浅沟槽隔离结构的形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及集成电路制造技术领域，特别涉及一种浅沟槽隔离结构的形成方法。
【背景技术】
[0002]随着半导体工艺进入深亚微米时代，0.18微米以下的元件(例如CMOS集成电路的有源区之间)大多采用浅沟槽隔离结构(STI)进行横向隔离来制作。随着半导体器件特征尺寸的不断减小，用于器件隔离的浅沟槽隔离结构的尺寸也变小，相应的，用于形成浅沟槽隔离结构的隔离沟槽的深宽比变大。
[0003]传统的STI的形成方法通常包括以下步骤:首先，提供半导体衬底，在半导体衬底上形成刻蚀阻挡层；接着，在所述刻蚀阻挡层上形成光掩模图形，使得所述刻蚀阻挡层的部分区域被暴露；对刻蚀阻挡层及刻蚀阻挡层下层的半导体衬底进行刻蚀，在所述刻蚀阻挡层和所述半导体衬底中形成沟槽；接着，向所述沟槽内填充绝缘介质，形成浅沟槽隔离结构。
[0004]虽然STI技术在批量生产中已得到广泛的应用，但如何改善STI的形貌以获得理想的漏电特性，良好的窄沟道效应仍有许多工作要做。通过实践证明，STI的顶角形状对于器件的整体性能有很大的影响，比如MOS管的双峰效应、反窄沟效应等。在目前使用的STI成形工艺中，为了获得良好的STI形状，需要进行特殊的处理，比如需要使用特殊的STI沟槽内衬氧化层(Liner Oxidat1n)工艺来获得理想的STI形状。然而,如何获得较佳的STI形状并且兼顾其他器件性能实为一重要课题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种浅沟槽隔离结构的形成方法，在获得较佳的STI形状并且兼顾其他器件性能。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供一种浅沟槽隔离结构的形成方法，包括:
[0007]提供半导体衬底，所述半导体衬底中形成有若干隔离沟槽；
[0008]在所述沟槽内形成氧化层，所述氧化层包括在所述沟槽内壁氧化生长的第一氧化层以及在所述第一氧化层上沉积的第二氧化层；
[0009]对所述氧化层执行氮化工艺，使部分氧化层转化为氮氧化层；以及
[0010]在所述沟槽内填充介质层，形成浅沟槽隔离结构。
[0011]可选的，所述氧化工艺是原位蒸汽产生氧化工艺、湿氧化工艺或快速热氧化工艺。
[0012]可选的，所述沉积工艺是低压化学气相沉积。
[0013]可选的，所述第一氧化层的厚度是5?100埃，所述第二氧化层的厚度是10?100埃。
[0014]可选的，所述氮化工艺是去耦等离子氮化物工艺。
[0015]可选的，对所述氧化层执行氮化工艺之后，在所述沟槽内填充介质层之前，执行退火工艺。
[0016]可选的，在所述半导体衬底内形成若干隔离沟槽的方法包括:
[0017]在半导体衬底上形成刻蚀停止层和硬掩膜层；
[0018]刻蚀所述硬掩膜层和刻蚀停止层，形成贯穿所述硬掩膜层和刻蚀停止层厚度的开口，所述开口的形状与隔离沟槽的形状对应；以及
[0019]以所述硬掩膜层和刻蚀停止层为掩模，沿开口刻蚀所述半导体衬底，形成若干隔离沟槽。
[0020]可选的，所述刻蚀停止层为氧化硅，所述硬掩膜层为氮化硅。
[0021]可选的，在所述沟槽内填充介质层之后，利用化学机械研磨工艺平坦化所述介质层。
[0022]与现有技术相比，本发明先在沟槽内形成氧化层，然后对氧化层执行氮化工艺，如此，一方面利用氧化工艺获得较佳的圆角效果，确保NMOS阈值电压稳定，取得良好的窄沟道效应；另一方面控制有源区损失，并且在应力控制方面效果理想，获得较佳的器件性能。
【附图说明】
[0023]图1是本发明实施例的浅沟槽隔离结构的形成方法的流程示意图；
[0024]图2至图5是本发明实施例的浅沟槽隔离结构的形成方法过程中的器件截面示意图。
【具体实施方式】
[0025]正如【背景技术】所述，STI沟槽内衬氧化层制作工艺对于器件的性能是至关重要的。经本申请发明人研究发现，STI liner工艺在CMOS晶体管工艺中具有如下作用:1、STI圆角化(corner rounding)以及缺陷修复,此步骤中氧化工艺的效果较佳；2、在STI氧化退火工艺中的有源区损失(AA loss)控制，此步骤中硅的氮化物(氮化硅或者氮氧化硅)的效果优于氧化娃；3、STI氧化层的压力效应(stress effect)控制；4、掺杂物的损失控制,实现最佳的有源区与内衬氧化层界面控制。具体地说，ISSG等氧化工艺对于圆角化工艺具有较佳的效果，确保NMOS阈值电压稳定，取得良好的窄沟道效应，然而，氧化工艺在STI退火中有源区损失较多，对于有源区图形控制以及高纵深比工艺(High Aspect Rat1 Process,HARP)填充是一个挑战，并且，氧化层从硅转变为氧化硅的过程中具有压应力，这对于NMOS晶体管而言是不利的。氮化工艺在控制有源区损失以及NMOS性能方面效果较佳，但是，由于不佳的Si/SiN界面导致控制掺杂物损失方面效果不好，并且，STI圆角化的效果不如氧化工艺理想。
[0026]为此，本发明提供一种新的浅沟槽隔离结构的形成方法，先在沟槽内形成氧化层，然后对氧化层执行氮化工艺，如此，一方面利用氧化工艺获得较佳的圆角效果，确保NMOS阈值电压稳定，取得良好的窄沟道效应；另一方面控制有源区损失并且在应力控制方面效果理想，获得较佳的器件性能。
[0027]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。
[0028]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0029]其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。
[0030]参考图1，为本发明浅沟槽隔离结构的形成方法一个实施方式的流程示意图，包括:
[0031]步骤SlOO:提供半导体衬底，所述半导体衬底中形成有若干隔离沟槽；
[0032]步骤SllO:在所述沟槽内形成氧化层，所述氧化层包括在所述沟槽内壁氧化生长的第一氧化层以及在所述第一氧化层上沉积的第二氧化层；
[0033]步骤S120:对所述氧化层执行氮化工艺，使部分氧化层转化为氮氧化层；
[0034]步骤S130:在所述沟槽内填充介质层，形成浅沟槽隔离结构。
[0035]图2?图5示出了本发明浅沟槽隔离结构的形成方法一个实施例中所形成浅沟槽隔离结构的剖面结构示意图，参考图2?图5，通