專利名稱：淺溝槽隔離區(qū)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)，特別涉及一種淺溝槽隔離區(qū)的制作方法。
背景技術(shù)：
在互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)技術(shù)中，在制作柵氧化層之前，需要進(jìn)行淺 溝槽隔離工藝的制作，以及在半導(dǎo)體器件襯底上定義CMOS的有源區(qū)。目前，淺溝槽隔離工藝的具體制作方法包括如下步驟步驟11、在半導(dǎo)體器件襯底100上熱氧化生長隔離氧化層101，以保護(hù)有源區(qū)在 后續(xù)去掉沉積的氮化硅層102的過程中免受化學(xué)玷污，以及作為氮化硅層102與半導(dǎo)體器 件襯底100之間的應(yīng)力緩沖層；步驟12、在所述隔離氧化層101的表面沉積氮化硅層102 ；其中，本步驟中沉積 得到的氮化硅層102是一層堅(jiān)固的掩膜材料；步驟13、淺溝槽的刻蝕依次刻蝕氮化硅層102、隔離氧化層101及半導(dǎo)體器件 襯底100，經(jīng)過刻蝕形成的淺溝槽區(qū)域，稱為淺溝槽隔離區(qū)，該淺溝槽隔離區(qū)將各個(gè)有源 區(qū)隔離劃分開來；在該步驟之前，還采用光刻工藝在氮化硅層102上形成淺溝槽隔離區(qū)圖形；步驟14、將半導(dǎo)體器件放入一個(gè)反應(yīng)腔中，進(jìn)行淺溝槽襯墊氧化硅103的生 長，該步驟生長襯墊氧化硅103是為了改善硅襯底與后續(xù)填充的淺溝槽氧化物的界面特 性；步驟15，進(jìn)行清洗步驟；由于步驟14中生長淺溝槽襯墊氧化硅103是在一個(gè)反應(yīng)腔進(jìn)行的，當(dāng)生長完成 后，需要從反應(yīng)腔拿出后放置(cooling) —段時(shí)間，使得該半導(dǎo)體器件降溫到常溫，這 時(shí)半導(dǎo)體器件就會(huì)暴露在空氣中，表面容易沾污空氣中的雜質(zhì)，所以在進(jìn)行后續(xù)步驟之 前，需要采用濕法清洗步驟，即采用有機(jī)溶劑對(duì)半導(dǎo)體器件進(jìn)行清洗，去除這些雜質(zhì)；步驟16、將半導(dǎo)體器件置入另一反應(yīng)腔，對(duì)半導(dǎo)體器件上的淺溝槽隔離區(qū)高溫 熱退火，目的在于釋放應(yīng)力，該應(yīng)力在刻蝕淺溝槽時(shí)被集中在淺溝槽周圍；步驟17、淺溝槽氧化物104填充及拋光；其中，在步驟12中沉積得到的氮化硅 層，可以在執(zhí)行本步驟的過程中保護(hù)有源區(qū)，充當(dāng)拋光的阻擋材料。步驟11至17在半導(dǎo)體器件襯底上完成了淺溝槽隔離工藝。具有淺溝槽隔離區(qū) 的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。需要說明的是，現(xiàn)有技術(shù)中步驟14和步驟16是在不同的反應(yīng)腔內(nèi)進(jìn)行，在步 驟14中生長襯墊氧化硅103時(shí)，所需要的生長溫度為950 1050攝氏度。那么就要在 生長襯墊氧化硅103的反應(yīng)腔溫度升至標(biāo)準(zhǔn)溫度，大約500攝氏度時(shí)，將實(shí)施淺溝槽隔離 工藝的半導(dǎo)體器件置入生長襯墊氧化硅103的反應(yīng)腔，稱為第一反應(yīng)腔。