淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，在形成淺溝槽隔離區(qū)之后，對(duì)所述半導(dǎo)體襯底在淺溝槽隔離區(qū)的拐角處進(jìn)行離子注入處理，能夠降低拐角處的應(yīng)力，使后續(xù)在拐角處形成第三介質(zhì)層不易被擊穿，進(jìn)而提高器件的性能。
【專利說明】 淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法。

【背景技術(shù)】
[0002]淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)通常形成于半導(dǎo)體襯底之中，填充介質(zhì)層用于隔離半導(dǎo)體器件?，F(xiàn)有技術(shù)中的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)形成步驟包括:
[0003]提供半導(dǎo)體襯底10，在所述半導(dǎo)體襯底10上依次形成氧化層20、硬掩膜層30，如圖1所示；
[0004]依次刻蝕所述掩膜層30、氧化層20以及半導(dǎo)體襯底10，形成淺溝槽隔離區(qū)11暴露出半導(dǎo)體襯底10，如圖2所示；
[0005]在溝槽隔離區(qū)11暴露出的半導(dǎo)體襯底10表面形成襯氧化層40，如圖3所示；
[0006]在所述襯氧化層40以及所述硬掩膜層30的表面形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)50，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)50填充所述淺溝槽隔離區(qū)，其中所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)50的材質(zhì)為二氧化硅；
[0007]使用化學(xué)機(jī)械平坦化工藝研磨去除所述硬掩膜層30以及部分淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，暴露出氧化層20，如圖5所示。
[0008]然而在后續(xù)形成器件時(shí)，器件中的柵極會(huì)有一部分搭在所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)50上，即柵極形成在氧化層20以及淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)50上。在器件形成之后通常對(duì)器件進(jìn)行一系列測(cè)試，以檢測(cè)器件的性能是否符合標(biāo)準(zhǔn)。其中一項(xiàng)檢測(cè)是對(duì)器件進(jìn)行通電，測(cè)試氧化層20的抗擊穿能力。然而，由于淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)50與所述半導(dǎo)體襯底10的拐角處(如圖5虛線所示)形成的二氧化硅較薄，同時(shí)拐角處受到的應(yīng)力較大；因此，在對(duì)器件進(jìn)行通電測(cè)試氧化層20的抗擊穿能力時(shí)，拐角處的二氧化硅通常是最薄弱，最容易被擊穿的部分，這就造成器件的性能不穩(wěn)定，不利于提高半導(dǎo)體器件整體的穩(wěn)定性。
[0009]那么如何避免上述問題，提高拐角處二氧化硅的抗擊穿性能便成為本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的技術(shù)問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，能夠提升拐角處介質(zhì)層的抗擊穿性能。
[0011]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，包括步驟:
[0012]提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上依次形成第一介質(zhì)層和硬掩膜層；
[0013]依次刻蝕所述硬掩膜層、第一介質(zhì)層以及半導(dǎo)體襯底，形成淺溝槽隔離區(qū)，所述半導(dǎo)體襯底在所述淺溝槽隔離區(qū)處存在拐角；
[0014]在所述淺溝槽隔離區(qū)內(nèi)形成第二介質(zhì)層，所述第二介質(zhì)層暴露出所述拐角；
[0015]對(duì)所述拐角進(jìn)行離子注入處理，所述離子注入處理使用的離子束與水平線呈預(yù)定夾角；
[0016]在所述第二介質(zhì)層表面形成第三介質(zhì)層。
[0017]進(jìn)一步的，所述離子注入處理使用的離子束包括銻離子、碳離子和氮離子。
[0018]進(jìn)一步的，所述離子注入處理使用的離子束包括C2BltlH12和氧離子。
[0019]進(jìn)一步的，所述離子注入處理使用的離子束包括BF2離子、碳離子和氮離子。
[0020]進(jìn)一步的，所述離子注入處理的離子能量范圍是3KeV?30KeV。
[0021]進(jìn)一步的，所述離子注入處理的離子劑量范圍是lel5/cm2?lel6/cm2。
