[发明专利]浅槽隔离结构的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术，尤其涉及一种浅槽隔离结构的制作方法。

背景技术

浅槽隔离(shallow trench isolation，STI)是在衬底(substrate)上制作晶体管有源区之间隔离区的一种工艺。

现有技术中浅槽隔离结构的制作方法是：参见图1A，在衬底11上生长一层衬垫氧化层12(pad oxide)，在衬垫氧化层12上淀积硬掩膜层(hard mask)13，通过光刻制作出图形，然后通过干刻蚀(dry etch)依次对硬掩膜层13、衬垫氧化层12和衬底11进行刻蚀，直至在衬底11中刻蚀出浅沟槽14。

之后，参见图1B，在硬掩膜层13、浅沟槽14的侧壁和浅沟槽14的底面上生长一层薄的氧化膜15，再淀积氧化层16填充浅沟槽14，淀积氧化层16的工艺例如采用高密度等离子体化学气相淀积(High Density Plasma ChemicalVapor Deposition，HDPCVD)工艺，氧化膜15的材料和氧化层16的材料通常都为二氧化硅。

参见图1C，通过机械化学平坦化(chemical mechanical planarization，CMP)技术抛光硬掩膜层13表面上的氧化层16和氧化膜15，直至露出硬掩膜层13，在机械化学平坦化过程中，填入浅沟槽14中的氧化层16的表面也被抛光掉一层。

参见图1D(由于氧化膜15和氧化层16的材料相同，在图1D中不再区分这两层，统一用绝缘隔离层17表示)，接着去除硬掩膜层13，去除硬掩膜层13的工艺例如采用湿法刻蚀，去除硬掩膜层13的过程中，浅沟槽14中的绝缘隔离层17和硬掩膜层13底下的衬垫氧化层12均不与用于去除硬掩膜层13的化学物反应，硬掩膜层13被完全去除掉后，衬垫氧化层12的表面与浅沟槽14中的绝缘隔离层17的表面形成一个“凸台”结构，且浅沟槽14中的绝缘隔离层17的表面略高于衬垫氧化层12的表面。

之后，参见图1E，去除衬垫氧化层12，完成浅槽隔离结构的制作。

从图1E可看出，该浅沟槽的顶角(top corner)18是尖的，尖角18处容易产生漏电流，从而增加了有源区之间漏电的机会，严重影响了半导体器件的电学性能，降低了器件的可靠性。有鉴于此，需要一种新的浅槽隔离结构制作方法，以解决上述顶部尖角的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种浅槽隔离结构的制作方法，能使浅沟槽的顶角充分圆滑化，从而有效阻止有源区之间的漏电。

为了达到上述的目的，本发明提供一种浅槽隔离结构的制作方法，其包括以下步骤：在衬底的表面上依次形成衬垫氧化层和硬掩膜层；依次刻蚀衬垫氧化层和硬掩膜层以形成一开口；在所述硬掩膜层的表面以及所述开口内淀积氧化层；通过刻蚀去除硬掩膜层表面的氧化层和衬底表面的部分氧化层，在所述开口的两侧形成自对准侧墙；以所述自对准侧墙为掩蔽，在衬底中刻蚀出浅沟槽；去除所述自对准侧墙，使所述浅沟槽的顶部尖角得以充分暴露；在所述浅沟槽内生成线性氧化物，使所述浅沟槽的顶部尖角在这个过程中得以被充分圆化；在所述浅沟槽内填充绝缘介质；去除硬掩膜层和衬垫氧化层，形成浅槽隔离结构。

上述浅槽隔离结构的制作方法，其中，所述硬掩膜层为氮化硅层。

上述浅槽隔离结构的制作方法，其中，在硬掩膜层的表面以及开口内淀积的氧化层为二氧化硅，该二氧化硅的厚度为500埃～1000埃。

上述浅槽隔离结构的制作方法，其中，采用各项异性的干法刻蚀去除氧化层，在所述开口的两侧形成自对准侧墙，该干法刻蚀的纵向刻蚀速率比横向刻蚀速率大。

上述浅槽隔离结构的制作方法，其中，采用各项同性湿法刻蚀去除自对准侧墙。

上述浅槽隔离结构的制作方法，其中，采用干氧化在所述浅沟槽内生成线性氧化物。

本发明的浅槽隔离结构的制作方法与现有技术相比，增加了形成自对准侧墙的步骤，通过以上述侧墙为掩蔽刻蚀出浅沟槽，再去除侧墙，使得STI浅沟槽的顶部尖角得以充分裸露出来，有利于后续STI浅沟槽的顶角圆滑化；通过采用干氧化生长线性氧化层，使STI浅沟槽的顶部尖角充分圆滑化，降低了半导体器件有源区之间漏电机会，提高了半导体器件的电学性能，从而满足半导体器件关键尺寸不断缩小所带来的技术要求。

附图说明

本发明的浅槽隔离结构的制作方法由以下的实施例及附图给出。

图1A～图1E是现有技术浅槽隔离结构的制作方法各步骤的截面结构示意图。

图2A～图2K是本发明浅槽隔离结构的制作方法各步骤的截面结构示意图。