理，形成氧化层，再对氧化层、掩膜层、垫衬氧化层和半导体衬底进行刻蚀，至剩余部分厚度的掩膜层以及位于其侧壁上的氧化层，形成隔离沟槽，然后在所述隔离沟槽内形成浅沟槽隔离结构。在形成浅沟槽隔离结构之后，由于位于剩余部分厚度的掩膜层侧壁上的氧化层能够阻止刻蚀溶液渗入浅沟槽隔离结构与半导体衬底的接缝处，避免接缝处的浅沟槽隔离结构与刻蚀溶液发生反应，进而避免在浅沟槽隔离结构与半导体衬底接缝处出现凹槽，提高所形成浅沟槽隔离结构的形貌，进而提高包含所形成浅沟槽隔离结构的半导体器件的电学性能。

进一步的，在对开口的侧壁进行氧化处理之前，对开口两侧的掩膜层进行干法刻蚀，使开口的边缘呈圆弧状，以减小形成隔离沟槽之后剩余的氧化层，避免在浅沟槽隔离结构与半导体衬底接缝处出现凹槽的同时，避免剩余的氧化层过多而对浅沟槽隔离结构的性能造成影响，进一步提高了包含所形成浅沟槽隔离结构的半导体器件的电学性能。

附图说明

图1至图5为现有技术形成浅沟槽隔离结构的示意图；

图6至图11为本发明浅沟槽隔离结构的形成方法第一实施例的示意图；

图12至图15为本发明浅沟槽隔离结构的形成方法第二实施例的示意图；

图16至图20为本发明浅沟槽隔离结构的形成方法第三实施例的示意图。

具体实施方式