當(dāng)?shù)谝环磻?yīng)腔 溫度繼續(xù)升至950 1050攝氏度時(shí)，即到達(dá)生長襯墊氧化硅103的溫度，向第一反應(yīng)腔 內(nèi)通入氧氣，襯墊氧化硅103的生長大約需3 5分鐘，在完成襯墊氧化硅103的生長之后，由于要從第一反應(yīng)腔中取出該半導(dǎo)體器件，所以需要將第一反應(yīng)腔內(nèi)溫度降低，當(dāng) 降至標(biāo)準(zhǔn)溫度，大約500攝氏度時(shí)，形成了襯墊氧化硅103的半導(dǎo)體器件從第一反應(yīng)腔內(nèi) 輸出。 接下來，實(shí)施淺溝槽隔離工藝的半導(dǎo)體器件要進(jìn)入退火過程，在進(jìn)入退火過程 之前，還需要對(duì)該半導(dǎo)體器件進(jìn)行清洗，清洗持續(xù)時(shí)間大約60分鐘。退火所需要的溫度 為1050 1150攝氏度。則當(dāng)退火用反應(yīng)腔內(nèi)溫度升至標(biāo)準(zhǔn)溫度，大約500攝氏度時(shí)， 將實(shí)施淺溝槽隔離工藝的半導(dǎo)體器件置入退火反應(yīng)腔，稱為第二反應(yīng)腔。當(dāng)?shù)诙磻?yīng)腔 溫度繼續(xù)升至1050 1150攝氏度時(shí)，即到達(dá)退火溫度，將該溫度持續(xù)120分鐘的高溫過 程，再開始降溫，其中降溫過程通過向第二反應(yīng)腔內(nèi)通入氮?dú)饣驓鍤獾葰怏w來實(shí)現(xiàn)。當(dāng) 溫度降至標(biāo)準(zhǔn)溫度，大約500攝氏度時(shí)，形成的半導(dǎo)體器件才可以從第二反應(yīng)腔輸出。 也就是說高溫退火過程包括在1050 1150攝氏度時(shí)，持續(xù)大約120分鐘的高溫過程，還 包括從1050 1150攝氏度的降溫過程。在不同反應(yīng)腔執(zhí)行襯墊氧化硅生長和淺溝槽隔離區(qū)熱退火時(shí)，具體所需要的時(shí) 間與溫度變化的曲線示意圖如圖2所示。其中，在第一反應(yīng)腔內(nèi)所消耗的時(shí)間大約為420 分鐘(不包括將半導(dǎo)體器件放入第一反應(yīng)腔內(nèi)的30分鐘及在反應(yīng)完成后將半導(dǎo)體器件從 第一反應(yīng)腔內(nèi)取出的30分鐘)，在第二反應(yīng)腔內(nèi)所消耗的時(shí)間大約為630分鐘(不包括 將半導(dǎo)體器件放入第二反應(yīng)腔內(nèi)的30分鐘及在反應(yīng)完成后將半導(dǎo)體器件從第二反應(yīng)腔內(nèi) 取出的30分鐘)，那么在執(zhí)行上述兩個(gè)步驟時(shí)，加上從第一反應(yīng)腔到第二反應(yīng)腔之間需 要的清洗時(shí)間60分鐘，總共消耗的時(shí)間大約1330分鐘，顯然，這樣導(dǎo)致了較低的生產(chǎn)效 率。提高生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)時(shí)間，越來越成為對(duì)半導(dǎo)體制造行業(yè)的挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種淺溝槽隔離區(qū)的制作方法，該方法在制作淺溝槽時(shí) 能夠節(jié)省時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種淺溝槽隔離區(qū)的制作方法，該方法包括在半導(dǎo)體器件襯底上依次沉積隔離氧化層和氮化硅層后，對(duì)半導(dǎo)體器件進(jìn)行淺 溝槽的刻蝕；在同一反應(yīng)腔內(nèi)進(jìn)行半導(dǎo)體器件的襯墊氧化硅生長和淺溝槽隔離區(qū)高溫?zé)嵬?火，過程為將反應(yīng)腔內(nèi)的溫度從標(biāo)準(zhǔn)溫度升至進(jìn)行襯墊氧化硅生長的溫度后通入氧氣 進(jìn)行襯墊氧化硅生長后，降溫到標(biāo)準(zhǔn)溫度，然后升溫至進(jìn)行淺溝槽隔離區(qū)高溫?zé)嵬嘶鸬?