一種形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的方法，包括：提供半導(dǎo)體襯底，在半導(dǎo)體襯底上形成具有多個(gè)淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)圖案的硬掩膜層；在半導(dǎo)體襯底中形成多個(gè)淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)；去除部分硬掩膜層；對(duì)多個(gè)淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)高出硬掩膜層的部分實(shí)施氧等離子體處理；執(zhí)行退火處理，以在多個(gè)淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)高出半導(dǎo)體襯底的部分的頂部及側(cè)壁區(qū)域形成致密氧化物層；以及去除剩余的硬掩膜層。根據(jù)本發(fā)明，由于所有的致密氧化物層具有更強(qiáng)的耐腐蝕性且具有相同的質(zhì)量特性，在半導(dǎo)體襯底上形成柵極介電層之前，實(shí)施的濕法清洗所使用的DHF對(duì)形成在半導(dǎo)體襯底上的所有淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的腐蝕效果都得到了較好的抑制，因此，不會(huì)造成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的高度的不一致。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造工藝，具體而言涉及一種形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體制造工藝中，所形成的淺溝槽隔離(STI)結(jié)構(gòu)的性能對(duì)于最后形成的半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能而言至關(guān)重要。形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)時(shí)在所述溝槽中填充的材料通常采用HARP (—種氧化物)，由于實(shí)施所述填充的過(guò)程中存在負(fù)載效應(yīng)(loading effect),因此，在半導(dǎo)體襯底的不同區(qū)域形成的所述溝槽中填充的HARP的質(zhì)量存在差異，導(dǎo)致后續(xù)實(shí)施的濕法清洗過(guò)程所使用的清洗液，例如稀釋的氫氟酸(DHF)，對(duì)位于半導(dǎo)體襯底的不同區(qū)域的由HARP構(gòu)成的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的濕法刻蝕速率(WER)存在差異，進(jìn)而造成形成在半導(dǎo)體襯底的不同區(qū)域的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的高度的不同。
[0003]如圖1所示，位于半導(dǎo)體襯底100的形成器件密度較大的區(qū)域的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)101的高度低于位于半導(dǎo)體襯底100的形成器件密度較小的區(qū)域的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)102的高度。這是因?yàn)?，在半?dǎo)體襯底100的形成器件密度較大的區(qū)域形成的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)101的寬度的特征尺寸小于在半導(dǎo)體襯底100的形成器件密度較小的區(qū)域形成的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)102的寬度的特征尺寸，導(dǎo)致形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)101所需填充的HARP相比形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)102所需填充的HARP具有更為顯著的負(fù)載效應(yīng)；在后續(xù)實(shí)施的濕法清洗過(guò)程中，相對(duì)于構(gòu)成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)102的HARP，所使用的清洗液DHF對(duì)構(gòu)成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)101的HARP具有更高數(shù)值的WER。
[0004]由于形成在半導(dǎo)體襯底的不同區(qū)域的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的高度不一致，導(dǎo)致后續(xù)在半導(dǎo)體襯底上形成柵極介電層和柵極材料層以后，由柵極介電層和柵極材料層構(gòu)成的柵極結(jié)構(gòu)的高度也不一致，進(jìn)而造成形成在半導(dǎo)體襯底的不同區(qū)域的器件的電學(xué)性能的差異。
[0005]因此，需要提出一種方法，以解決上述問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的方法，包括:
[0007]提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成具有多個(gè)所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)圖案的硬掩膜層；
[0008]在所述半導(dǎo)體襯底中形成所述多個(gè)淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)；
[0009]去除部分所述硬掩膜層；
