專利名稱：一種在硅片表面實(shí)施的溝槽隔離工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬集成電路工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種在硅片表面實(shí)施的溝槽隔 離工藝。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體特征尺寸的進(jìn)一步縮小，溝槽隔離(Trench Isolation)工藝被 普遍采用。常規(guī)的溝槽隔離工藝包括刻蝕定義出一個(gè)溝槽，然后清洗去除刻蝕 副產(chǎn)物，之后進(jìn)入高溫爐管生長(zhǎng)一層氧化層以消除刻蝕帶來(lái)的硅村底的損傷， 接著用高密度等離子化學(xué)氣相沉積(High Density Plasma Chemical Vapor Deposition,下簡(jiǎn)稱HDPCVD)的工藝填充氧化層，然后在高溫下致密化，最 后用化學(xué)機(jī)械拋光(Chemical Mechanical Polish，下簡(jiǎn)稱CMP )去除不需要的氧 化物以平坦化。
但是現(xiàn)在這個(gè)常規(guī)的隔離工藝遇到了瓶頸，即漏電現(xiàn)象。由于漏電限制了 電路密度的提高，以前常規(guī)工藝的缺陷越來(lái)越變得不可接受，我們必須有新的 工藝進(jìn)一步降低漏電。漏電其中一個(gè)主要來(lái)源于溝槽內(nèi)的HDP (High-Density Plasma)和氮化硅硬掩護(hù)層表現(xiàn)為不同應(yīng)力形式導(dǎo)致不匹配而產(chǎn)生的硅襯底的 缺陷，尤其在溝槽的角落處，由于溝槽角落處襯墊氧化層厚度通常比側(cè)壁或底 部要薄30%以上，很容易造成缺陷，出現(xiàn)漏電現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新的溝槽隔離工藝，其可以有效改善襯墊氧化 層厚度的均勻性。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種在硅片表面實(shí)施的溝槽隔離工藝，該工 藝包括如下步驟a.通過(guò)刻蝕制程在硅片表面刻蝕出一個(gè)溝槽；b.去除刻蝕副產(chǎn) 物；c.對(duì)溝槽內(nèi)部注入硅離子，使襯底表面非晶化，然后對(duì)硅片進(jìn)行高溫退火
以修復(fù)注入損傷；d.生長(zhǎng)一層襯墊氧化層；e.填充氧化物，使氧化物的質(zhì)地在高 溫下致密化；f.通過(guò)化學(xué)才幾械拋光實(shí)現(xiàn)硅片表面平坦化。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的方法使襯底表面非晶化，襯底內(nèi)部的晶格重新 排列，由于溝槽角落和周邊的非晶化深度基本一致，在生長(zhǎng)襯墊氧化層的時(shí)候， 溝槽角落和周邊生長(zhǎng)的氧化層的厚度更為均勻，使硅片溝槽角落和周邊應(yīng)力釋 放均勻，可有效降低角落處的缺陷密度，從而減少漏電；另外，由于非晶化襯 底氧化速度較快，因此該村墊氧化層生長(zhǎng)的速度也會(huì)有所提高，降低了溝槽隔 離工藝的時(shí)間成本。


通過(guò)以下對(duì)本發(fā)明一實(shí)施例結(jié)合其附圖的描述，可以進(jìn)一步理解其發(fā)明的 目的、具體結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)點(diǎn)。其中，附圖為 圖l是現(xiàn)有技術(shù)中溝槽隔離工藝的流程圖； 圖2是本發(fā)明溝槽隔離工藝的流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供的溝槽隔離工藝在硅片表面實(shí)施，是通過(guò)硅離子注入來(lái)改善溝 槽隔離襯墊氧化層厚度均勻性，即在溝槽刻蝕和清洗之后，注入適量的硅離子， 使襯底表面非晶化(amorphous),之后將氮?dú)庾鳛楣ぷ鳉怏w對(duì)硅片進(jìn)行高溫退 火，來(lái)修復(fù)注入損傷。
本發(fā)明的溝槽隔離工藝詳細(xì)包括如下步驟
首先通過(guò)刻蝕制程在硅片表面刻蝕出一個(gè)溝槽(步驟11); 并通過(guò)清洗去 除刻蝕副產(chǎn)物(步驟12)。
將硅片送入反應(yīng)腔內(nèi)，將硅離子以一定能量，注入襯底表面以破壞襯底表 面的晶格注入適量的硅離子,使襯底表面非晶化(步驟13);然后將氮?dú)庾鳛?工作氣體對(duì)硅片進(jìn)行高溫退火以修復(fù)注入硅離子產(chǎn)生的損傷，使襯底內(nèi)部的晶 格重新排列(步驟14 );通過(guò)步驟13和14重新排列了襯底內(nèi)部的晶格，使得 硅晶體結(jié)構(gòu)變得更加疏松；從而使步驟15中，在溝槽角落和周邊生長(zhǎng)的氧化 層更為均勻。
