淺溝槽隔離結構及其形成方法技術

一種淺溝槽隔離結構及其形成方法，所述淺溝槽隔離結構的形成方法包括：提供半導體襯底；在所述半導體襯底內形成凹槽；形成填充滿凹槽下部分的第一氧化物層；在所述第一氧化物層以及未被填充的凹槽側壁表面形成致密氧化層；在所述致密氧化層表面形成填充滿所述凹槽的第二氧化物層，所述致密氧化層的致密度大于第一氧化物層和第二氧化物層的致密度。所述方法可以提高形成的淺溝槽隔離結構的性能。

【技術實現步驟摘要】
淺溝槽隔離結構及其形成方法
本專利技術涉及半導體
，特別涉及一種淺溝槽隔離結構及其形成方法。
技術介紹
隨著半導體工藝進入深亞微米時代，0.18微米以下的元件(例如CMOS集成電路的有源區之間)大多采用淺溝槽隔離結構(STI)進行橫向隔離來制作。集成電路包括許多形成在半導體襯底上的晶體管，一般來說，晶體管是通過絕緣或隔離結構而彼此間隔開。通常用來形成隔離結構的工藝是淺溝槽隔離(shallowtrenchisolation，簡稱STI)工藝。淺溝槽隔離工藝通常是在半導體襯底上形成凹槽，然后在凹槽內填充絕緣材料，形成淺溝槽隔離結構。所述淺溝槽隔離結構包圍半導體襯底上的各個有源區，將有源區以及有源區表面形成的晶體管之間進行隔離。所述絕緣材料通常是氧化硅。為了提高晶體管的性能，現有技術通常采用外延SiGe技術，形成PMOS晶體管的源漏極。具體的，在形成的PMOS柵極結構兩側的半導體襯底內形成凹槽，然后在所述凹槽內外延SiGe作為PMOS晶體管的源漏極。由于淺溝槽隔離結構作為器件之間的橫向隔離結構，相鄰PMOS之間也通過淺溝槽隔離結構進行隔離，相鄰PMOS晶體管的源漏極分別位于淺溝槽隔離結構兩側，所以，在形成SiGe源漏的過程中，刻蝕半導體襯底形成凹槽以及對凹槽進行清洗的過程中，容易對淺溝槽隔離結構造成損傷。而現有技術形成的淺溝槽隔離結構內的氧化硅比較疏松，在刻蝕形成凹槽的過程中容易受到損傷，使得淺溝槽隔離結構的寬度變小，相鄰PMOS晶體管的源漏極之間間距變小，后續在所述源漏極表面形成金屬硅化物層，相鄰晶體管的源漏極表面的金屬硅化物層之間容易發生橋連，導致器件失效。所以，現有技術形成的淺溝槽隔離結構的隔離性能有待進一步的提高。
技術實現思路
本專利技術解決的問題是提供一種淺溝槽隔離結構及其形成方法，提高淺溝槽隔離結構的隔離性能。為解決上述問題，本專利技術提供一種淺溝槽隔離結構的形成方法，包括：提供半導體襯底；在所述半導體襯底內形成凹槽；形成填充滿凹槽下部分的第一氧化物層；在所述第一氧化物層以及未被填充的凹槽側壁表面形成致密氧化層；在所述致密氧化層表面形成填充滿所述凹槽的第二氧化物層，所述致密氧化層的致密度大于第一氧化物層和第二氧化物層的致密度?？蛇x的，所述致密氧化層的形成方法包括：在所述第一氧化物層以及未被填充的凹槽側壁表面形成硅層；對所述硅層進行氧化處理。可選的，所述硅層的厚度為可選的，所述致密氧化層的厚度為可選的，所述氧化處理的方法包括：快速熱氧化工藝、爐管氧化工藝、原位水汽氧化工藝或等離子體氧化工藝。可選的，采用原子層沉積工藝形成所述硅層?？蛇x的，所述凹槽的形成方法包括：在所述半導體襯底表面形成掩膜層，所述掩膜層暴露出部分半導體襯底表面；以所述掩膜層為掩膜，刻蝕所述半導體襯底，在所述半導體襯底內形成凹槽。可選的，所述硅層還覆蓋掩膜層的側壁及表面?？蛇x的，所述第一氧化物層的厚度為凹槽深度的1/3～2/3?？