[实用新型]隔离沟槽的填充设备及隔离沟槽的填充结构

说明书

技术领域

本实用新型属于半导体制程技术领域，具体的涉及一种隔离沟槽的填充设备，还涉及一种隔离沟槽的填充结构。

背景技术

随着IC器件的高密度化和微细化，半导体器件有源区之间均采用浅沟槽隔离(shallow trench isolation，STI)结构进行隔离和绝缘。STI隔离结构的形成首先在衬底表面形成衬垫氧化层(pad oxide)和氮化硅层，然后刻蚀氮硅、衬垫氧化层和衬底形成沟槽；接着在沟槽侧壁和底部形成衬垫氧化层，再利用化学气相淀积(CVD)在浅沟槽中填入绝缘介质，例如氧化硅，达到隔离的目的，可以减少电极间的漏电流，承受更大的击穿电压。在填入绝缘介质之后，利用化学机械研磨(CMP)的方法研磨上述填充的绝缘物质使沟槽表面平坦化。

然而，在器件特征尺寸进几十纳米及以下工艺节点后，隔离沟槽的深宽比 (Aspect Rate)通常增加。对于高深宽比的沟槽，在填充绝缘介质的制程中，隔离沟槽中容易形成空洞，导致导线之间的隔离效果较差，导线漏电流增加，击穿电压增加。

为了避免空洞的形成，现有技术中通常是在等离子反应室内交替进行淀积- 刻蚀-再淀积的工艺步骤对沟槽进行填充，然而，这种填充方法工艺步骤繁琐，两次沉积导致成本增加。因此，如果有效的减少隔离沟槽中的空洞，减少填充步骤，降低成本是本领域技术人员急需要解决的技术问题。

在背景技术中公开的上述信息仅用于加强对本实用新型的背景的理解，因此其可能包含没有形成为本领域普通技术人员所知晓的现有技术的信息。

实用新型内容

有鉴于此，本申请实施例希望提供一种，以至少解决现有技术中存在的问题。

本申请实施例的技术方案是这样实现的，根据本申请的一个实施例，提供了一种隔离沟槽的填充设备，包括：

旋涂单元，用于旋涂形成绝缘介质前驱物至晶圆表面，以填充所述晶圆的隔离沟槽；

烘烤加热单元，与所述旋涂单元连接，用于对旋涂后的所述晶圆进行烘烤；

退火冷却单元，与所述烘烤加热单元连接，用于对烘烤后的所述晶圆进行退火；

化学过滤器，至少与所述烘烤加热单元连接，用于去除所述烘烤加热单元中的杂质气体；

其中，所述旋涂单元、所述烘烤加热单元和所述退火冷却单元组建成于一介质旋转涂布装置中，所述化学过滤器包括臭氧去除装置，所述介质旋转涂布装置经由所述化学过滤器提供臭氧阻隔(O₃free)环境。

优选的，在上述隔离沟槽的填充设备中，所述介质旋转涂布装置还包括：

一预冷却单元，与所述旋涂单元连接，以对所述晶圆进行旋涂前预冷却。

优选的，在上述隔离沟槽的填充设备中，所述介质旋转涂布装置还包括用于传送所述晶圆的输送单元，位于所述臭氧阻隔环境中。

优选的，在上述隔离沟槽的填充设备中，所述输送单元顺次连接所述预冷却单元、所述旋涂单元、所述烘烤加热单元和所述退火冷却单元。

优选的，在上述隔离沟槽的填充设备中，所述化学过滤器还连接至所述旋涂单元和所述退火冷却单元其中之一。

本实用新型还提供了一种隔离沟槽的填充结构，包括：

表面刻蚀有隔离沟槽的晶圆；以及，

绝缘介质，填充所述隔离沟槽，所述绝缘介质以旋涂方式由形成于所述晶圆表面的绝缘介质前驱物经氧化反应而转变成；

其中，所述绝缘介质填满所述隔离沟槽且其内部无气泡产生，并且所述绝缘介质前驱物在所述隔离沟槽中的转换效率在90％以上。

优选的，在上述隔离沟槽的填充结构中，所述绝缘介质包含二氧化硅，残留在所述隔离沟槽中的所述绝缘介质前驱物包含聚硅氮烷。

优选的，在上述隔离沟槽的填充结构中，所述隔离沟槽的深宽比范围为 5～20，包括端点值。

优选的，在上述隔离沟槽的填充结构中，所述隔离沟槽界定所述晶圆的表面包含多个有源区。

优选的，在上述隔离沟槽的填充结构中，还包括介电内衬，形成于所述隔离沟槽内，用于连接所述绝缘介质。

优选的，在上述隔离沟槽的填充结构中，所述绝缘介质前驱物在所述隔离沟槽中的转换效率介于95％～99.9％之间。