[0010]對(duì)所述多個(gè)淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)高出所述硬掩膜層的部分實(shí)施氧等離子體處理；
[0011]執(zhí)行退火處理，以在所述多個(gè)淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)高出所述半導(dǎo)體襯底的部分的頂部及側(cè)壁區(qū)域形成致密氧化物層；以及
[0012]去除剩余的所述硬掩膜層。
[0013]進(jìn)一步，所述多個(gè)淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的高度相同且寬度不同。
[0014]進(jìn)一步，所述硬掩膜層為氮化硅層。
[0015]進(jìn)一步，形成所述多個(gè)淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的步驟包括:以所述硬掩膜層為掩膜，在所述半導(dǎo)體襯底中蝕刻出用于形成所述多個(gè)淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的溝槽；在所述溝槽中及所述硬掩膜層上沉積隔離材料；執(zhí)行化學(xué)機(jī)械研磨工藝以研磨所述隔離材料，直至露出所述硬掩膜層。
[0016]進(jìn)一步，所述隔離材料為氧化物。
[0017]進(jìn)一步，所述隔離材料為HARP。
[0018]進(jìn)一步，在沉積所述隔離材料之后，還包括執(zhí)行離子注入和退火的步驟以在所述隔離材料中形成摻雜元素以及在所述形成有摻雜元素的隔離材料上沉積另一隔離材料的步驟。
[0019]進(jìn)一步，所述摻雜元素為氮。
[0020]進(jìn)一步，所述硬掩膜層的下方還形成有緩沖層，以釋放所述硬掩膜層和所述半導(dǎo)體襯底之間的應(yīng)力。
[0021]進(jìn)一步，所述緩沖層為薄層氧化物層。
[0022]進(jìn)一步，采用濕法刻蝕工藝實(shí)施所述硬掩膜層的去除。
[0023]進(jìn)一步，所述濕法刻蝕的腐蝕液為熱磷酸。
[0024]進(jìn)一步，在所述濕法刻蝕去除部分所述硬掩膜層之后，剩余的所述硬掩膜層的厚度為200-400埃。
[0025]進(jìn)一步，所述氧等離子體處理的氧等離子體源為O2或03。
[0026]進(jìn)一步，所述氧等離子體處理的工藝條件為:氣體流量為1000-5000sccm，壓力為2-10Torr，功率為 100-1000W，處理時(shí)間為 20_120s。
[0027]進(jìn)一步，所述退火的工藝條件為:在氮?dú)獾姆諊聦?shí)施所述退火，溫度為600-1000°C，持續(xù)時(shí)間為 30-90min。
[0028]進(jìn)一步，在所述去除剩余的所述硬掩膜層之后，還包括對(duì)所述半導(dǎo)體襯底及所述多個(gè)淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)實(shí)施濕法清洗的步驟。
[0029]進(jìn)一步，所述濕法清洗的清洗液為稀釋的氫氟酸。
[0030]進(jìn)一步，在所述濕法清洗之后，還包括在所述半導(dǎo)體襯底上形成柵極結(jié)構(gòu)的步驟。
[0031]進(jìn)一步，所述柵極結(jié)構(gòu)包括自下而上依次層疊的柵極介電層、柵極材料層和柵極硬掩蔽層。
[0032]根據(jù)本發(fā)明，淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)高出半導(dǎo)體襯底的部分的頂部及側(cè)壁區(qū)域形成有致密氧化物層，其相對(duì)于構(gòu)成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的隔離材料具有更強(qiáng)的耐腐蝕性。在半導(dǎo)體襯底上形成柵極介電層之前，實(shí)施的濕法清洗所使用的DHF對(duì)形成在半導(dǎo)體襯底上的所有淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的腐蝕效果都得到了較好的抑制，同時(shí)與DHF接觸的是具有相同質(zhì)量特性的致密氧化物層，而不是質(zhì)量存在差異的構(gòu)成位于半導(dǎo)體襯底不同區(qū)域的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的隔離材料，因此，不會(huì)造成形成在半導(dǎo)體襯底上的不同區(qū)域的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的高度的不一致。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0033]本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例及其描述，用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。
[0034]附圖中:
[0035]圖1為實(shí)施現(xiàn)有的形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的工藝時(shí)形成在半導(dǎo)體襯底的不同區(qū)域的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的高度不一致的示意性剖面圖；
[0036]圖2A-圖2E為根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的方法依次實(shí)施的步驟所分別獲得的器件的示意性剖面圖；
[0037]圖3為根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的方法形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0038]在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見(jiàn)的是，本發(fā)明可以無(wú)需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。
