[发明专利]沟槽隔离结构的形成方法

说明书

本发明提供了一种沟槽隔离结构的形成方法。通过在沟槽中填充含氧绝缘层，并进一步注入硼离子以形成氧化硼，从而可利用含氧化硼的含氧绝缘层构成沟槽隔离结构的绝缘材料，相当于提高了沟槽隔离结构其绝缘材料的绝缘性能，有利于同时改善沟槽隔离结构的隔离性能与填沟能力。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种沟槽隔离结构及其形成方法。

背景技术

随着半导体技术的发展，半导体器件的尺寸趋于减小以及其密度也逐步增加，尤其是在超大规模集成电路(Very Large Scale Integration Circuit，VLSI)的制程技术中，随着各种元器件的集成规模的提升，相邻元器件之间的绝缘隔离尤其重要。通常，在相邻的元器件之间可利用沟槽隔离结构实现电性隔离，其中现有的沟槽隔离结构的形成方法一般包括如下步骤。

第一步骤，具体参考图1a所示，提供一衬底10，并在所述衬底10上形成一掩膜层12，以利用所述掩膜层12为掩膜形成有一沟槽10a在所述衬底10中。

第二步骤，具体参考图1b所示，沉积绝缘材料层20在所述衬底上，并使所述绝缘材料层20填充所述沟槽10a。其中，可利用高密度等离子体工艺(High Density Plasma，HDP)形成所述绝缘材料层20，以提高所述绝缘材料层20在所述沟槽10a中填充性能。

应当认识到，如图1b所示，所述绝缘材料层20还覆盖所述衬底的顶表面，并且为确保绝缘材料层20能够填满所述沟槽，从而导致绝缘材料层20覆盖在衬底顶表面的厚度较大，并且使绝缘材料层20中对应在沟槽区域的部分相对于绝缘材料层20中非对应沟槽区域的部分存在较大的凹陷20a。

此外，在形成所述绝缘材料层20时，通常采用化学气相沉积工艺(例如，为提高沟槽的填充性能可采用高密度等离子工艺)沉积绝缘材料层20，而在此高温工艺中将会导致所形成的绝缘材料层20具有较大的内应力。

第三步骤，具体参考图1c所示，刻蚀所述绝缘材料层20，以去除所述绝缘材料层20远离所述沟槽的部分。即，保留所述绝缘材料层20靠近所述沟槽的部分。如此，即可去除大部分的绝缘材料层20，以减少后续化学机械研磨工艺时的研磨量。

显然，此时衬底表面上仍残留有较大厚度的绝缘材料层20，此将在后续步骤中利用化学机械研磨工艺去除。

第四步骤，具体参考图1d所示，执行化学机械研磨工艺(Chemical MechanicalPolishing)，以去除凸出于所述沟槽的绝缘材料层。

需要说明的是，现有的形成方法中，虽然可以采用高密度等离子体工艺改善绝缘材料层对沟槽的填充性能，然而在此基础上会直接导致衬底表面上相应的沉积有较大厚度的绝缘材料层，从而使衬底表面呈现为极不平坦的表面，这将导致化学机械研磨后的表面更容易产生凹陷(dishing)，使得研磨后的表面平坦度差，此将会对后续的工艺造成不利影响(例如，会影响后续的光刻工艺的精度)。

此外，在形成所述沟槽隔离结构时，不可避免的会采用高温制程，而高温制程会导致填充在沟槽中的绝缘材料层产生较大的内应力，从而会对沟槽隔离结构的隔离性能造成影响。特别是随着半导体技术的发展，元器件的尺寸不断缩减，并且相邻元器件之间的间距也趋于减小，因此如何进一步提高沟槽隔离结构的隔离性能尤其重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种沟槽隔离结构的形成方法，以提高沟槽隔离结构的隔离性能。

为解决上述技术问题，本发明提供一种沟槽隔离结构的形成方法，包括：

提供一衬底，所述衬底中形成至少一沟槽；

填充含氧绝缘层在所述衬底的所述沟槽中；

执行离子注入工艺，以注入硼离子至所述含氧绝缘层中，所述硼离子与所述含氧绝缘层中的氧结合形成氧化硼；以及，