[发明专利]FDSOI工艺中浅沟槽隔离结构的形成方法

说明书

本发明公开了一种FDSOI工艺中浅沟槽隔离结构的形成方法，包括步骤：步骤一、提供FDSOI衬底结构，在顶层硅表面形成衬垫氧化层和第一氮化硅层；步骤二、光刻定义出浅沟槽的形成区域，将浅沟槽的形成区域的硬掩模层打开并以硬掩模层为掩模依次对顶层硅、埋氧层和体硅层进行刻蚀形成浅沟槽；步骤三、进行预清洗，控制预清洗中的HF溶液的稀释度和HF溶液的清洗时间减少浅沟槽边缘处的顶层硅的突出量；步骤四、采用原子层沉积工艺进行线性氧化层的生长；步骤五、采用HARP工艺对浅沟槽的进行氧化层填充。本发明能减少线性氧化层生长过程中对顶层硅的消耗量，从而能提升器件的电学性能并使器件的电学性能达到要求值。

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别涉及一种全耗尽型绝缘体上硅(Fully Depleted Silicon On Insulator,FDSOI)工艺中浅沟槽隔离的制造方法。

背景技术

为满足集成电路制造中半导体器件尺寸按比例不断缩小的要求，除了采用三维立体结构，平面型FDSOI提供了另一种有效的技术解决方案。基于FDSOI工艺的典型特点是其使用的晶圆具有一层埋氧化硅(buried oxide,BOX)和一层超薄绝缘体上硅,在本申请中，晶圆通常由硅衬低组成，将硅衬底称为体硅，埋氧化硅层形成与体硅的表面，在埋氧化硅层表面形成的超薄硅即SOI称为顶层硅。在FDSOI中的超薄的顶层硅中形成超薄晶体管能很好地控制短沟道效应，进而可以降低供电电压；由于埋氧化硅层的存在，可以通过改变体偏压(body bias)进行阈值电压的调制；另外，基于FDSOI工艺可以直接沿用体CMOS的设计架构。

通常在22nm及以下FDSOI工艺制程中，最小有源区(AA)宽度在80nm左右，有源区的顶层硅的厚度为6nm左右。此时由此可知，有源区的顶层硅的宽度为80nm而厚度仅为6nm，具有宽度短且厚度超薄的特征。AA区域的顶层硅的损耗会极大地影响形成器件的电学性能。在传统28nm工艺节点，浅沟道隔离也即浅沟槽隔离(STI)形成过程中，在形成浅沟道的线性氧化过程(Liner Oxidation)之前会进行预清洗处理，预清洗通常采用湿法处理。湿法处理时稀氢氟酸(HF)会造成衬垫氧化层(pad oxide)和BOX的过度损耗，此时AA区域边缘的顶层硅会暴露出来。在预清洗处理完之后再进行后续Liner Oxidation的生长，现有技术中通常采用现场水汽生成(In-Situ Steam Generation，ISSG)等高温氧化技术来LinerOxidation，暴露的顶层硅会在形成Liner Oxidation的过程中一起被氧化，造成AA区域边缘的顶层硅的损耗；其中ISSG通常也翻译成原位水汽生成或原位蒸汽生成等。在极小的器件尺度下，由于有源区的宽度和厚度的尺寸本来就很小，AA区域边缘的顶层硅的损耗的量的尺寸相对于有源区的宽度和厚度来说不可忽略，故会对器件电性造成很大不利影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种FDSOI工艺中浅沟槽隔离结构的形成方法，能减少有源区边缘的顶层硅的损耗量，提高器件的电学性能。

为解决上述技术问题，本发明提供的FDSOI工艺中浅沟槽隔离结构的形成方法包括如下步骤：

步骤一、提供一FDSOI衬底结构，所述FDSOI衬底包括体硅层，埋氧层和顶层硅，所述埋氧层形成于所述体硅层表面，所述顶层硅形成于所述埋氧层表面；在所述顶层硅表面形成由衬垫氧化层和第一氮化硅层叠加而成的硬掩模层。

步骤二、光刻定义出浅沟槽的形成区域，所述浅沟槽之外的区域为有源区；将所述浅沟槽的形成区域的所述第一氮化硅层和所述衬垫氧化层打开，以打开后的所述硬掩模层为掩模依次对所述顶层硅、所述埋氧层和所述体硅层进行刻蚀形成所述浅沟槽。

步骤三、进行形成线性氧化层之前的预清洗，所述预清洗中包括采用HF溶液去除所述浅沟槽表面的氧化膜的工艺，控制所述HF溶液的稀释度和所述HF溶液的清洗时间使得在保证去除所述浅沟槽表面的氧化膜的条件下减少对所述衬垫氧化层和所述埋氧化层的消耗量，从而减少所述浅沟槽边缘处的所述顶层硅的突出量。