專利名稱：淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導體制造技術(shù)，尤其涉及一種淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法。
背景技術(shù)：
淺槽隔離(shallow trench isolation, STI )是在村底(substrate)上 制作晶體管有源區(qū)之間隔離區(qū)的一種工藝。
現(xiàn)有技術(shù)中淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法是參見圖1A,在襯底ll上生長一層 襯墊氧化層12 (pad oxide),在村墊氧化層12上淀積》更掩膜層(hard mask) 13，通過光刻制作出圖形，然后通過干刻蝕(dry etch)依次對硬掩膜層13、 襯墊氧化層12和襯底11進行刻蝕，直至在襯底11中刻蝕出淺溝槽14。
之后，參見圖1B，在硬掩膜層13、淺溝槽14的側(cè)壁和淺溝槽14的底面上 生長一層薄的氧化膜15，再淀積氧化層16填充淺溝槽14，淀積氧化層16的工 藝例如采用高密度等離子體化學氣相淀積(High Density Plasma Chemical Vapor D印osition， HDPCVD)工藝，氧化膜15的材料和氧化層16的材料通常 都為二氧化硅。
參見圖1C,通過機械化學平坦化(chemical mechanical planarization， CMP )技術(shù)拋光硬掩膜層13表面上的氧化層16和氧化膜15，直至露出硬掩膜層 13,在機械化學平坦化過程中，填入淺溝槽14中的氧化層16的表面也被拋光 掉一層。
參見圖1D(由于氧化膜15和氧化層16的材料相同，在圖ID中不再區(qū)分這 兩層，統(tǒng)一用絕緣隔離層17表示)，接著去除硬掩膜層13,去除硬掩膜層13的 工藝例如采用濕法刻蝕，去除硬掩膜層13的過程中，淺溝槽14中的絕緣隔離 層17和硬掩膜層13底下的襯墊氧化層12均不與用于去除硬掩膜層13的化學 物反應，硬掩膜層13被完全去除掉后，襯墊氧化層12的表面與淺溝槽14中的 絕緣隔離層17的表面形成一個"凸臺"結(jié)構(gòu)，且淺溝槽14中的絕緣隔離層17的表面略高于村墊氧化層12的表面。
之后，參見圖1E,去除襯墊氧化層12,完成淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作。
從圖1E可看出，該淺溝槽的頂角(top corner) 18是尖的，尖角18處容
易產(chǎn)生漏電流，從而增加了有源區(qū)之間漏電的機會，嚴重影響了半導體器件的
電學性能，降低了器件的可靠性。有鑒于此，需要一種新的淺槽隔離結(jié)構(gòu)制作
方法，以解決上述頂部尖角的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，能使淺溝槽的頂角 充分圓滑化，從而有效阻止有源區(qū)之間的漏電。
為了達到上述的目的，本發(fā)明提供一種淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其包括 以下步驟在村底的表面上依次形成襯墊氧化層和硬掩膜層；依次刻蝕襯墊氧 化層和硬掩膜層以形成一開口 ；在所述硬掩膜層的表面以及所述開口內(nèi)淀積氧 化層；通過刻蝕去除硬掩膜層表面的氧化層和襯底表面的部分氧化層，在所述 開口的兩側(cè)形成自對準側(cè)墻；以所述自對準側(cè)墻為掩蔽，在襯底中刻蝕出淺溝 槽；去除所述自對準側(cè)墻，使所述淺溝槽的頂部尖角得以充分暴露；在所述淺 溝槽內(nèi)生成線性氧化物，使所述淺溝槽的頂部尖角在這個過程中得以被充分圓 化；在所述淺溝槽內(nèi)填充絕緣介質(zhì)；去除硬掩膜層和襯墊氧化層，形成淺槽隔 離結(jié)構(gòu)。
上述淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其中，所述硬掩膜層為氮化硅層。 上述淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其中，在石更掩膜層的表面以及開口內(nèi)淀積
的氧化層為二氧化硅，該二氧化硅的厚度為500埃~ 1000埃。
上述淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其中，采用各項異性的干法刻蝕去除氧化
