專利名稱：淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體元器件制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)技術(shù)中，在制作柵氧化層之前，需要先進(jìn)行 淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作，以及在半導(dǎo)體襯底上定義CMOS的有源區(qū)。圖Ia 圖Ie為現(xiàn)有淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)制作相關(guān)流程示意圖，具體實現(xiàn)包括步驟11 在半導(dǎo)體襯底100上熱氧化生長隔離氧化層101。隔離氧化層101的作用是為了保護(hù)有源區(qū)在后續(xù)去掉氮化硅層102的過程中免受 化學(xué)玷污，并作為氮化硅層102與半導(dǎo)體襯底100之間的應(yīng)力緩沖層。所述半導(dǎo)體襯底為 硅襯底。步驟12 在隔離氧化層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是一層堅固的掩膜材料。步驟13 進(jìn)行淺溝槽的光刻和刻蝕。本步驟中，首先通過光刻得到待刻蝕的圖形；然后，依次刻蝕氮化硅層102、隔離 氧化層101及半導(dǎo)體襯底100，在半導(dǎo)體襯底100內(nèi)形成淺溝槽。步驟14 在刻蝕出的淺溝槽內(nèi)部表面生長一層襯墊二氧化硅103。該襯墊二氧化硅103的作用是為了防止后續(xù)進(jìn)行離子注入時，有源區(qū)中的雜質(zhì)擴(kuò) 展到淺溝槽中。另外，本步驟中，可采用熱氧化等方式生長襯墊二氧化硅103，由于熱氧化 是依靠硅和氧之間的化學(xué)反應(yīng)生長，因此，對于硅片表面其它區(qū)域，由于氮化硅層102的存 在，不會生長出襯墊二氧化硅103。步驟15 在淺溝槽中進(jìn)行氧化物104的填充以及拋光。本步驟中，可采用高密度等離子體(HDP)等化學(xué)氣相沉積方法，在淺溝槽內(nèi)填充 氧化物104，如二氧化硅，然后進(jìn)行氧化物104的拋光。其中，在步驟12中沉積得到的氮化 硅層102，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，防止過度拋光。步驟11至15在半導(dǎo)體襯底上形成了淺溝槽隔離區(qū)，結(jié)構(gòu)示意圖如圖Ia所示。步驟16 去除氮化硅層102。去除后的結(jié)構(gòu)示意圖如圖Ib所示。步驟17 去除隔離氧化層101。去除后的結(jié)構(gòu)示意圖如圖Ic所示。后續(xù)，還可在半導(dǎo)體襯底100的表面熱氧化生長犧牲層(SAC) 105，并以SAC105為 掩膜，在半導(dǎo)體襯底100上進(jìn)行有源區(qū)注入。其中，SAC105 —般為犧牲氧化硅層，結(jié)構(gòu)示意 圖如圖Id所示。最后，去除SAC105，去除后的結(jié)構(gòu)示意圖如圖Ie所示。在上述工藝流程中，步驟14中提到，在淺溝槽內(nèi)部表面生長一層襯墊二氧化硅 103的作用是為了防止后續(xù)進(jìn)行離子注入時，有源區(qū)中的雜質(zhì)，比如硼或磷等擴(kuò)展到淺溝槽中，但是，在實際應(yīng)用中，由于二氧化硅本身的致密性所限，并不能完全起到阻止擴(kuò)散發(fā)生 的目的，即不可能達(dá)到完全理想的效果，總是會有一部雜質(zhì)發(fā)生擴(kuò)散，而且，由于擴(kuò)散的隨 機(jī)性，可能有的區(qū)域擴(kuò)散的多，有的區(qū)域擴(kuò)散的少，從而導(dǎo)致有源區(qū)中的雜質(zhì)分布不均勻， 進(jìn)而導(dǎo)致器件的良率下降。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，能夠有效地防止擴(kuò)散的 發(fā)生，并提高器件的良率。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實現(xiàn)的一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，該方法包括在半導(dǎo)體襯底上依次形成隔離氧化層和氮化硅層，并通過光刻得到待刻蝕的圖 形；依次刻蝕所述氮化硅層、隔離氧化層以及半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成 淺溝槽；在所述淺溝槽內(nèi)部表面生長一層襯墊二氧化硅；向所述二氧化硅中注入預(yù)定濃度的氮并進(jìn)行退火；在所述淺溝槽內(nèi)進(jìn)行氧化物的填充及拋光，形成淺溝槽隔離區(qū)；依次去除所述氮化硅層和隔離氧化層。較佳地，所述向所述襯墊二氧化硅中注入預(yù)定濃度的氮包括利用去藕等離子體氮化技術(shù)向所述襯墊二氧化硅中注入預(yù)定濃度的氮。較佳地，所述注入的氮的濃度為5%到30%?？梢?，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，在溝槽內(nèi)部表面生長一層襯墊二氧化硅后，不直接 對淺溝槽進(jìn)行氧化物的填充，而是先向二氧化硅中注入預(yù)定濃度的氮并進(jìn)行退火，然后再 進(jìn)行填充。這樣一來，即可利用氮的特性，來改善二氧化硅的性能，增強(qiáng)其防止有源區(qū)中的 雜質(zhì)擴(kuò)散的能力，從而保持有源區(qū)中的雜質(zhì)分布的均勻性，進(jìn)而提高器件的良率。


圖Ia 圖Ie為現(xiàn)有淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)制作相關(guān)流程示意圖。圖2為本發(fā)明淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)制造方法實施例的流程圖。圖3為采用現(xiàn)有以及本發(fā)明所述淺溝槽隔離制造方法后NMOS管的VT分布情況示 意圖。圖4為采用現(xiàn)有以及本發(fā)明所述淺溝槽隔離制造方法后PMOS管的VT分布情況示 意圖。