[0039]為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的步驟，以便闡釋本發(fā)明提出的形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的方法。顯然，本發(fā)明的施行并不限定于半導(dǎo)體領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習(xí)的特殊細(xì)節(jié)。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。
[0040]應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說(shuō)明書(shū)中使用術(shù)語(yǔ)“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除存在或附加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組合。
[0041][示例性實(shí)施例]
[0042]下面，參照?qǐng)D2A-圖2E和圖3來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的方法形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的詳細(xì)步驟。
[0043]參照?qǐng)D2A-圖2E，其中示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的方法依次實(shí)施的步驟所分別獲得的器件的示意性剖面圖。
[0044]首先，如圖2A所示，提供半導(dǎo)體襯底200，半導(dǎo)體襯底200的構(gòu)成材料可以采用未摻雜的單晶硅、摻雜有雜質(zhì)的單晶硅、絕緣體上硅(SOI )、絕緣體上層疊硅(SSOI)、絕緣體上層疊鍺化硅(S-SiGeOI)、絕緣體上鍺化硅(SiGeOI)以及絕緣體上鍺(GeOI)等。作為示例，在本實(shí)施例中，半導(dǎo)體襯底200的構(gòu)成材料選用單晶硅。
[0045]對(duì)于半導(dǎo)體襯底200而言，將要形成的器件密度較大的區(qū)域形成有淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)201，將要形成的器件密度較小的區(qū)域形成有淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)202。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知曉的是，半導(dǎo)體襯底200的將要形成器件的區(qū)域不限于兩個(gè)，在此為了簡(jiǎn)化，圖2A僅示出了半導(dǎo)體襯底200的將要形成器件的兩個(gè)不同的區(qū)域。淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)201和202是同步形成的，淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)201的寬度的特征尺寸小于淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)202的寬度的特征尺寸，淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)201的高度的特征尺寸與淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)202的高度的特征尺寸相同。半導(dǎo)體襯底200中還形成有各種阱(well)結(jié)構(gòu)，為了簡(jiǎn)化，圖示中予以省略。
[0046]在本發(fā)明的一個(gè)示范性實(shí)施例中，形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)201和202的工藝步驟包括:在半導(dǎo)體襯底200上形成硬掩膜層203，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟習(xí)的各種適宜的工藝技術(shù)形成硬掩膜層203，例如化學(xué)氣相沉積工藝，硬掩膜層203的材料優(yōu)選氮化硅；圖案化硬掩膜層203，以在硬掩膜層203中形成構(gòu)成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)201和202的圖案的開(kāi)口，該過(guò)程包括:在硬掩膜層203上形成具有淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)201和202的圖案的光刻膠層，以所述光刻膠層為掩膜，蝕刻硬掩膜層203直至露出半導(dǎo)體襯底200，采用灰化工藝去除所述光刻膠層；以圖案化的硬掩膜層203為掩膜，在半導(dǎo)體襯底200中蝕刻出用于形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)201和202的溝槽；在所述溝槽中以及硬掩膜層203上沉積隔離材料，所述隔離材料通常為氧化物，本實(shí)施例中，所述隔離材料為HARP ;執(zhí)行化學(xué)機(jī)械研磨工藝以研磨所述隔離材料，直至露出硬掩膜層203。
