[发明专利]具有内侧墙的浅槽填充方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造工艺，特别是涉及一种浅槽隔离工艺。

背景技术

浅槽隔离(STI)是一种常见工艺，包括浅槽刻蚀、填充、平坦化三个主要步骤。

然而在某些领域需要用到具有内侧墙结构的浅槽填充工艺，其现有做法包括如下步骤：

第1步，请参阅图1a，先在硅片10上刻蚀出沟槽11，再在沟槽11的侧壁和底部热氧化生长一层二氧化硅作为衬垫氧化层12。

其中刻蚀沟槽的步骤例如可与浅槽隔离工艺相同，具体包括：先在硅片表面热氧化生长一层二氧化硅作为隔离氧化层21，再在隔离氧化层之上淀积一层氮化硅掩蔽层20，接着采用光刻和刻蚀工艺在硅片10上刻蚀出沟槽11。

由于刻蚀沟槽的步骤中硅片表面具有氮化硅掩蔽层20，因此在热氧化生长步骤中，硅片表面不会生长氧化硅，只在沟槽11的侧壁和底部热氧化生长一层衬垫氧化层12。

所述衬垫氧化层12的厚度例如为热氧化生长工艺的温度例如为800～1150摄氏度。衬垫氧化层12用于修复浅沟槽刻蚀带来的刻蚀损伤，降低器件漏电的几率。

第2步，请参阅图1b，在整个硅片淀积一层非掺杂的二氧化硅13，例如可采用LPCVD(低压化学气相淀积)工艺，该层氧化硅13的厚度例如为由于其台阶覆盖率很好，因此其厚度在硅片的所有方向上较为一致。

第3步，请参阅图1c，对第2步淀积的氧化层13进行干法反刻(回刻)，刻蚀终止点为硅(在沟槽11底部的衬垫氧化层12之下为硅)或氮化硅20。

这一步结束后，沟槽11中就形成了内侧墙13a。但由于没有特别设计的阻挡层，因此刻蚀可能会导致将沟槽11底部的衬垫氧化层去除，甚至使沟槽11底部的硅有损伤，从而导致大的漏电，还可能在高温工艺后形成晶体缺陷导致器件失效。

这一步结束后，可以进行一些需要内侧墙13a支持的相关工艺。

第4步，请参阅图1d，采用湿法腐蚀工艺去除内侧墙13a。由于没有阻挡层，该步湿法腐蚀工艺也会把沟槽11侧壁的衬垫氧化层12去除。

第5步，请参阅图1e，在整个硅片淀积一层非掺杂的二氧化硅作为新的衬垫氧化层14。这一步例如可采用LPCVD工艺，该层氧化硅14的厚度例如为以保护硅表面不会受到等离子体轰击而导致损伤(后续对沟槽11填充二氧化硅采用高密度等离子体化学气相淀积HDPCVD工艺)。

第6步，请参阅图1f，在沟槽11中填充二氧化硅15，例如可采用HDPCVD(高密度等离子体化学气相淀积)工艺。在硅片10的表面和浅沟槽11的交界处(图中圆形虚线区域)的衬垫氧化层14受到等离子体轰击而成为一个薄弱部位，这是由于新的衬垫氧化层14是淀积工艺形成的，与热氧化生长工艺形成的二氧化硅相比质量较差，因而受到等离子体轰击时损伤较严重，对后续湿法腐蚀工艺的承受能力较差(后续去除氮化硅掩膜层20采用湿法腐蚀工艺)。

第7步，请参阅图1g，先去除氮化硅掩膜层20，再在硅片10的表面形成金属硅化物16。

其中去除氮化硅掩膜层20例如可采用湿法腐蚀工艺，该湿法腐蚀工艺同时也将氮化硅掩模层20下方的隔离氧化层21去除掉。

其中在硅片10的表面形成金属硅化物16包括：先把难熔金属淀积在硅片10的表面，接着进行高温退火处理以形成金属硅化物16。

这一步中，对氮化硅掩膜层20采用的湿法腐蚀工艺也会腐蚀新的衬垫氧化层14，从而在硅片10的表面和浅沟槽11的交界处(图中圆形虚线区域)，新的衬垫氧化层14会具有较大损伤，导致较大的结刺穿风险以及漏电水平。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新的具有内侧墙的浅槽填充方法，可以减小在硅片表面和沟槽交界处出现的结刺穿风险以及漏电水平。

为解决上述技术问题，本发明具有内侧墙的浅槽填充方法包括如下步骤：

第1步，先在硅片上刻蚀出沟槽，再在整个硅片淀积一层非掺杂的二氧化硅作为衬垫氧化层；

第2步，在整个硅片淀积一层高n型掺杂的二氧化硅；

第3步，对第2步淀积的高n型掺杂的二氧化硅进行干法反刻，刻蚀终止点为第1步淀积的衬垫氧化层；

这一步结束后，沟槽中就形成了内侧墙；

第4步，采用湿法腐蚀工艺去除内侧墙，该步湿法腐蚀工艺也会把沟槽侧壁和底部以及氮化硅掩蔽层侧面和顶面的衬垫氧化层去除；

第5步，在整个硅片暴露出硅的区域热氧化生长一层二氧化硅作为新的衬垫氧化层；

第6步，在沟槽中填充二氧化硅；