浅沟槽隔离结构的形成方法技术

一种浅沟槽隔离结构的形成方法，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底表面形成浅沟槽；在所述浅沟槽的底部和侧壁形成衬氧化层；在形成所述衬氧化层之后，进行清洗工艺；在所述清洗工艺之后，对所述衬氧化层进行高温退火处理；采用绝缘材料填充满所述浅沟槽。采用所述浅沟槽隔离结构的形成方法形成的浅沟槽隔离结构中，位于浅沟槽隔离结构周边的半导体衬底不出现孔洞，所述浅沟槽隔离结构的隔离性能提高，并提高了相应芯片的良率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种。
技术介绍
在集成电路制作中，形成在半导体衬底上的元件必须与其他元件隔离，因此， 隔离技术是一种重要技术。随着半导体制作技术的进步，浅沟槽隔离（ShallowTrench Isolation，STI)技术已经逐渐取代了如局部硅氧化法（LOCOS)等传统半导体器件隔离技 术。 现有一般包括：在半导体衬底上形成垫氧化层（Pad Oxide)和硬掩膜层，所述硬掩膜层通常可以采用氮化硅，再蚀刻所述硬掩膜层、垫氧化 层和半导体衬底形成浅沟槽；之后采用热氧化工艺在浅沟槽的底部及侧壁形成衬氧化层 (Liner Oxide)，并在所述衬氧化层上形成用于填充浅沟槽的绝缘层；接着进行化学机械研 磨（CMP)平坦化各结构表面，以所述硬掩膜层作为研磨终止层，留下平坦的表面，最后再将 所述硬掩膜层和垫氧化层去除。 然而，如图1所示电镜照片，经检验发现，当采用现有形成方法在半导体衬底100 上形成的浅沟槽隔离结构101时，浅沟槽隔离结构101周边的半导体衬底100出现了孔洞 (Void) 102。一旦浅沟槽隔离结构周边出现孔洞，就可能导致浅沟槽隔离结构相应的隔离作 用失效，最终导致相应的芯片失效。经进一步检验，采用现有形成方法形成的浅沟槽隔离结 构中，其周边半导体衬底出现孔洞的概率高达60%，并且最终导致整个晶圆上的芯片良率 下降0· 6%~L 7%。 为此，亟需一种新的，以防止浅沟槽隔离结构周边的 半导体衬底出现孔洞，从而防止相应的芯片失效。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种，以形成绝缘性能好， 并且周边半导体衬底不出现孔洞的浅沟槽隔离结构，从而提高相应芯片的良率。 为解决上述问题，本专利技术提供一种，包括： 提供半导体衬底； 在所述半导体衬底表面形成浅沟槽； 在所述浅沟槽的底部和侧壁形成衬氧化层； 在形成所述衬氧化层之后，进行清洗工艺； 在所述清洗工艺之后，对所述衬氧化层进行高温退火处理； 采用绝缘材料填充满所述浅沟槽。 可选的，所述清洗工艺包括：采用硫酸和双氧水的混合溶液清洗所述衬氧化层。 可选的，所述清洗工艺还包括：在采用硫酸和双氧水的混合溶液清洗所述衬氧化 层之后，先采用氨水、双氧水和去离子水的混合溶液清洗所述衬氧化层，再采用盐酸、双氧 水和去离子水的混合溶液清洗所述衬氧化层。 可选的，所述硫酸的质量浓度为98 %，所述双氧水的质量浓度为30 %，所述硫酸 和所述双氧水的体积比为1:4~1:7。 可选的，所述硫酸和双氧水的混合溶液采用的温度范围为120°C~130°C。 可选的，所述硫酸和双氧水的混合溶液采用的清洗时间为5min~lOmin。 可选的，所述氨水、双氧水和去离子水的混合溶液采用的温度范围为30°C~ 40。。。 可选的，所述盐酸、双氧水和去离子水的混合溶液采用的温度范围为20°C~ 25。。。 可选的，在形成所述浅沟槽之后，且在形成所述衬氧化层之前，还包括对所述浅沟 槽表面进行清洗的步骤。 可选的，所述高温退火处理采用的退火温度为1050°C~1150°C。 与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点： 本专利技术的技术方案中，在浅沟槽表面形成衬氧化层之后，对所述衬氧化层进行清 洗，从而去除衬氧化层形成过程中产生的不稳定氧化物，防止所述不稳定氧化物与后续的 酸溶液反应，保证最终形成的浅沟槽隔离结构周边的半导体衬底不出现孔洞，提高浅沟槽 隔尚结构的质量，最终提1?相应芯片的良率。 进一步，在采用第一步骤清洗所述衬氧化层，使所述不稳定氧化物生成氧化物之 后，生成的所述氧化物位于衬氧化层表面，并采用第二步骤清洗去除所述氧化物，从而使衬 氧化层表面更加平坦，进一步提高后续形成的浅沟槽隔离结构的质量。 进一步，在采用第二步骤清洗去除所述氧化物之后，采用第三步骤清洗去除金属 离子等杂质，使所述衬氧化层所处的环境更加干净，保证最终形成的浅沟槽隔离结构的性 能进一步提1?。【附图说明】 图1是现有方法形成的浅沟槽隔离结构电镜照片； 图2至图5是本专利技术实施例提供的各步骤对应剖面结 构示意图。【具体实施方式】 正如
