[发明专利]半导体器件浅沟隔离结构的制作方法

说明书

所技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种半导体器件浅沟隔离(STI)结构的制作方法。

所背景技术

在半导体器件的制作工艺中，包括有源区之间隔离的制作工艺，隔离工艺通过浅沟隔离结构完成。浅沟隔离结构的制作方法主要分为三个步骤进行：浅沟刻蚀、氧化物填充及氧化物平坦化，以下对现有制作浅沟隔离的方法进行详细说明。

图1为现有技术提供的制作浅沟隔离的方法流程图，结合图2a～图2d所示的浅沟隔离制作剖面示意图进行说明，其具体步骤为：

步骤101、在硅衬底10上进行浅沟隔离槽的刻蚀，得到浅沟隔离槽20，浅沟槽之间定义有源区的位置，如图2a所示；

在本步骤中，在进行浅沟隔离刻蚀之前，还需要在衬底10表面依次热氧化生长铺垫氧化硅层及沉积氮化硅层，其中，铺垫氧化硅层用于消除氮化硅与硅衬底之间的应力及保护有源区在后续去除氮化硅层的过程中免受化学污染，氮化硅层用于在后续浅沟隔离氧化物沉积过程中保护有源区及在后续化学机械抛光过程中充当抛光的阻挡材料；

在本步骤中，浅沟隔离槽刻蚀的过程为：在硅衬底10表面(也就是氮化硅层表面)旋涂光刻胶层，然后采用具有浅沟隔离槽图形的掩膜板对光刻胶层进行曝光后再显影，得到图案化的光刻胶层，最后，以图案化的光刻胶层为掩膜，对硅衬底10进行刻蚀，得到浅沟隔离槽20，刻蚀后去除剩余的光刻胶层；

在本步骤中，浅沟隔离槽20的深度根据制作需要确定，随着半导体器件的特征尺寸减小，浅沟隔离槽20的深宽比也越来越大；

步骤102、在浅沟隔离槽20热生长氧化硅层30，如图2b所示；

在本步骤中，热生长氧化硅层30的过程为：将具有浅沟隔离槽20的半导体器件10放入高温氧化炉管设备，然后在该设备中通入氧气，在浅沟隔离槽20的底部和侧壁上生长一层50～300埃的热氧化硅层30。该热氧化硅层30可以在后续沉积氧化硅层40时阻止沉积的氧化层40中的氧分子向硅衬底10的有源区扩散；

步骤103、在氧化硅层30及半导体器件的硅衬底10表面(也就是氮化硅层表面)上采用高密度等离子体化学气相沉积(HDPCVD)方法沉积厚氧化硅层40，填充满浅沟隔离槽20，如图2c所示；

在本步骤中，HDPCVD就是使等离子体在低压下以高密度混合气体的形式直接轰击在反应腔内的半导体器件表面，该工艺可以在较低的沉积温度(300摄氏度～400摄氏度)下，填充高深宽比的浅沟隔离槽20；

在本步骤中，HDPCVD包括两种或多种气体参与化学反应，氧气或臭氧经常与含硅气体，比如TEOS或SiH4混合，并伴有氩气(Ar)，通入放置有半导体器件的反应腔，为了得到高密度等离子体，对于0.18微米线宽的半导体器件，反应腔采用大约4000～4500瓦的射频功率，对于0.13微米线宽的半导体器件，反应腔采用大约7000～8000瓦的射频功率，用以提高其对浅沟隔离槽20的填充能力，防止出现孔洞；

步骤104、对半导体器件的硅衬底10表面进行化学机械抛光(CMP)处理，在半导体器件的硅衬底10上完成浅沟隔离结构50后，去除氮化硅层，如图2d所示。

这样，就在半导体器件的衬底上完成了浅沟隔离结构的制作工艺。

但是，采用上述工艺制作的浅沟隔离结构会导致隔离区底部有源区的损伤及晶格缺陷。其中晶格缺陷位于靠近浅沟隔离槽底部的有源区，因为应力或等离子体损伤而形成的晶格错位。如图3所示，图3为采用现有技术制作浅沟隔离而导致有源区出现晶格损伤及缺陷的剖面图，其中用矩形框定的区域就是有源区出现的晶格缺陷。半导体器件的有源区出现晶格缺陷会导致所制成的半导体器件静态电流增大，影响最终制成的半导体器件的性能。

所发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种半导体器件浅沟隔离结构的制作方法，该方法能够克服有源区损伤及晶格缺陷问题，提高了半导体器件的性能。

根据上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种半导体器件浅沟隔离结构的制作方法，该方法包括：

采用光刻工艺和刻蚀工艺在半导体器件的硅衬底上形成浅沟隔离槽；

在所述浅沟隔离槽表面采用热氧化方法生长一层热氧化硅层；

在所述热氧化硅层及硅衬底表面采用低压化学气相沉积LPCVD方法沉积一层氮化硅层；

在所述氮化硅层表面采用低压化学气相沉积方法沉积一层高温氧化硅HTO层；