蛇x的，所述第一氧化物層的形成方法包括：形成填充滿所述凹槽的第一氧化物材料層；對所述第一氧化物材料層進行回刻蝕，形成所述第一氧化物層，使所述第一氧化物層的表面低于半導體襯底的表面。可選的，在對所述第一氧化物材料層進行回刻蝕前，對所述第一氧化物材料層進行退火處理?？蛇x的，采用濕法刻蝕或干法刻蝕工藝進行所述回刻蝕?？蛇x的，采用化學氣相沉積工藝、高密度等離子體沉積工藝或高深寬比沉積工藝形成所述第一氧化物材料層?？蛇x的，在形成所述第一氧化物材料層之前，在所述凹槽內壁表面形成墊氧化層。可選的，所述第二氧化物層的形成方法包括：在所述致密氧化層表面形成填充滿凹槽的第二氧化物材料層；對所述第二氧化物材料層進行平坦化，形成所述第二氧化物層?？蛇x的，采用化學氣相沉積工藝、高密度等離子體沉積工藝或高深寬比沉積工藝形成所述第二氧化物材料層。可選的，還包括：在對所述第二氧化物材料層進行平坦化之前，對所述第二氧化物材料層進行退火處理?？蛇x的，所述第一氧化物層的材料為氧化硅、致密氧化層的材料為氧化硅，第二氧化物層的材料為氧化硅。為解決上述問題，本專利技術的實施例還提供一種采用上述方法形成的淺溝槽隔離結構，其特征在于，包括：半導體襯底；位于所述半導體襯底內的凹槽；填充滿凹槽下部分的第一氧化物層；位于所述第一氧化物層以及未被填充的凹槽側壁表面的致密氧化層；位于所述致密氧化層表面、填充滿所述凹槽的第二氧化物層，所述致密氧化層的致密度大于第一氧化物層和第二氧化物層的致密度。與現有技術相比，本專利技術的技術方案具有以下優點：本專利技術的技術方案，在半導體襯底內形成凹槽之后，形成填充滿凹槽下部分的第一氧化物層之后，在所述第一氧化物層以及未被填充的凹槽側壁表面形成致密氧化層，再在所述致密氧化層表面形成填充滿凹槽的第二氧化層，所述致密氧化層的致密度大于第一氧化層和第二氧化物的致密度從而使得所述致密氧化層的耐腐蝕性高于第一氧化物層和第二氧化物層。由于所述致密氧化層覆蓋第一氧化層上方的凹槽上部分的側壁，從而在襯底形成其他半導體器件過程中，當刻蝕凹槽兩側的半導體襯底暴露出致密氧化層時，所述致密氧化層耐腐蝕性較高，不容易受到損傷，從而確保形成的淺溝槽隔離結構的隔離性能不受影響。進一步，本專利技術的技術方案中，所述致密氧化層的形成方法包括：在所述第一氧化物層以及未被填充的凹槽側壁表面形成硅層；對所述硅層進行氧化處理形成致密氧化層。先形成硅層再將所述硅層氧化形成致密氧化層，可以避免對凹槽兩側的半導體襯底造成損耗。若直接對凹槽側壁表面進行氧化，雖然也能形成致密氧化層，但是，會導致凹槽兩側的半導襯底面積減小，導致后續在凹槽兩側的半導襯底上形成的半導體器件性能下降。附圖說明圖1至圖9是本專利技術的實施例的淺溝槽隔離結構的形成過程的結構示意圖。具體實施方式如
技術介紹
中所述，現有技術形成的淺溝槽隔離結構在形成具有SiGe源漏的PMOS晶體管時，容易受到損傷。本專利技術的實施例中，在半導體襯底內形成凹槽之后，在凹槽下部分填充第一氧化物層，在第一氧化物層表面以及凹槽側壁表面形成致密氧化層，再在所述致密氧化層表面形成第二氧化物層。由于致密氧化層的致密度較高，不易受到損傷，從而可以提高淺溝槽隔離結構的性能。為使本專利技術的上述目的、特征和優點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本專利技術的具體實施例做詳細的說明。請參考圖1，提供半導體襯底100。