溫度進(jìn)行淺溝槽隔離區(qū)高溫?zé)嵬嘶?，再降溫到?biāo)準(zhǔn)溫度；在半導(dǎo)體器件的淺溝槽內(nèi)填充溝槽氧化物及對(duì)該溝槽氧化物拋光。所述標(biāo)準(zhǔn)溫度為500攝氏度。所述進(jìn)行襯墊氧化硅生長的溫度為950 1050攝氏度。所述進(jìn)行淺溝槽隔離區(qū)的高溫?zé)嵬嘶鸬臏囟葹?050 1150攝氏度。在所述然后升溫至進(jìn)行淺溝槽隔離區(qū)的高溫?zé)嵬嘶鸬臏囟冗M(jìn)行淺溝槽隔離區(qū)的 高溫?zé)嵬嘶鹬?，還包括
所述半導(dǎo)體器件器件在反應(yīng)腔中放置設(shè)定的時(shí)間。所述放置設(shè)定的時(shí)間為小于30分鐘。由上述的技術(shù)方案可見，本發(fā)明將半導(dǎo)體器件的襯墊氧化硅生長和淺溝槽隔離 區(qū)熱退火的步驟在同一反應(yīng)腔內(nèi)執(zhí)行，也就是將反應(yīng)腔的溫度從標(biāo)準(zhǔn)溫度500攝氏度升 至950 1050攝氏度時(shí)通入氧氣，進(jìn)行襯墊氧化硅生長的過程；然后，再對(duì)該反應(yīng)腔降 溫到標(biāo)準(zhǔn)溫度500攝氏度后再升溫到1050 1150攝氏度，進(jìn)行淺溝槽隔離區(qū)熱退火。由 于這兩個(gè)步驟都在一個(gè)反應(yīng)腔中完成，節(jié)省了現(xiàn)有技術(shù)中將半導(dǎo)體器件從第一反應(yīng)腔移 出和移入到第二反應(yīng)腔的時(shí)間，大約60分鐘，以及節(jié)省了清洗的時(shí)間，大約60分鐘，所 以該方法在制作淺溝槽時(shí)節(jié)省了時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的具有淺溝槽隔離區(qū)的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中在不同反應(yīng)腔執(zhí)行襯墊氧化硅生長和淺溝槽隔離區(qū)熱退火 時(shí)，所需要的時(shí)間與溫度變化的曲線示意圖；圖3為本發(fā)明提供的淺溝槽隔離工藝的具體制作方法的流程示意圖；圖4為本發(fā)明提供的在同一反應(yīng)腔執(zhí)行襯墊氧化硅生長和淺溝槽隔離區(qū)熱退火 時(shí)，所需要的時(shí)間與溫度變化的曲線示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施 例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明為了在制作淺溝槽時(shí)能夠節(jié)省時(shí)間，將半導(dǎo)體器件的襯墊氧化硅生長和 淺溝槽隔離區(qū)熱退火的步驟在同一反應(yīng)腔內(nèi)執(zhí)行，即將反應(yīng)腔的溫度從標(biāo)準(zhǔn)溫度500攝 氏度升至950 1050攝氏度(進(jìn)行襯墊氧化硅生長的溫度)時(shí)通入氧氣，進(jìn)行襯墊氧化 硅生長的過程；然后，再對(duì)該反應(yīng)腔降溫到標(biāo)準(zhǔn)溫度500攝氏度后再升溫到1050 1150 攝氏度(進(jìn)行淺溝槽隔離區(qū)熱退火的溫度)，進(jìn)行淺溝槽隔離區(qū)熱退火后降溫到標(biāo)準(zhǔn)溫度 500攝氏度。