層，在所述開口的兩側(cè)形成自對準側(cè)墻，該千法刻蝕的縱向刻蝕速率比橫向刻
蝕速率大。
上述淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其中，采用各項同性濕法刻蝕去除自對準 側(cè)墻。
上述淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其中，采用干氧化在所述淺溝槽內(nèi)生成線 性氧化物。
4本發(fā)明的淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，增加了形成自對準側(cè)
墻的步驟，通過以上述側(cè)墻為掩蔽刻蝕出淺溝槽，再去除側(cè)墻，使得STI淺溝 槽的頂部尖角得以充分棵露出來，有利于后續(xù)STI淺溝槽的頂角圓滑化；通過 采用干氧化生長線性氧化層，使STI淺溝槽的頂部尖角充分圓滑化，降低了半 導體器件有源區(qū)之間漏電機會，提高了半導體器件的電學性能，從而滿足半導 體器件關(guān)鍵尺寸不斷縮小所帶來的技術(shù)要求。
本發(fā)明的淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法由以下的實施例及附圖給出。
圖1A 圖1E是現(xiàn)有技術(shù)淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法各步驟的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2A 圖2K是本發(fā)明淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法各步驟的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
以下將結(jié)合圖2A-圖2K對本發(fā)明的淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法作進一步的詳 細描述。
現(xiàn)以一具體實施例詳細說明本發(fā)明的淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法。 本發(fā)明淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法包括以下步驟
步驟1,在村底2的表面上依次形成襯墊氧化層41和石更掩膜層(hard mask ) 42，如圖2A所示；
所述襯墊氧化層41通常是采用熱氧化工藝形成的氧化硅層或者采用高密度 等離子體化學氣相沉積(High Density Plasma Chemical Vapor D印osition， HDPCVD)工藝形成的氧化硅層，所述硬掩膜層例如是采用化學氣相沉積工藝形 成的氮化硅層；
步驟2，去除STI淺溝槽所對應的區(qū)域上的襯墊氧化層41和硬掩膜層42， 在該區(qū)域上形成一開口 51，如圖2B所示； 該步驟的工藝通常采用干法刻蝕；
步驟3，在硬掩膜層42的表面以及開口 51內(nèi)(開口 51的兩側(cè)壁及開口 51 的底面上)淀積氧化層43，如圖2C所示；所述氧化層43為二氧化硅；
該步驟采用低壓化學氣相淀積方法制備二氧化硅，具體做法是低壓650 ~ 750。C下，熱分解正石圭酸乙酯TEOS;
所述氧化層43的厚度約為500埃~ 1000埃；
步驟4,去除氧化層43,直至露出硬掩膜層42和襯底2，在所述開口 51的 兩側(cè)形成自對準側(cè)墻52 (self-aligned spacer),如圖2D所示；
去除氧化層43的工藝例如采用各項異性的干法刻蝕，且縱向刻蝕速率比橫 向刻蝕速率大，因此，當硬掩膜層42的表面和開口 51的底面上的氧化層43被 完全刻蝕掉時，開口 51的兩側(cè)壁的氧化層43沒有^f皮完全刻蝕掉，在開口 51的 兩側(cè)形成自對準側(cè)墻52,該自對準側(cè)墻52用作下一步驟STI淺溝槽刻蝕的掩膜 層；
步驟5，以步驟4形成的自對準側(cè)墻52為掩蔽，在襯底2中刻蝕出STI淺 溝槽3,如圖2E所示；
刻蝕出STI淺溝槽3的工藝通常采用干法刻蝕；
步驟6，去除自對準側(cè)墻52,使得淺溝槽3的頂部尖角32得以充分暴露， 如圖2F所示;
該步驟中采用各項同性濕法刻蝕去除自對準側(cè)墻52,由于濕法刻蝕具有橫 向腐蝕作用，因此在去除自對準側(cè)墻52的同時，部分襯墊氧化層41也被橫向 刻蝕掉，從而在開口 51兩側(cè)、硬掩膜層42與襯底2之間各形成一底切(undercut) 31;