[0047]在本發(fā)明的另一個(gè)示范性實(shí)施例中，形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)201和202的工藝步驟包括:在半導(dǎo)體襯底200上形成硬掩膜層203，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟習(xí)的各種適宜的工藝技術(shù)形成硬掩膜層203，例如化學(xué)氣相沉積工藝，硬掩膜層203的材料優(yōu)選氮化硅；圖案化硬掩膜層203，以在硬掩膜層203中形成構(gòu)成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)201和202的圖案的開(kāi)口，該過(guò)程包括:在硬掩膜層203上形成具有淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)201和202的圖案的光刻膠層，以所述光刻膠層為掩膜，蝕刻硬掩膜層203直至露出半導(dǎo)體襯底200，采用灰化工藝去除所述光刻膠層；以圖案化的硬掩膜層203為掩膜，在半導(dǎo)體襯底200中蝕刻出用于形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)201和202的溝槽；在所述溝槽中以及硬掩膜層203上沉積隔離材料，所述隔離材料通常為氧化物，本實(shí)施例中，所述隔離材料為HARP ;執(zhí)行離子注入工藝在所述隔離材料中摻雜氮或者其它元素，注入劑量為112-1O16離子/平方厘米；執(zhí)行退火過(guò)程，以使所述隔離材料致密化，所述退火的溫度可以為800-1050°C，然后，在所述致密化的隔離材料上沉積另一隔離材料，兩次沉積的隔離材料是相同的；執(zhí)行化學(xué)機(jī)械研磨工藝以研磨所述隔離材料，直至露出硬掩膜層203。通過(guò)此種方式，可以提高所形成的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能。
[0048]需要說(shuō)明的是，在上述兩個(gè)示范性實(shí)施例中，形成硬掩膜層203之前，可以先形成一層薄層氧化物作為緩沖層，以釋放硬掩膜層203和半導(dǎo)體襯底200之間的應(yīng)力；沉積隔離材料之前，在硬掩膜層203上以及用于形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)201和202的溝槽的側(cè)壁和底部形成另一薄層氧化物構(gòu)成襯里層；為了簡(jiǎn)化，所述緩沖層和襯里層均未示出。
[0049]接著，如圖2B所示，去除部分硬掩膜層203，剩余的氮化硅層硬掩膜層203的厚度為200-400埃。采用濕法刻蝕工藝實(shí)施所述部分硬掩膜層203的去除，所述濕法刻蝕的腐蝕液為熱磷酸。
[0050]接著，如圖2C所示，對(duì)淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)201和202高出硬掩膜層203的部分實(shí)施氧等離子體處理，所述氧等離子體處理的氧等離子體源為O2或03，其工藝條件為:氣體流量為1000-5000sccm，壓力為2-lOTorr，功率為100-1000W，處理時(shí)間為20_120s，其中Torr代表毫米萊柱，sccm代表立方厘米/分鐘。
[0051]接著，如圖2D所示，執(zhí)行退火處理，以在淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)201和202高出半導(dǎo)體襯底200的部分的頂部及側(cè)壁的區(qū)域形成致密氧化物層204。所述退火的工藝條件為:在氮?dú)獾姆諊聦?shí)施所述退火，溫度為600-1000°C，持續(xù)時(shí)間為30-90min。
[0052]接著，如圖2E所示，去除剩余的硬掩膜層203。采用濕法刻蝕工藝實(shí)施所述剩余硬掩膜層203的去除，所述濕法刻蝕的腐蝕液為熱磷酸。然后，實(shí)施濕法清洗過(guò)程，以去除半導(dǎo)體襯底200以及淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)201和202表面的殘留物(主要來(lái)自前述蝕刻過(guò)程)和雜質(zhì)。所述濕法清洗的清洗液為稀釋的氫氟酸。
[0053]至此，完成了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的方法實(shí)施的工藝步驟。接下來(lái)，可以實(shí)施常規(guī)的半導(dǎo)體器件前端制造工藝:
[0054]在一個(gè)示范性實(shí)施例中，首先，在半導(dǎo)體襯底200上形成柵極結(jié)構(gòu)，作為示例，柵極結(jié)構(gòu)包括自下而上依次層疊的柵極介電層、柵極材料層和柵極硬掩蔽層。
[0055]具體地，柵極介電層的構(gòu)成材料包括氧化物，例如二氧化硅(Si02)。選用S12作為柵極介電層的構(gòu)成材料時(shí)，通過(guò)快速熱氧化工藝(RTO)來(lái)形成柵極介電層,其厚度為8-50埃，但并不局限于此厚度。
[0056]柵極材料層的構(gòu)成材料包括多晶硅、金屬、導(dǎo)電性金屬氮化物、導(dǎo)電性金屬氧化物和金屬硅化物中的一種或多種，其中，金屬可以是鎢(W)、鎳(Ni)或鈦(Ti);導(dǎo)電性金屬氮化物包括氮化鈦(TiN);導(dǎo)電性金屬氧化物包括氧化銥(IrO2);金屬硅化物包括硅化鈦(TiSi)0選用多晶硅作為柵極材料層的構(gòu)成材料時(shí)，可選用低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVD)工藝形成柵極材料層，其工藝條件包括:反應(yīng)氣體為硅烷(SiH4),其流量為100?200SCCm，優(yōu)選150sccm ;反應(yīng)腔內(nèi)的溫度為700?750°C ;反應(yīng)腔內(nèi)的壓力為250?350mTorr，優(yōu)選300mTorr ;所述反應(yīng)氣體還可以包括緩沖氣體，所述緩沖氣體為氦氣(He)或氮?dú)?N2)，其流量為5?20升/分鐘(slm)，優(yōu)選8slm、1slm或15slm。
[0057]柵極硬掩蔽層的構(gòu)成材料包括氧化物、氮化物、氮氧化物和無(wú)定形碳中的一種或多種，其中，氧化物包括硼磷硅玻璃(BPSG)、磷硅玻璃(PSG)、正硅酸乙酯(TE0S)、未摻雜硅玻璃(USG)、旋涂玻璃(S0G)、高密度等離子體(HDP)或旋涂電介質(zhì)(SOD);氮化物包括氮化硅(SiN);氮氧化物包括氮氧化硅(S1N)。柵極硬掩蔽層的形成方法可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟習(xí)的任何現(xiàn)有技術(shù)，優(yōu)選化學(xué)氣相沉積法(CVD)，如低溫化學(xué)氣相沉積(LTCVD)、低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)、快熱化學(xué)氣相沉積(RTCVD)、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)。