[0022]進(jìn)一步的，所述離子注入處理的離子束與水平線呈預(yù)定夾角的范圍是10°?35。。
[0023]進(jìn)一步的，在刻蝕所述硬掩膜層、第一介質(zhì)層以及半導(dǎo)體襯底形成淺溝槽隔離區(qū)之后，對(duì)所述半導(dǎo)體襯底在淺溝槽隔離區(qū)處的拐角進(jìn)行回刻蝕。
[0024]進(jìn)一步的，所述第一介質(zhì)層的材質(zhì)為二氧化硅，厚度范圍是100埃?400埃。
[0025]進(jìn)一步的，所述硬掩膜層的材質(zhì)為氮化硅，厚度范圍是400埃?800埃。
[0026]進(jìn)一步的，所述第二介質(zhì)層與所述第三介質(zhì)層的材質(zhì)均為二氧化硅。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在:在形成淺溝槽隔離區(qū)之后，對(duì)所述半導(dǎo)體襯底在淺溝槽隔離區(qū)的拐角處進(jìn)行離子注入處理，能夠降低拐角處的應(yīng)力，使后續(xù)在拐角處形成第三介質(zhì)層不易被擊穿，進(jìn)而提高器件的性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1至圖4為現(xiàn)有技術(shù)中淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)形成的剖面示意圖；
[0029]圖5為本發(fā)明一實(shí)施例中淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法的流程圖；
[0030]圖6至圖11為本發(fā)明一實(shí)施例中淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法的剖面示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0031]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提出的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
[0032]請(qǐng)參考圖5，在本實(shí)施例中，提出一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，包括步驟:
[0033]SlOO:提供半導(dǎo)體襯底100，在所述半導(dǎo)體襯底100上依次形成第一介質(zhì)層200和硬掩膜層300，如圖6所示；
[0034]其中，所述半導(dǎo)體襯底100可以為硅襯底、硅鍺襯底或絕緣體上硅襯底；其中，所述第一介質(zhì)層200的材質(zhì)為二氧化硅，其厚度范圍是100埃?400埃，例如是200埃；所述硬掩膜層300的材質(zhì)為氮化硅，其厚度范圍是400埃?800埃，例如是500埃，作為刻蝕的掩膜層。
[0035]S200:依次刻蝕所述硬掩膜層300、第一介質(zhì)層200以及半導(dǎo)體襯底100，形成淺溝槽隔離區(qū)110，所述半導(dǎo)體襯底100在所述淺溝槽隔離區(qū)110處存在拐角，如圖7虛線所示；
[0036]在形成淺溝槽隔離區(qū)110之后，使用濕法刻蝕對(duì)所述半導(dǎo)體襯底100以及所述硬掩膜層300和第一介質(zhì)層200進(jìn)行回刻蝕(Pull-Back)處理，從而使所述半導(dǎo)體襯底100在淺溝槽隔離區(qū)110處的拐角暴露更多面積，便于后續(xù)形成較厚的介質(zhì)層，提高拐角處介質(zhì)層的抗擊穿能力。
[0037]S300:在所述淺溝槽隔離區(qū)110內(nèi)形成第二介質(zhì)層400，所述第二介質(zhì)層400暴露出所述拐角，如圖8所示；
[0038]在該步驟中，形成的第二介質(zhì)層400為了保護(hù)所述半導(dǎo)體襯底100的其他區(qū)域，避免后續(xù)進(jìn)行離子注入處理時(shí)對(duì)所述半導(dǎo)體襯底100的其他區(qū)域造成傷害，同時(shí)暴露出所述拐角便于后續(xù)對(duì)所述拐角進(jìn)行離子注入處理。
[0039]S400:對(duì)所述拐角進(jìn)行離子注入處理，所述離子注入處理使用的離子束與水平線呈預(yù)定夾角α，如圖9所示；
[0040]在該步驟中，所述離子束可以包括銻離子(Sb)、碳離子(C)和氮離子(N)或者包括C2B10H12和氧離子(O)或者包括BF2離子、碳離子(C)和氮離子(N);所述離子注入處理的離子能量范圍是3KeV?30KeV，例如是IlOKeV ;所述離子注入處理的離子劑量范圍是lel5/cm2?lel6/cm2，例如是2el5/cm2 ;所述離子注入處理的離子束與水平線呈預(yù)定夾角的范圍是10°?35°，例如是20°，從而可以在拐角處形成含有B或Sb的區(qū)域500，如圖10所示。
