CN101308843B - 一种浅沟槽隔离结构及制备该结构的制程 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种浅沟槽隔离结构，其包括衬底，生长在衬底上的氧化层，以及覆盖在氧化层的罩幕层，填充在浅沟槽及罩幕层上表面的等离子体；其中，所述浅沟槽的拐角为弧形结构。本发明还提供一种制备浅沟槽隔离结构的制程，该制程包括如下步骤：a.蚀刻有源区以形成浅沟槽；b.执行罩幕层回蚀的制程，蚀刻罩幕层以露出部分的垫氧化层；c.将浅沟槽的浅沟拐角和罩幕层拐角轰击成弧形；d.在该浅沟槽的内侧形成一层介质层；e.采用高密度等离子体化学气相淀积方式填充浅沟槽。本发明的结构可以有效避免拐角处可能存在的高电场，而且硅氧化物在弧形的拐角的生长速度会减慢，以达到更好的填充效果，有效避免填充后浅沟槽中出现空隙。

Description

一种浅沟槽隔离结构及制备该结构的制程
技术领域
本发明涉及半导体制程，尤其涉及一种浅沟槽隔离结构及制备该结构的制程。
背景技术
由于制造过程中部分制程的影响，浅沟填充物一般会被腐蚀，故靠近有源区处的浅沟绝缘层会相对有源区表面凹进一些，所以在器件正常工作状态时，若浅沟槽隔离结构边缘处较陡，浅沟槽隔离结构边缘处有可能存在较大电场，其电场值最大可分别达到7MV/cm(p+区)和6MV/cm(n+区)。研究结果表明，在低电场作用下，辐射在氧化层内感生电荷并没有明显的变化，当边缘电场大于0.7MV/cm时，氧化层陷阱电荷导致的平带电压漂移和阈值电压漂移会有一个急剧明显的增长。同时浅沟拐角处存在的高电场还会导致亚阈区I-V特性的反常***。
目前通用的制程如图1所示，进入该制程的器件包括衬底1，生长在衬底1上的垫氧化层3，以及覆盖垫氧化层3的罩幕层5。首先进行有源区蚀刻形成浅沟槽，然后采用热氧化制程，在浅沟槽内侧形成一层衬底氧化层7；随后进行罩幕层回蚀的制程，采用热磷酸把罩幕层5蚀刻掉一些，露出部分的垫氧化层3；最后采用高密度等离子体化学气相沉积法填充硅氧化物(SiO2)，硅氧化物9填充到整个沟槽以及覆盖整个器件的上表面。从图1中可以看出，采用这种制程浅沟拐角较陡，所以该拐角处存在较高的电场。
此外，高密度等离子体填充属于一种电浆增强式化学气相沉积法(PECVD)制程，高密度等离子体在电磁场中获得能量，各种化学反应在电浆体中迅速地进行，从而在短时间内完成化学气相沉积。该制程的特点是在拐角生长速度比较快，导致浅沟槽填充效果不好，很容易在浅沟槽产生空隙(Void)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种浅沟槽隔离结构及制备该结构的制程，其可以有效改善浅沟拐角的电场效应和浅沟槽的填充效果。
为实现上述目的，本发明提供一种浅沟槽隔离结构，其包括衬底，生长在衬底上的氧化层，以及覆盖在氧化层的罩幕层，填充在浅沟槽及罩幕层上表面的等离子体；其中，所述浅沟槽的拐角为弧形结构。所述罩幕层的拐角为弧形结构。
本发明还提供一种制备浅沟槽隔离结构的制程，进入该制程的器件结构包括衬底，生长在衬底上的垫氧化层，以及覆盖垫氧化层的罩幕层；其中，该制程包括如下步骤：a.蚀刻有源区以形成浅沟槽；b.执行罩幕层回蚀的制程，蚀刻罩幕层以露出部分的垫氧化层；c.将浅沟槽的浅沟拐角和罩幕层拐角轰击成弧形；d.在该浅沟槽的内侧形成一层介质层；e.采用高密度等离子体化学气相淀积方式填充浅沟槽。
与现有技术相比，本发明浅沟槽隔离结构中浅沟槽的拐角和罩幕层的拐角均为弧形，可以有效避免拐角处可能存在的高电场。此外，硅氧化物在弧形的拐角的生长速度会减慢，以达到更好的填充效果，有效避免填充后浅沟槽中出现空隙。
具体实施方式
请参阅图2，本发明提供一种浅沟槽隔离结构，其包括衬底，生长在衬底11上的垫氧化层13，以及覆盖在垫氧化层13的罩幕层15，填充在浅沟槽及罩幕层15上表面的硅氧化物(SiO2)。
在本发明的浅沟槽隔离结构中，浅沟槽的拐角和罩幕层15的拐角均为弧形结构，该弧形结构可以有效避免拐角处可能存在的高电场。
本发明的浅沟槽隔离结构通过相应的制程制备，进入本发明浅沟槽隔离结构制程前的器件结构包括衬底11，生长在衬底11上的垫氧化层13，以及覆盖垫氧化层13的罩幕层15。
请参阅图2(a)，首先将蚀刻器件的有源区以形成浅沟槽，然后进行罩幕层回蚀的制程，采用热磷酸把罩幕层15蚀刻掉一些，露出部分的垫氧化层13；然后执行清洗制程，清洗浅沟槽。
请参阅图2(b)，在清洗制程后，进行离子溅射制程(Ar Sputter)，采用氩离子把浅沟槽的浅沟拐角和罩幕层15拐角轰击成弧形。在本发明其他实施例中，轰击浅沟槽的浅沟拐角和罩幕层15拐角的离子也可以是氦(He)、氢(H2)、锗Ge及硅(Si)等。
请参阅图2(c)，通过热氧化制程在浅沟槽的内侧形成一层衬底氧化层17；
请参阅图2(d)，最后采用高密度等离子体化学气相沉积法填充硅氧化物19，硅氧化物19被填充到整个沟槽以及覆盖整个器件的上表面。
本发明的浅沟槽隔离结构中的罩幕层15拐角和浅沟槽的浅沟拐角在离子溅射制程中被轰击成弧形，导致硅氧化物在弧形的拐角的生长速度减慢，从而达到更好的填充效果，有效避免填充后浅沟槽中出现空隙。

Claims (1)

1.制备浅沟槽隔离结构的制程；进入该制程的器件结构包括衬底，生长在衬底上的垫氧化层，以及覆盖垫氧化层的罩幕层；其特征在于：该制程包括如下步骤：
a.蚀刻有源区以形成浅沟槽；
b.执行罩幕层回蚀的制程，蚀刻罩幕层以露出部分的垫氧化层，然后执行清洗浅沟槽的制程；
c.将浅沟槽的浅沟拐角和罩幕层拐角轰击成弧形，其中，通过离子溅射制程将浅沟槽的浅沟拐角和罩幕层拐角轰击成弧形；
d.采用热氧化制程在该浅沟槽的内侧形成一层衬底氧化层；
e.采用高密度等离子体化学气相淀积方式填充浅沟槽，步骤e中硅氧化物在电磁场以及电浆体的作用下被填充到整个浅沟槽以及覆盖整个隔离结构的上表面。
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