[0058]接著，在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)形成緊靠柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁結(jié)構(gòu)，其構(gòu)成材料為Si02、SiN、S1N中的一種或者它們的組合。然后，以側(cè)壁結(jié)構(gòu)為掩膜，執(zhí)行LDD注入，在側(cè)壁結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底200中形成LDD注入?yún)^(qū)。接下來(lái)，在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)形成緊靠側(cè)壁結(jié)構(gòu)的偏移側(cè)墻，作為示例，偏移側(cè)墻包括至少一層氧化物層和/或氮化物層。然后，以偏移側(cè)墻為掩膜，執(zhí)行源/漏區(qū)注入，在偏移側(cè)墻兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底200中形成源/漏區(qū)。
[0059]然后，實(shí)施自對(duì)準(zhǔn)硅化物工藝，在柵極結(jié)構(gòu)的頂部以及柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源/漏區(qū)上形成自對(duì)準(zhǔn)硅化物。然后，在半導(dǎo)體襯底200上依次形成具有可產(chǎn)生應(yīng)力特性的接觸孔蝕刻停止層和層間介電層，在層間介電層中形成連通位于柵極結(jié)構(gòu)的頂部以及柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源/漏區(qū)上的自對(duì)準(zhǔn)硅化物的接觸孔，填充金屬(通常為鎢)于接觸孔中形成連接互連金屬層與所述自對(duì)準(zhǔn)硅化物的接觸塞。
[0060]接下來(lái)，可以實(shí)施常規(guī)的半導(dǎo)體器件后端制造工藝，包括:多個(gè)互連金屬層的形成，通常采用雙大馬士革工藝來(lái)完成；金屬焊盤(pán)的形成，用于實(shí)施器件封裝時(shí)的引線(xiàn)鍵合。
[0061]參照?qǐng)D3，其中示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的方法形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的流程圖，用于簡(jiǎn)要示出整個(gè)制造工藝的流程。
[0062]在步驟301中，提供半導(dǎo)體襯底，在半導(dǎo)體襯底上形成具有多個(gè)淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的圖案的硬掩膜層；
[0063]在步驟302中，在半導(dǎo)體襯底中形成多個(gè)淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)；
[0064]在步驟303中，去除部分硬掩膜層；
[0065]在步驟304中，對(duì)多個(gè)淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)高出硬掩膜層的部分實(shí)施氧等離子體處理；
[0066]在步驟305中，執(zhí)行退火處理，以在多個(gè)淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)高出半導(dǎo)體襯底的部分的頂部及側(cè)壁區(qū)域形成致密氧化物層；
[0067]在步驟306中，去除剩余的硬掩膜層。
[0068]根據(jù)本發(fā)明，由于淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)201和202高出半導(dǎo)體襯底200的部分的頂部及側(cè)壁區(qū)域形成有致密氧化物層204，其相對(duì)于構(gòu)成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)201和202的隔離材料具有更強(qiáng)的耐腐蝕性。在半導(dǎo)體襯底200上形成柵極介電層之前，實(shí)施的濕法清洗所使用的DHF對(duì)形成在半導(dǎo)體襯底上的所有淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)(包括淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)201和202)的腐蝕效果都得到了較好的抑制，同時(shí)與DHF接觸的是具有相同質(zhì)量特性的致密氧化物層，而不是質(zhì)量存在差異的構(gòu)成位于半導(dǎo)體襯底不同區(qū)域的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的隔離材料(構(gòu)成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)201的隔離材料的質(zhì)量特性比構(gòu)成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)202的隔離材料的質(zhì)量特性差)，因此，不會(huì)造成形成在半導(dǎo)體襯底200上的不同區(qū)域的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的高度的不一致。