經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，注入硅離子的能量范圍在15keV 50keV，硅離子的注入量為 lel3 5el4/cm2，其注入量根據(jù)要求的襯墊氧化層厚度變化而變化，同時(shí)也得考 慮氮化硅的抗注入能力。在高溫退火的步驟中退火的溫度范圍為800。C 950。C, 至少持續(xù)15分鐘以上。
在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，對(duì)于襯墊氧化層厚度為150A,掩蔽氮化硅膜 1600A，比較合適的注入條件為硅離子注入量為8el3一30keV,退火條件為 850°C，至少持續(xù)30分鐘。
然后，將硅片送入爐管內(nèi)并充入氧氣，在硅片的表面生長(zhǎng)一層襯墊氧化層 (步驟15);釆用傳統(tǒng)工藝填充氧化物，接著在爐管下高溫致密化(步驟16); 步驟16中通過(guò)高密度等離子化學(xué)氣相沉積(High Density Plasma Chemical Vapor Deposition,下簡(jiǎn)稱HDPCVD)的工藝填充氧化層，然后在通過(guò)退火制程 或者是快速熱制程，以使氧化物的質(zhì)地在高溫下致密化。
最后通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光實(shí)現(xiàn)硅片表面平坦化(步驟17)。
由于襯底內(nèi)部的晶格重新排列，硅晶體結(jié)構(gòu)變得疏松，所以在步驟15中 生長(zhǎng)襯墊氧化層的時(shí)候，溝槽角落和周邊生長(zhǎng)的氧化層的厚度更為均勻，最終 使硅片溝槽角落和周邊應(yīng)力釋放均勻；另外，由于非晶化襯底氧化速度較快， 因此該襯墊氧化層生長(zhǎng)的速度也會(huì)有所提高。
權(quán)利要求
1、一種在硅片表面實(shí)施的溝槽隔離工藝，該工藝包括如下步驟a.通過(guò)刻蝕制程在硅片表面刻蝕出一個(gè)溝槽；b.去除刻蝕副產(chǎn)物；c.對(duì)溝槽內(nèi)部注入硅離子，使襯底表面非晶化，然后對(duì)硅片進(jìn)行高溫退火以修復(fù)注入損傷；d.生長(zhǎng)一層襯墊氧化層；e.填充氧化物，使氧化物的質(zhì)地在高溫下致密化；f.通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光實(shí)現(xiàn)硅片表面平坦化。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種在硅片表面實(shí)施的溝槽隔離工藝，其特征在于注 入硅離子的能量范圍在15keV 50keV。
3、 如權(quán)利要求1所述的一種在硅片表面實(shí)施的溝槽隔離工藝，其特征在于硅 離子的注入量為Iel3~5el4/cm2。
4、 如權(quán)利要求3所述的一種在硅片表面實(shí)施的溝槽隔離工藝，其特征在于硅 離子注入量取決于襯墊氧化層厚度。
5、 如權(quán)利要求1所述的一種在硅片表面實(shí)施的溝槽隔離工藝，其特征在于釆 用氮?dú)庾鳛楣ぷ鳉怏w對(duì)硅片進(jìn)行高溫退火以修復(fù)注入硅離子產(chǎn)生的損傷。
6、 如權(quán)利要求1或5所述的一種在硅片表面實(shí)施的溝槽隔離工藝，其特征在于 所述高溫退火的溫度范圍為800。C 950。C，至少持續(xù)15分鐘以上。
7、 如權(quán)利要求1所述的一種在硅片表面實(shí)施的溝槽隔離工藝，其特征在于在 步驟d中通過(guò)化學(xué)氣相沉積的工藝填充氧化層，然后在通過(guò)退火制程或者是快 速熱制程，以使氧化物的質(zhì)地致密化。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在硅片表面實(shí)施的溝槽隔離工藝，該工藝包括如下步驟a.通過(guò)刻蝕制程在硅片表面刻蝕出一個(gè)溝槽；b.去除刻蝕副產(chǎn)物；c.對(duì)溝槽內(nèi)部注入硅離子，使襯底表面非晶化，然后對(duì)硅片進(jìn)行高溫退火以修復(fù)注入損傷；d.生長(zhǎng)一層襯墊氧化層；e.填充氧化物，使氧化物的質(zhì)地在高溫下致密化；f.通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光實(shí)現(xiàn)硅片表面平坦化。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的方法使溝槽角落和周邊生長(zhǎng)的氧化層的厚度更為均勻，最終使硅片溝槽角落和周邊應(yīng)力釋放均勻，可有效降低角落處的缺陷密度，從而減少漏電；另外，非晶化襯底氧化速度較快，所以該襯墊氧化層生長(zhǎng)的速度也會(huì)有所提高，降低了溝槽隔離工藝的時(shí)間成本。
文檔編號(hào)H01L21/70GK101183659SQ20071017226
公開(kāi)日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2007年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月13日
發(fā)明者葉紅波 申請(qǐng)人:上海集成電路研發(fā)中心有限公司