步驟7,在所述淺溝槽3內(nèi)及上述底切31的位置生成線性氧化物33，使得 暴露出的淺溝槽3頂角32在這個過程中得以被充分圓化，如圖2G所示；
生成線性氧化層33的工藝例如干氧化生長線性氧4乜層，該線性氧化層33 圓滑化(corner rounding) STI淺溝槽3的頂角32,且填充至底切31的位置， 與襯墊氧化層41連接，
步驟8，淀積絕緣介質(zhì)填充STI淺溝槽3,該絕緣介質(zhì)層44填充STI淺溝 槽3且覆蓋在硬掩膜層42表面上，如圖2H所示；
所述絕緣介質(zhì)可以為二氧化硅；
淀積絕緣介質(zhì)的工藝例如采用高密度等離子體化學氣相淀積(HDPCVD)工步驟9,采用積4成化學平坦化技術(shù)拋光步驟8淀積的絕緣介質(zhì)層44,直至 露出硬掩膜層42，如圖21所示；
步驟IO,去除硬掩膜層42,如圖2J所示；
該步驟的工藝通常采用濕法刻蝕，在熱磷酸槽內(nèi)去除氮化物42;
步驟ll，去除襯墊2上的襯墊氧化層41，形成具有圓滑化頂角的淺槽隔離 結(jié)構(gòu)，如圖2K所示；
該步驟的工藝通常采用濕法刻蝕。
權(quán)利要求
1、一種淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，包括以下步驟在襯底的表面上依次形成襯墊氧化層和硬掩膜層；依次刻蝕襯墊氧化層和硬掩膜層以形成一開口；在所述硬掩膜層的表面以及所述開口內(nèi)淀積氧化層；通過刻蝕去除硬掩膜層表面的氧化層和襯底表面的部分氧化層，在所述開口的兩側(cè)形成自對準側(cè)墻；以所述自對準側(cè)墻為掩蔽，在襯底中刻蝕出淺溝槽；去除所述自對準側(cè)墻，使所述淺溝槽的頂部尖角得以充分暴露；在所述淺溝槽內(nèi)生成線性氧化物，使所述淺溝槽的頂部尖角在這個過程中得以被充分圓化；在所述淺溝槽內(nèi)填充絕緣介質(zhì)；去除所述硬掩膜層和襯墊氧化層，形成淺槽隔離結(jié)構(gòu)。
2、 如權(quán)利要求l所述的淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述硬掩膜層為氮化硅層。
3、 如權(quán)利要求l所述的淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，在所述硬掩膜層的表面以及所述開口內(nèi)淀積的氧化層為二氧化硅，該二氧化硅的厚度為500埃 1000埃。
4、 如權(quán)利要求l所述的淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，采用各項異性的干法刻蝕去除氧^f乜層，在所述開口的兩側(cè)形成自對準側(cè)墻，該干法刻蝕的縱向刻蝕速率比橫向刻蝕速率大。
5、 如權(quán)利要求l所述的淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，采用各項同性濕法刻蝕去除自對準側(cè)墻。
6、 如權(quán)利要求l所述的淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，采用千氧化在所述淺溝槽內(nèi)生成線性氧化物。
全文摘要
本發(fā)明的淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法包括以下步驟在襯底的表面上依次形成襯墊氧化層和硬掩膜層；依次刻蝕襯墊氧化層和硬掩膜層以形成一開口；在硬掩膜層的表面以及所述開口內(nèi)淀積氧化層；通過刻蝕去除硬掩膜層表面的氧化層和襯底表面的部分氧化層，在所述開口的兩側(cè)形成自對準側(cè)墻；以所述自對準側(cè)墻為掩蔽，在襯底中刻蝕出淺溝槽；去除所述自對準側(cè)墻，使所述淺溝槽的頂部尖角得以充分暴露；在所述淺溝槽內(nèi)生成線性氧化物，使所述淺溝槽的頂部尖角在這個過程中得以被充分圓化；在所述淺溝槽內(nèi)填充絕緣介質(zhì)；去除所述硬掩膜層和襯墊氧化層，形成淺槽隔離結(jié)構(gòu)。采用本發(fā)明的方法可以在淺槽隔離結(jié)構(gòu)頂部形成圓滑化的頂角，避免漏電流的產(chǎn)生。
文檔編號H01L21/70GK101673702SQ20091019612
公開日2010年3月17日 申請日期2009年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月22日
發(fā)明者亮 易 申請人:上海宏力半導體制造有限公司