所述半導體襯底100的材料包括硅、鍺、鍺化硅、砷化鎵等半導體材料，所述半導體襯底100可以是體材料也可以是復合結構如絕緣體上硅。本領域的技術人員可以根據半導體襯底100上形成的半導體器件選擇所述半導體襯底100的類型，因此所述半導體襯底的類型不應限制本專利技術的保護范圍。本實施例中，所述半導體襯底100的材料為硅。本實施例中，還在所述半導體襯底100表面形成掩膜層101，所述掩膜層101暴露出部分半導體襯底100的表面。所述掩膜層101的材料為氮化硅，本實施例中，可以采用化學氣相沉積工藝形成所述掩膜層101。所述掩膜層101還可以作為后續化學機械研磨工藝的停止層，所述掩膜層101的厚度可以為在本專利技術的其他實施例中，所述掩膜層101還可以是包括位于半導體襯底100表面的氧化硅層以及位于氧化硅層表面的氮化硅層。請參考圖2，在所述半導體襯底100內形成凹槽200。采本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種淺溝槽隔離結構的形成方法，其特征在于，包括：提供半導體襯底；在所述半導體襯底內形成凹槽；形成填充滿凹槽下部分的第一氧化物層；在所述第一氧化物層以及未被填充的凹槽側壁表面形成致密氧化層；在所述致密氧化層表面形成填充滿所述凹槽的第二氧化物層，所述致密氧化層的致密度大于第一氧化物層和第二氧化物層的致密度。

【技術特征摘要】
1.一種淺溝槽隔離結構的形成方法，其特征在于，包括：提供半導體襯底；在所述半導體襯底內形成凹槽；形成填充滿凹槽下部分的第一氧化物層；在所述第一氧化物層以及未被填充的凹槽側壁表面形成致密氧化層；在所述致密氧化層表面形成填充滿所述凹槽的第二氧化物層，所述致密氧化層的致密度大于第一氧化物層和第二氧化物層的致密度。2.根據權利要求1所述的淺溝槽隔離結構的形成方法，其特征在于，所述致密氧化層的形成方法包括：在所述第一氧化物層以及未被填充的凹槽側壁表面形成硅層；對所述硅層進行氧化處理。3.根據權利要求2所述的淺溝槽隔離結構的形成方法，其特征在于，所述硅層的厚度為4.根據權利要求2所述的淺溝槽隔離結構的形成方法，其特征在于，所述致密氧化層的厚度為5.根據權利要求2所述的淺溝槽隔離結構的形成方法，其特征在于，所述氧化處理的方法包括：快速熱氧化工藝、爐管氧化工藝、原位水汽氧化工藝或等離子體氧化工藝。6.根據權利要求2所述的淺溝槽隔離結構的形成方法，其特征在于，采用原子層沉積工藝形成所述硅層。7.根據權利要求1所述的淺溝槽隔離結構的形成方法，其特征在于，所述凹槽的形成方法包括：在所述半導體襯底表面形成掩膜層，所述掩膜層暴露出部分半導體襯底表面；以所述掩膜層為掩膜，刻蝕所述半導體襯底，在所述半導體襯底內形成凹槽。8.根據權利要求7所述的淺溝槽隔離結構的形成方法，其特征在于，所述硅層還覆蓋掩膜層的側壁及表面。9.根據權利要求1所述的淺溝槽隔離結構的形成方法，其特征在于，所述第一氧化物層的厚度為凹槽深度的1/3～2/3。10.根據權利要求1所述的淺溝槽隔離結構的形成方法，其特征在于，所述第一氧化物層的形成方法包括：形成填充滿所述凹槽的第一氧化物材料層；對所述第一氧化物材料層進行回刻蝕，形成所述第一氧化物層，使所述第一氧化物層的表面低于半導體...

【專利技術屬性】
技術研發人員：禹國賓，
申請(專利權)人：中芯國際集成電路制造上海有限公司，中芯國際集成電路制造北京有限公司，
類型：發明
國別省市：上海,31