具體實施例方式針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明中提出一種改進(jìn)的淺溝槽隔離結(jié)果制造方 法，即在溝槽內(nèi)部表面生長出一層襯墊二氧化硅后，不是直接對淺溝槽進(jìn)行氧化物的填充， 而是先向二氧化硅中注入預(yù)定濃度的氮并進(jìn)行退火，然后再進(jìn)行填充。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，以下參照圖Ia 圖Ic所示附圖并舉實施例，對本發(fā)明所述方案作進(jìn)一步地詳細(xì)說明。圖2為本發(fā)明淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)制造方法實施例的流程圖。如圖2所示，包括以下 步驟步驟21 在半導(dǎo)體襯底100上依次形成隔離氧化層101和氮化硅層102，并通過光 刻得到待刻蝕的圖形。步驟22 依次刻蝕氮化硅層102、隔離氧化層101以及半導(dǎo)體襯底100，在半導(dǎo)體 襯底100內(nèi)形成淺溝槽。步驟23 在刻蝕出的淺溝槽內(nèi)部表面生長一層襯墊二氧化硅103。本步驟中，可通過爐管(Furnace)或現(xiàn)場水汽生成(ISSG)等技術(shù)生長襯墊二氧化 硅 103。步驟24 向襯墊二氧化硅103中注入預(yù)定濃度的氮并進(jìn)行退火。本步驟中，可采用去藕等離子體氮化(DPN)等技術(shù)來向襯墊二氧化硅103中注入 氮。另外，由于等離子體氮化后，游離態(tài)的氮原子處理不穩(wěn)定狀態(tài)，極易揮發(fā)，所以需要采用 退火技術(shù)及時進(jìn)行固化，使氮原子與二氧化硅分子鍵合，形成穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)。采用上述處理方式 后，可得到較致密的氮化硅，如Si3N4，由于氮化硅的致密性相比于二氧化硅更高，因此防擴(kuò) 散能力更強(qiáng)。在實際應(yīng)用中，注入的氮的濃度可以是5% 30%左右，也就是說，注入的氮原子 數(shù)占二氧化硅中的原子以及氮原子總數(shù)的5% 30%左右。如果過低，就會起不到相應(yīng)作 用，如果過高，現(xiàn)有DPN技術(shù)會很難實現(xiàn)。另外，本發(fā)明實施例中，對于DPN的具體實現(xiàn)方式 沒有限制，比如采用多大的能量等，只要注入的氮的濃度滿足要求即可。步驟25 在淺溝槽內(nèi)進(jìn)行氧化物104的填充及拋光，形成淺溝槽隔離區(qū)。步驟26 依次去除氮化硅層102和隔離氧化層101?？傊捎帽景l(fā)明的技術(shù)方案，向襯墊二氧化硅中注入氮，利用氮的特性，來改善 二氧化硅的性能，即增強(qiáng)其防止有源區(qū)中的雜質(zhì)擴(kuò)散的能力，從而保持有源區(qū)中的雜質(zhì)分 布的均勻性，進(jìn)而提高器件的良率。試驗表明，采用本發(fā)明所述淺溝槽隔離制造方法，能夠 將器件的良率從42. 40%提高到65. 15%左右。另外，對于NMOS管和PMOS管來說，有源區(qū)中的雜質(zhì)分布更均勻，將使得NMOS管和 PMOS管的閾值電壓分布更均勻，那么表現(xiàn)在圖形上，就是閾值電壓(VT)的分布區(qū)間變小。 圖3為采用現(xiàn)有以及本發(fā)明所述淺溝槽隔離制造方法后NMOS管的VT分布情況示意圖；圖4 為采用現(xiàn)有以及本發(fā)明所述淺溝槽隔離制造方法后PMOS管的VT分布情況示意圖。可以看 出，采用本發(fā)明所述淺溝槽隔離制造方法后，較好地縮小了 VT的分布區(qū)間，即提高了 NMOS 管和PMOS管的性能。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。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、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
一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，該方法包括在半導(dǎo)體襯底上依次形成隔離氧化層和氮化硅層，并通過光刻得到待刻蝕的圖形；依次刻蝕所述氮化硅層、隔離氧化層以及半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成淺溝槽；在所述淺溝槽內(nèi)部表面生長一層襯墊二氧化硅；向所述二氧化硅中注入預(yù)定濃度的氮并進(jìn)行退火；在所述淺溝槽內(nèi)進(jìn)行氧化物的填充及拋光，形成淺溝槽隔離區(qū)；依次去除所述氮化硅層和隔離氧化層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述向所述襯墊二氧化硅中注入預(yù)定濃 度的氮包括利用去藕等離子體氮化技術(shù)向所述襯墊二氧化硅中注入預(yù)定濃度的氮。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述注入的氮的濃度為5%到30%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，包括在半導(dǎo)體襯底上依次形成隔離氧化層和氮化硅層，并通過光刻得到待刻蝕的圖形；依次刻蝕所述氮化硅層、隔離氧化層以及半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成淺溝槽；在所述淺溝槽內(nèi)部表面生長一層襯墊二氧化硅；向所述二氧化硅中注入預(yù)定濃度的氮并進(jìn)行退火；在所述淺溝槽內(nèi)進(jìn)行氧化物的填充及拋光，形成淺溝槽隔離區(qū)；依次去除所述氮化硅層和隔離氧化層。應(yīng)用本發(fā)明所述的方法，能夠有效防止擴(kuò)散的發(fā)生，提高器件的良率。
文檔編號H01L21/3105GK101989565SQ20091005613
公開日2011年3月23日 申請日期2009年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月7日
發(fā)明者劉兵武 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司