[0069]本發(fā)明已經(jīng)通過(guò)上述實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施例只是用于舉例和說(shuō)明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實(shí)施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍以?xún)?nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍由附屬的權(quán)利要求書(shū)及其等效范圍所界定。
【權(quán)利要求】
1.一種形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的方法，包括: 提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成具有多個(gè)所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)圖案的硬掩膜層； 在所述半導(dǎo)體襯底中形成所述多個(gè)淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)； 去除部分所述硬掩膜層； 對(duì)所述多個(gè)淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)高出所述硬掩膜層的部分實(shí)施氧等離子體處理； 執(zhí)行退火處理，以在所述多個(gè)淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)高出所述半導(dǎo)體襯底的部分的頂部及側(cè)壁區(qū)域形成致密氧化物層；以及 去除剩余的所述硬掩膜層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述多個(gè)淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的高度相同且覽度不問(wèn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述硬掩膜層為氮化硅層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述多個(gè)淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的步驟包括:以所述硬掩膜層為掩膜，在所述半導(dǎo)體襯底中蝕刻出用于形成所述多個(gè)淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的溝槽；在所述溝槽中及所述硬掩膜層上沉積隔離材料；執(zhí)行化學(xué)機(jī)械研磨工藝以研磨所述隔離材料，直至露出所述硬掩膜層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述隔離材料為氧化物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述隔離材料為HARP。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在沉積所述隔離材料之后，還包括執(zhí)行離子注入和退火的步驟以在所述隔離材料中形成摻雜元素以及在所述形成有摻雜元素的隔離材料上沉積另一隔離材料的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述摻雜元素為氮。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述硬掩膜層的下方還形成有緩沖層，以釋放所述硬掩膜層和所述半導(dǎo)體襯底之間的應(yīng)力。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述緩沖層為薄層氧化物層。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，采用濕法刻蝕工藝實(shí)施所述硬掩膜層的去除。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述濕法刻蝕的腐蝕液為熱磷酸。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，在所述濕法刻蝕去除部分所述硬掩膜層之后，剩余的所述硬掩膜層的厚度為200-400埃。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧等離子體處理的氧等離子體源為O2或O3，所述氧等離子體處理的工藝條件為:氣體流量為1000-5000sccm，壓力為2-10Torr，功率為100-1000W，處理時(shí)間為20-120s。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述退火的工藝條件為:在氮?dú)獾姆諊聦?shí)施所述退火，溫度為600-1000°C，持續(xù)時(shí)間為30-90min。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述去除剩余的所述硬掩膜層之后，還包括對(duì)所述半導(dǎo)體襯底及所述多個(gè)淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)實(shí)施濕法清洗的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述濕法清洗的清洗液為稀釋的氫氟酸。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，在所述濕法清洗之后，還包括在所述半導(dǎo)體襯底上形成柵極結(jié)構(gòu)的步驟，所述柵極結(jié)構(gòu)包括自下而上依次層疊的柵極介電層、柵極材料層和柵極硬掩蔽層。
【文檔編號(hào)】H01L21/324GK104282614SQ201310273050
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2013年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月1日
【發(fā)明者】鄧浩 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司