由于這兩個(gè)步驟都在一個(gè)反應(yīng)腔中完成，節(jié)省了現(xiàn)有技術(shù)中將半導(dǎo)體器件從 第一反應(yīng)腔移出和移入到第二反應(yīng)腔的時(shí)間，大約60分鐘，以及節(jié)省了清洗的時(shí)間，大 約60分鐘。在本發(fā)明提供的實(shí)施例中，從進(jìn)行襯墊氧化硅生長的過程到淺溝槽隔離區(qū)熱退 火過程之間，還可以預(yù)留出放置(cooling)時(shí)間，比如設(shè)定為小于30分鐘的時(shí)間，以便氧 氣能夠更充分的和淺溝槽隔離區(qū)表面的硅反應(yīng)，生成襯墊氧化硅。圖3為本發(fā)明提供的淺溝槽隔離工藝的具體制作方法的流程示意圖，其具體步 驟為步驟301、在半導(dǎo)體器件襯底100上熱氧化生長隔離氧化層101 ； 在該步驟中，隔離氧化層101保護(hù)有源區(qū)在后續(xù)去掉沉積的氮化硅層102的過程 中免受化學(xué)玷污，以及作為氮化硅層102與半導(dǎo)體硅襯底100之間的應(yīng)力緩沖層；步驟302、在所述隔離氧化層101的表面沉積氮化硅層102 ；本步驟中沉積得到的氮化硅層102是一層堅(jiān)固的掩膜材料；
步驟303、淺溝槽的刻蝕依次刻蝕氮化硅層102、隔離氧化層101及半導(dǎo)體器 件襯底100，經(jīng)過刻蝕形成的淺溝槽區(qū)域；在本步驟中，淺溝槽區(qū)域稱為淺溝槽隔離區(qū)，該淺溝槽隔離區(qū)將各個(gè)有源區(qū)隔 離劃分開來；步驟304、在同一反應(yīng)腔執(zhí)行淺 溝槽襯墊氧化硅103的生長及淺溝槽隔離區(qū)高溫 熱退火將該反應(yīng)腔的溫度從500攝氏度升至950 1050攝氏度時(shí)通入氧氣，進(jìn)行襯墊 氧化硅生長的過程；然后，再對(duì)該反應(yīng)腔降溫到500攝氏度后再升溫到1050 1150攝氏 度，進(jìn)行淺溝槽隔離區(qū)熱退火后降溫到500攝氏度；步驟305、淺溝槽氧化物104填充及拋光。執(zhí)行步驟304時(shí)，本發(fā)明在同一反應(yīng)腔內(nèi)進(jìn)行淺溝槽襯墊氧化硅103的生長及 淺溝槽隔離區(qū)高溫?zé)嵬嘶?。即在第一反?yīng)腔內(nèi)完成襯墊氧化硅103的生長之后，不需要 將實(shí)施淺溝槽隔離工藝的半導(dǎo)體器件輸出第一反應(yīng)腔，接著在第一反應(yīng)腔內(nèi)完成退火過 程。這樣生長襯墊氧化硅時(shí)，所需要的生長溫度為950 1050攝氏度，那么就要在第一 反應(yīng)腔溫度升至大約500攝氏度時(shí)，將實(shí)施淺溝槽隔離工藝的半導(dǎo)體器件置入，當(dāng)?shù)谝?反應(yīng)腔內(nèi)溫度升至950 1050攝氏度，即到達(dá)生長襯墊氧化硅103的溫度，向第一反應(yīng) 腔內(nèi)通入氧氣，襯墊氧化硅103的生長大約需3 5分鐘。在完成襯墊氧化硅103的生 長之后，對(duì)第一反應(yīng)腔進(jìn)行降溫到500攝氏度，然后再升溫至淺溝槽隔離區(qū)高溫?zé)嵬嘶?所需要的溫度，1050 1150攝氏度，將該溫度持續(xù)120分鐘的高溫過程，再開始降溫， 當(dāng)溫度降至大約500攝氏度時(shí)，形成的半導(dǎo)體器件輸出第一反應(yīng)腔。同現(xiàn)有技術(shù)相同， 退火中的降溫過程也是通過向反應(yīng)腔內(nèi)通入氮?dú)獾葰怏w來實(shí)現(xiàn)的。需要注意的是，襯墊氧化硅生長和淺溝槽隔離區(qū)熱退火都有通入氣體及變溫的 過程，所以對(duì)反應(yīng)腔的要求基本一致。