[0041]其中C或者N能夠起到對(duì)B或者Sb的抑制作用，也就是當(dāng)B或者Sb被注入至半導(dǎo)體襯底100的拐角處以及所述第二介質(zhì)層400時(shí)，C或N能夠?qū)或者Sb限制在注入時(shí)區(qū)域500的位置，防止其流失，避免造成離子注入處理的效果大大降低；由于離子注入之后能夠降低拐角處的應(yīng)力，從而能夠提高拐角處形成的介質(zhì)層的抗擊穿能力，進(jìn)而能夠提高器件的穩(wěn)定性。
[0042]S500:在所述第二介質(zhì)層400表面形成第三介質(zhì)層；
[0043]其中，所述第二介質(zhì)層400與所述第三介質(zhì)層同為二氧化硅，并構(gòu)成了所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)600，如圖11所示。
[0044]綜上，在本發(fā)明實(shí)施例提供的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法中，在形成淺溝槽隔離區(qū)之后，對(duì)所述半導(dǎo)體襯底在淺溝槽隔離區(qū)的拐角處進(jìn)行離子注入處理，能夠降低拐角處的應(yīng)力，使后續(xù)在拐角處形成第三介質(zhì)層不易被擊穿，進(jìn)而提高器件的性能。
[0045]上述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不對(duì)本發(fā)明起到任何限制作用。任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的技術(shù)方案的范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明揭露的技術(shù)方案和技術(shù)內(nèi)容做任何形式的等同替換或修改等變動(dòng)，均屬未脫離本發(fā)明的技術(shù)方案的內(nèi)容，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，包括步驟: 提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上依次形成第一介質(zhì)層和硬掩膜層； 依次刻蝕所述硬掩膜層、第一介質(zhì)層以及半導(dǎo)體襯底，形成淺溝槽隔離區(qū)，所述半導(dǎo)體襯底在所述淺溝槽隔離區(qū)處存在拐角； 在所述淺溝槽隔離區(qū)內(nèi)形成第二介質(zhì)層，所述第二介質(zhì)層暴露出所述拐角； 對(duì)所述拐角進(jìn)行離子注入處理，所述離子注入處理使用的離子束與水平線呈預(yù)定夾角； 在所述第二介質(zhì)層表面形成第三介質(zhì)層。
2.如權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述離子注入處理使用的離子束包括銻離子、碳離子和氮離子。
3.如權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述離子注入處理使用的離子束包括C2BltlH12和氧離子。
4.如權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述離子注入處理使用的離子束包括BF2離子、碳離子和氮離子。
5.如權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述離子注入處理的離子能量范圍是3KeV?30KeV。
6.如權(quán)利要求5所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述離子注入處理的離子劑量范圍是lel5/cm2?lel6/cm2。
7.如權(quán)利要求6所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述離子注入處理的離子束與水平線呈預(yù)定夾角的范圍是10°?35°。
8.如權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，在刻蝕所述硬掩膜層、第一介質(zhì)層以及半導(dǎo)體襯底形成淺溝槽隔離區(qū)之后，對(duì)所述半導(dǎo)體襯底在淺溝槽隔離區(qū)處的拐角進(jìn)行回刻蝕。
9.如權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述第一介質(zhì)層的材質(zhì)為二氧化硅，厚度范圍是100埃?400埃。
10.如權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述硬掩膜層的材質(zhì)為氮化硅，厚度范圍是400埃?800埃。
11.如權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述第二介質(zhì)層與所述第三介質(zhì)層的材質(zhì)均為二氧化硅。
【文檔編號(hào)】H01L21/762GK104425345SQ201310407724
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】趙猛 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司