[发明专利]一种制作浅槽隔离结构的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制作领域，特别涉及一种制作浅槽隔离结构的方法。

背景技术

目前，在半导体器件的制作过程中，包括半导体衬底上制作浅槽隔离（STI，Shallow Trench Isolation）结构，STI结构的制作工艺就是在衬底上制作的晶体管有源区之间隔离区的一种工艺。

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

步骤101、在半导体器件的衬底10上刻蚀，得到STI槽20，如图2a所示；

在本步骤之前，半导体器件的衬底10上已经采用N型掺杂物和P掺杂物进行双阱掺杂工艺，定义了有源区域，STI槽20刻蚀在有源区域之间，作为隔离；

在本步骤中，在衬底10上形成有源区之后，进行STI槽20的刻蚀之前，还需要在衬底10表面依次沉积隔离氧化垫101及沉积阻挡氮化物层102，其中，隔离氧化垫101用于保护后续有源区在去掉氮化物层的过程中免受化学污染，阻挡氮化物层102用于在后续STI填充物的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，STI槽20刻蚀的过程为：在半导体器件的衬底10表面（也就是氮化物层表面）旋涂光刻胶层，然后采用具有STI槽20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，对半导体器件的衬底10进行刻蚀，得到STI槽20，刻蚀后去除剩余的光刻胶层；

在本步骤中，STI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，STI槽20的深宽比也越来越大；

步骤102、在STI槽20热生长衬垫氧化硅层30，如图2b所示；

在本步骤中，热生长衬垫氧化硅层30的过程为：将具有STI槽20的半导体器件放入高温氧化设备，然后在该设备中通入氧气，在STI槽20的底部和侧壁上生长一层50～300埃的衬垫氧化硅层30。该衬垫氧化硅层30可以在后续沉积氧化层40时阻止沉积的氧化层40中的氧分子向衬底10的有源区的扩散；

步骤103、在衬垫氧化硅层30上采用高密度等离子体化学气相沉积（HDPCVD）沉积二氧化硅层40，填充满STI槽20，如图2c所示；

在本步骤中，HDPCVD就是使得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，其主要可以在300摄氏度～400摄氏度较低的沉积温度下，填充STI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；

步骤104、对半导体器件的衬底10表面进行干法刻蚀，去除阻挡氮化物层102和隔离氧化垫101，在半导体器件的衬底10上得到STI结构50，如图2d所示。

这样，就在半导体器件的衬底上得到了STI结构。

图1中的步骤103中，沉积二氧化硅层采用HDPCVD方式，该方式实际上就是CVD方式和溅射离子方式同时进行，采用CVD方式，STI沟槽侧墙的二氧化硅生成快于STI沟槽底部的二氧化硅生长，会导致STI沟槽的瓶颈结构，如图3中的左边图所示，采用溅射离子方式，抵消STI沟槽侧墙的二氧化硅生成快于STI沟槽底部的二氧化硅生长的影响，使得STI沟槽的底部及半导体衬底表面的溅射速度高于STI沟槽侧墙的溅射速度，形成帽状结构，如图3中的中间图所示。将这两张图合并，形成的STI结构如图3中的右边图所示，也就是形成了帽状结构，得到的STI结构高宽比比较小，无法高于4比1，没有将STI沟槽填充满。产生缝隙，导致后续制造的器件失效。

随着半导体器件的发展，半导体器件的特征尺寸（CD）越来越小，对STI结构的高宽比要求也越来越高，为了克服图3所述的STI结构缺陷，可以采用质量比较轻的元素作为溅射气体，用来减少STI沟槽的侧壁增长速度，比如溅射气体逐渐由氩气（Ar）到氧气（O2），再到氦气（He），最后到氢气（H2）的过渡。即使这样，只是对形成的帽状结构有改善，但是仍然出现帽状结构，且无法将STI沟槽填充满，产生缝隙，使得最终形成的STI结构的高宽比达不到要求且所制作的器件容易失效。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种制作浅槽隔离结构的方法，该方法能够提高所形成的STI结构的高宽比。

本发明的技术方案是这样实现的：