這兩個(gè)操作在同一反應(yīng)腔內(nèi)執(zhí)行，只需將所述的 第一反應(yīng)腔內(nèi)溫度直接從950 1050攝氏度降到500攝氏度，再升至1050 1150攝氏 度，然后按照現(xiàn)有技術(shù)完成退火過程之后，經(jīng)過第一反應(yīng)腔降溫過程，形成的半導(dǎo)體器 件從第一反應(yīng)腔輸出。其中，襯墊氧化硅生長和淺溝槽隔離區(qū)熱退火所消耗的時(shí)間，與 現(xiàn)有技術(shù)基本相同。關(guān)鍵是節(jié)省了現(xiàn)有技術(shù)中將半導(dǎo)體器件從第一反應(yīng)腔移出和移入到 第二反應(yīng)腔的時(shí)間，大約60分鐘，以及節(jié)省了清洗的時(shí)間(由于不需要在不同的反應(yīng)腔 中進(jìn)行襯墊氧化硅生長和淺溝槽隔離區(qū)熱退火，所以在該過程中，半導(dǎo)體器件不會(huì)接觸 空氣，所以不會(huì)被沾污雜質(zhì))，大約60分鐘。在執(zhí)行步驟304時(shí)，對(duì)于襯墊氧化硅生長和淺溝槽隔離區(qū)熱退火的過程都采用 現(xiàn)有技術(shù)完成，在制程上沒有變化，不會(huì)對(duì)半導(dǎo)體器件的淺溝槽隔離區(qū)的制作產(chǎn)生任何 影響，不會(huì)對(duì)淺溝道隔離結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布將不受影響。由于襯墊氧化硅生長或淺溝槽隔 離區(qū)熱退火的過程中，都進(jìn)行了升溫和降溫過程，所以可以對(duì)淺溝道隔離結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀 況進(jìn)行改善。在執(zhí)行步驟304時(shí)，在進(jìn)行完襯墊氧化硅生長后降溫到500攝氏度，可以cooling 一段時(shí)間，比如小于30分鐘，使得通入第一反應(yīng)腔的氧氣和淺溝槽隔離區(qū)表面的硅充分 反應(yīng)，然后再執(zhí)行淺溝槽隔離區(qū)熱退火的過程。本發(fā)明中在同一反應(yīng)腔執(zhí)行襯墊氧化硅生長和淺溝槽隔離區(qū)熱退火時(shí)，所需要 的時(shí)間與溫度變化的曲線示意圖，如圖4所示(未包含cooling時(shí)間)。從圖4與圖2的比較可以看出，本發(fā)明中執(zhí)行襯墊氧化硅生長和淺溝槽隔離區(qū)熱退火操作時(shí)，花費(fèi)時(shí)間 大大減少，有效提高了淺溝槽隔離工藝的生產(chǎn)效率。在晶片驗(yàn)收測(cè) 試(WaferAcceptance Test，WAT)中可以發(fā)現(xiàn)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，
本發(fā)明所得到的器件的電學(xué)特性明顯提高。相同飽和漏電流(Idsat)下，通過采用本發(fā)明的 方法得到器件的關(guān)斷電流Cu)比現(xiàn)有技術(shù)要小。說明通過采用本發(fā)明在同一反應(yīng)腔執(zhí)行 襯墊氧化硅生長和淺溝槽隔離區(qū)熱退火操作，有效減少了漏電現(xiàn)象的發(fā)生(由于不需要 將半導(dǎo)體器件在兩個(gè)反應(yīng)腔中移動(dòng)，減少了沾染雜質(zhì)的機(jī)會(huì)以及避免了清洗帶來的半導(dǎo) 體器件的表面損傷)，從而使得器件在不工作的情況下，有相對(duì)更長的待機(jī)時(shí)間。