技术介绍
所述，现有所形成的浅沟槽隔离结构 中，位于浅沟槽隔离结构周边的半导体衬底易出现孔洞。经实验发现，所述孔洞在刚刚采用 绝缘材料填充浅沟槽时并不会出现，而是出现在硬掩膜层被去除之后。 经分析，位于浅沟槽隔离结构周边的半导体衬底出现孔洞的原因如下：在蚀刻半 导体衬底形成浅沟槽后，通常会采用酸溶液清洗浅沟槽，由于酸溶液的清洗作用会导致浅 沟槽表面带有半导体材料的离子（例如Si+)，所述清洗之后，通常接着在所述浅沟槽表面形 成衬氧化层，在形成所述衬氧化层的过程中，氧气与位于所述半导体材料的离子下方的半 导体衬底发生反应，形成氧化物（例如SiO2)，即所述衬氧化层，而所述半导体材料的离子会 与衬氧化层中的氧化物反应，形成不稳定氧化物（例如SiO)，不稳定氧化物集中位于浅沟 槽侧壁上方周边，在隔离结构形成后，再采用酸溶液去除硬掩膜层时，不稳定氧化物会被酸 溶液溶解，造成对所述衬氧化层的腐蚀，并进一步导致所述衬氧化层下方的半导体衬底被 腐蚀，最终造成位于浅沟槽隔离结构周边的半导体衬底出现孔洞。 为此，本专利技术提供一种新的，所述形成方法在浅沟槽 表面形成衬氧化层之后，并不直接进行高温热退火处理，而是先进行清洗处理，以清除位 于所述衬氧化层表面的不稳定氧化物，防止位于浅沟槽隔离结构周边的半导体衬底出现孔 洞，提1?浅沟槽隔尚结构的质量，并且提1?相应芯片的良率。 为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术 的具体实施例做详细的说明。 本专利技术实施例提供一种，请结合参考图2至图5。 请参考图2,提供半导体衬底200,并在半导体衬底200上形成垫氧化层210,在垫 氧化层210上形成硬掩膜层220。 本实施例中，半导体衬底200材质可以是单晶硅或多晶硅，半导体衬底200也可以 是绝缘层上硅结构、硅锗化合物结构或硅镓化合物结构等。 本实施例中，垫氧化层210的材料可以为二氧化硅。垫氧化层210的厚度可以为 100人~200人，例如具体可以为100人。垫氧化层210可以通过热氧化工艺生长形成。所述热 氧化工艺可以是快速热氧化工艺（rapid thermal oxidation, RT0)，或者是采用氧气的传统 退火工艺（annealing process) 〇 本实施例中，硬掩膜层220的材料可以为氮化硅或者碳氮化硅等，并且硬掩膜层 220可以为单层结构也可以为多层结构。硬掩膜层220的厚度可以为IOOnm~200nm，例 如具体可以为150nm。硬掩膜层220可以通过沉积方法或外延生长法在垫氧化层210上形 成。所述沉积方法可以是化学气相沉积法（CVD)或者是低压化学气相沉积法（IowpressureCVD，LPCVD)沉积等。 请参考图3,在半导体衬底200表面形成浅沟槽201。 本实施例中，浅沟槽201的具体形成过程可以包括：在硬掩膜层220上旋涂光刻胶 层（未示出），并通过曝光显影形成沟槽图案（即在硬掩膜层220上形成图案化的光刻胶 层）；以所述光刻胶层为掩模，蚀刻硬掩膜层220和垫氧化层210形成开口（未示出），所述 开口的底本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浅沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底表面形成浅沟槽；在所述浅沟槽的底部和侧壁形成衬氧化层；在形成所述衬氧化层之后，进行清洗工艺；在所述清洗工艺之后，对所述衬氧化层进行高温退火处理；采用绝缘材料填充满所述浅沟槽。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李娜，刘轩，陈超，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31