沟槽隔离结构的形成方法技术

本发明专利技术提供了一种沟槽隔离结构的形成方法

【技术实现步骤摘要】
沟槽隔离结构的形成方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种沟槽隔离结构的形成方法
。

技术介绍

[0002]随着半导体技术的发展，半导体器件的特征尺寸越来越小，特别是半导体工艺进入到深亚微米阶段后，为实现高集成
、
高性能的器件，沟槽隔离技术就变得越来越重要
。
[0003]目前，沟槽的深宽比
(Aspect Ratio
，简称
AR)
在1～6范围内，一般采用高密度等离子体
(High Density Plasma
，简称
HDP)
化学气相沉积来进行沟槽内隔离结构填充，该工艺可以保证沟槽底部生长速率
。
为解决在沟槽填充沉积隔离结构时沟槽内部的隔离结构容易产生空洞
(Void)
的问题，可以采用沉积
(Dep)+
溅射
(Sputter)
的填充模式，以限制沟槽侧壁及沟槽开口处的生长速率，形成无空洞的隔离结构，且隔离结构膜层致密，保证隔绝能力，使器件不易漏电
。
[0004]请参阅图1，其为现有
HDP
填充工艺所形成的沟槽隔离结构的示意图
。
如图1所示，现有
HDP
填充工艺中，采用硅烷
(SiH4)、
氧气
(O2)
与氩气
(Ar)
作为填充模式主要反应气体，其流量分别为
100
～
120sccm
，
150
～
180sccm
，
90
～
100sccm
，偏置功率为
5000W。
其中，沉积反应气体为硅烷与氧气，解离及溅射气体主要为氩气
。
标况毫升每分
(standard cubic centimeter per minute
，简称
sccm)
为气体流量单位
。
具体的，在硅衬底
10
上形成有图形化的氮化硅层
11
，并基于氮化硅层
11
作硬掩膜对硅衬底
10
进行预定深度的刻蚀工艺形成沟槽
101
；采用硅烷与氧气作为沉积反应气体，在沟槽
101
中填充沉积形成隔离层
13
；采用氩气进行解离及溅射把将要封口的沟槽
101
打开后继续填充，直至填满沟槽
。
[0005]该工艺虽然能满足高深宽比的填充，但是该工艺条件下，等离子体损伤
(PPD)
比较大，容易造成对氮化硅层
11
的修剪
(Clipping)
，形成剪角
110。
由于沟槽
101
具有一定的深宽比，在沟槽
101
填充沉积隔离层
13
时，隔离层
13
会在沟槽
101
的顶部的拐角
102
处形成第一凸起
(Overhang)131
；同时由于解离及溅射气体氩气分子量
(40)
较大，等离子体活性较高，会导致在沟槽
101
开口处下方位置溅射侧壁氧化硅后再沉积
(Re
‑
deposition)
，形成第二凸起
132。
以上问题会导致器件结构缺失
(
等离子体损伤造成
)
及沟槽内填充的氧化硅致密性不均一
(
再沉积造成
)
，容易导致所形成的隔离结构隔绝效果变差，漏电增加
。
因此现有
HDP
填充工艺的等离子体损伤及再沉积问题亟需解决
。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种沟槽隔离结构的形成方法，在保证沟槽填充能力的情况下形成无空洞的隔离层，且减小等离子体损伤以及再沉积，提高隔离结构膜层致密性，保证隔绝能力，使器件不易漏电
。
[0007]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种沟槽隔离结构的形成方法，所述方法包括如下步骤：于工艺腔体内提供一基底，所述基底上形成有沟槽，所述工艺腔体的顶部具有至少一第一气体通道
、
所述工艺腔体的侧壁具有至少一第二气体通道；通过所述第一气体通
道通入沉积反应气体以及解离气体，以及通过所述第二气体通道通入所述沉积反应气体以及溅射刻蚀气体，其中，所述解离气体以及所述溅射刻蚀气体的分子量小于氩气的分子量；基于所述沉积反应气体对所述基底表面以及所述沟槽进行填充沉积，基于所述解离气体对在所述沟槽的顶部的拐角处形成的凸起进行平坦化，基于所述溅射刻蚀气体对所述沟槽侧壁进行限制性生长，完成填充工艺形成填满所述沟槽且所述拐角处的膜层平坦度满足预设平坦阈值的隔离层；以及平坦化所述隔离层，于所述沟槽内形成所述沟槽隔离结构
。
[0008]在一些实施例中，所述沉积反应气体为硅烷与氧气，所述解离气体为氦气，所述溅射刻蚀气体为氢气
。
[0009]在一些实施例中，所述硅烷的流量为
60
～
80sccm
，所述氧气的流量为
80
～
120sccm
，所述氦气的流量为
280
～
320sccm
，所述氢气的流量为
120
～
150sccm。
[0010]在一些实施例中，所述沟槽隔离结构形成于半导体衬底中，或形成于层间介质层中，或形成于金属内介电层中
。
[0011]上述技术方案，通过采用分子量很小的解离气体和溅射刻蚀气体，可以有效降低制程中等离子体对基底的损伤，且利用溅射刻蚀气体的蚀刻特性对沟槽侧壁进行限制性生长有效的降低了沟槽侧壁再沉积现象，大幅度提升器件隔绝层的稳定性
。
且分别通过工艺腔体的顶部气体通道通入沉积反应气体以及解离气体，通过工艺腔体的侧壁的气体通道通入沉积反应气体以及溅射刻蚀气体，可以实现材料在沟槽内部的均匀填充，以及实现填充沉积形成的隔离层的顶部与侧壁的同步刻蚀，使得隔离层的表面更平坦化，不仅保持了优越的高深宽比填充能力，同时还能保证隔离层填充致密性更加均一，不会造成沟槽侧壁再沉积，避免沟槽内所形成的隔离层具有空洞，提高隔绝层的隔绝效果，降低器件漏电风险，提高产品竞争力
。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0013]图1为现有...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种沟槽隔离结构的形成方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：于工艺腔体内提供一基底，所述基底上形成有沟槽，所述工艺腔体的顶部具有至少一第一气体通道
、
所述工艺腔体的侧壁具有至少一第二气体通道；通过所述第一气体通道通入沉积反应气体以及解离气体，以及通过所述第二气体通道通入所述沉积反应气体以及溅射刻蚀气体，其中，所述解离气体以及所述溅射刻蚀气体的分子量小于氩气的分子量；基于所述沉积反应气体对所述基底表面以及所述沟槽进行填充沉积，基于所述解离气体对在所述沟槽的顶部的拐角处形成的凸起进行平坦化，基于所述溅射刻蚀气体对所述沟槽侧壁进行限制性生长，完成填充工艺形成填满所述沟槽且所述拐角处的膜层平坦度满足预设平坦阈值的隔离层；以及平坦化所述隔离层，于所述沟槽内形成所述沟槽隔离结构
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉积反应气体为硅烷与氧气，所述解离气体为氦气，所述溅射刻蚀气体为氢气
。3.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述硅烷的流量为
60
～
80sccm
，所述氧气的流量为
80
～
120sccm
，所述氦气的流量为
280
～
320sccm
，所述氢气的流量为...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘聪，储郁冬，董信国，孟昭生，
申请(专利权)人：上海积塔半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：