以上舉較佳實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說 明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種淺溝槽隔離區(qū)的制作方法，該方法包括在半導(dǎo)體器件襯底上依次沉積隔離氧化層和氮化硅層后，對(duì)半導(dǎo)體器件進(jìn)行淺溝槽 的刻蝕；在同一反應(yīng)腔內(nèi)進(jìn)行半導(dǎo)體器件的襯墊氧化硅生長和淺溝槽隔離區(qū)高溫?zé)嵬嘶?，過 程為將反應(yīng)腔內(nèi)的溫度從標(biāo)準(zhǔn)溫度升至進(jìn)行襯墊氧化硅生長的溫度后通入氧氣進(jìn)行襯 墊氧化硅生長后，降溫到標(biāo)準(zhǔn)溫度，然后升溫至進(jìn)行淺溝槽隔離區(qū)高溫?zé)嵬嘶鸬臏囟冗M(jìn) 行淺溝槽隔離區(qū)高溫?zé)嵬嘶?，再降溫到?biāo)準(zhǔn)溫度；在半導(dǎo)體器件的淺溝槽內(nèi)填充溝槽氧化物及對(duì)該溝槽氧化物拋光。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)溫度為500攝氏度。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述進(jìn)行襯墊氧化硅生長的溫度為950 1050攝氏度。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述進(jìn)行淺溝槽隔離區(qū)的高溫?zé)嵬嘶鸬臏?度為1050 1150攝氏度。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述然后升溫至進(jìn)行淺溝槽隔離區(qū)的高 溫?zé)嵬嘶鸬臏囟冗M(jìn)行淺溝槽隔離區(qū)的高溫?zé)嵬嘶鹬?，還包括所述半導(dǎo)體器件器件在反應(yīng)腔中放置設(shè)定的時(shí)間。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述放置設(shè)定的時(shí)間為小于30分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種淺溝槽隔離區(qū)的制作方法，該方法包括在半導(dǎo)體器件襯底上依次沉積隔離氧化層和氮化硅層后，對(duì)半導(dǎo)體器件進(jìn)行淺溝槽的刻蝕；在同一反應(yīng)腔內(nèi)進(jìn)行半導(dǎo)體器件的襯墊氧化硅生長和淺溝槽隔離區(qū)高溫?zé)嵬嘶?，過程為將反應(yīng)腔內(nèi)的溫度從標(biāo)準(zhǔn)溫度升至進(jìn)行襯墊氧化硅生長的溫度后通入氧氣進(jìn)行襯墊氧化硅生長后，降溫到標(biāo)準(zhǔn)溫度，然后升溫至進(jìn)行淺溝槽隔離區(qū)高溫?zé)嵬嘶鸬臏囟冗M(jìn)行淺溝槽隔離區(qū)高溫?zé)嵬嘶?，再降溫到?biāo)準(zhǔn)溫度；在半導(dǎo)體器件的淺溝槽內(nèi)填充溝槽氧化物及對(duì)該溝槽氧化物拋光。本發(fā)明提供的方法在制作淺溝槽時(shí)能夠節(jié)省時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)H01L21/762GK102024739SQ20091019540
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2009年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月9日
發(fā)明者秦宏志, 趙星, 趙金柱, 高劍鳴 申請(qǐng)人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司