深沟槽填充方法与流程

本申请涉及半导体制造，具体涉及一种深沟槽填充方法。

背景技术：

1、随着mos管尺寸的逐渐减小，如何降低器件漏电显得尤为重要。研究表明，利用o2(氧气)等离子体处理可以有效去除晶圆表面吸附有机污染物(反应生成挥发性气体)，改善器件漏电。

2、但是，对于高深宽比沟槽填充工艺，除了漏电的问题，填充均匀性差也是一直以来备受困扰的问题。

技术实现思路

1、本申请提供了一种深沟槽填充方法，可以解决深沟槽填充均匀性差、存在漏电等问题中的至少一个问题。

2、本申请实施例提供了一种深沟槽填充方法，包括：

3、提供一衬底，所述衬底上形成有衬垫氧化层和硬掩膜层；

4、刻蚀所述硬掩膜层、所述衬垫氧化层和部分厚度的所述衬底以形成深沟槽；

5、采用issg工艺形成缓冲氧化层，所述缓冲氧化层覆盖所述深沟槽的侧壁和底壁；

6、利用混合气体等离子体对形成所述缓冲氧化层之后的半导体结构进行等离子体处理，其中，所述混合气体至少包括：氢气；以及

7、采用harp工艺形成隔离材料层，所述隔离材料层覆盖所述硬掩膜层、所述缓冲氧化层以及填充所述深沟槽，其中，所述隔离材料层在所述硬掩膜层表面的沉积速率小于所述隔离材料层在所述缓冲氧化层表面的沉积速率。

8、可选的，在所述深沟槽填充方法中，所述混合气体还包括：氧气。

9、可选的，在所述深沟槽填充方法中，在利用混合气体等离子体对形成所述缓冲氧化层之后的半导体结构进行等离子体处理的过程中，所述氧气在所述混合气体中的占比小于所述氢气在所述混合气体中的占比。

10、可选的，在所述深沟槽填充方法中，在利用混合气体等离子体对形成所述缓冲氧化层之后的半导体结构进行等离子体处理的过程中，所述氢气和所述氧气的比例为5：1～10：1。

11、可选的，在所述深沟槽填充方法中，在利用混合气体等离子体对形成所述缓冲氧化层之后的半导体结构进行等离子体处理的过程中，氢气的流量为30sccm～80sccm；反应腔室中压力为1.5torr～4.5torr；反应腔室中温度为40℃～80℃；处理时间为50s～80s；等离子体处理功率为200w～400w。

12、可选的，在所述深沟槽填充方法中，所述隔离材料层的材质为二氧化硅。

13、可选的，在所述深沟槽填充方法中，所述缓冲氧化层的厚度为

14、可选的，在所述深沟槽填充方法中，刻蚀所述硬掩膜层、所述衬垫氧化层和部分厚度的所述衬底以形成深沟槽的步骤包括：

15、在所述硬掩膜层上涂覆一光刻胶层；

16、通过曝光、显影，将所述光刻胶层转变为图案化的光刻胶层；

17、以所述图案化的光刻胶层为掩膜，采用湿法刻蚀工艺刻蚀所述硬掩膜层以在所述硬掩膜层中形成开口；

18、去除所述图案化的光刻胶层；以及

19、以所述硬掩膜层为掩膜，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述衬垫氧化层和部分厚度的所述衬底以在所述衬垫氧化层和部分厚度的所述衬底中形成所述深沟槽。

20、可选的，在所述深沟槽填充方法中，所述硬掩膜层的材质为氮化硅。

21、可选的，在所述深沟槽填充方法中，在采用harp工艺形成隔离材料层之后，所述深沟槽填充方法还包括：

22、采用cmp工艺研磨去除超出所述衬垫氧化层表面的所述隔离材料层。

23、本申请技术方案，至少包括如下优点：

24、本申请在采用harp(high aspect ratio process，高深比制程)工艺形成隔离材料层来填充深沟槽之前，先采用issg(in-situ stream generation，原位水汽生成)工艺生长一缓冲氧化层，采用issg工艺生长缓冲氧化层可以修复深沟槽表面并且可以钝化所述深沟槽顶端的较尖锐的边界，从而在修复所述深沟槽顶端开口形貌的同时，扩大所述深沟槽顶端开口尺寸，为后续填充均匀性好的隔离材料层奠定了良好的基础，然后采用至少包括氢气的混合气体进行等离子体预处理，改变表面悬挂键h+的数量，硬掩膜层表面的悬挂键h+的数量大于深沟槽中缓冲氧化层表面的h+的数量，悬挂键h+对后续采用harp工艺生长隔离材料层存在抑制作用，使得隔离材料层在深沟槽中缓冲氧化层表面的沉积速率大于在硬掩膜层表面的沉积速率，从而改变沟槽内外隔离材料层的生长速率，避免了沟槽外硬掩膜层表面的隔离材料层因生长得太快导致深沟槽的深度变相增大的情况，从而提高深沟槽的填充能力，改善填充均匀性差的问题。

25、进一步的，本申请在采用harp工艺形成隔离材料层来填充深沟槽之前，采用至少包括氢气和氧气的混合气体进行等离子体预处理，氧气等离子体预处理可以有效清除半导体结构表面有机污染物，从而在减少半导体结构表面有机污染物的同时，提高harp填充能力，以达到同时降低器件漏电和改善harp填充均匀性的目的。

技术特征：

1.一种深沟槽填充方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的深沟槽填充方法，其特征在于，所述混合气体还包括：氧气。

3.根据权利要求2所述的深沟槽填充方法，其特征在于，在利用混合气体等离子体对形成所述缓冲氧化层之后的半导体结构进行等离子体处理的过程中，所述氧气在所述混合气体中的占比小于所述氢气在所述混合气体中的占比。

4.根据权利要求2所述的深沟槽填充方法，其特征在于，在利用混合气体等离子体对形成所述缓冲氧化层之后的半导体结构进行等离子体处理的过程中，所述氢气和所述氧气的比例为5：1～10：1。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的深沟槽填充方法，其特征在于，在利用混合气体等离子体对形成所述缓冲氧化层之后的半导体结构进行等离子体处理的过程中，氢气的流量为30sccm～80sccm；反应腔室中压力为1.5torr～4.5torr；反应腔室中温度为40℃～80℃；处理时间为50s～80s；等离子体处理功率为200w～400w。

6.根据权利要求1所述的深沟槽填充方法，其特征在于，所述隔离材料层的材质为二氧化硅。

7.根据权利要求1所述的深沟槽填充方法，其特征在于，所述缓冲氧化层的厚度为

8.根据权利要求1所述的深沟槽填充方法，其特征在于，刻蚀所述硬掩膜层、所述衬垫氧化层和部分厚度的所述衬底以形成深沟槽的步骤包括：

9.根据权利要求1所述的深沟槽填充方法，其特征在于，所述硬掩膜层的材质为氮化硅。

10.根据权利要求1所述的深沟槽填充方法，其特征在于，在采用harp工艺形成隔离材料层之后，所述深沟槽填充方法还包括：

技术总结本申请提供一种深沟槽填充方法，包括：提供一衬底，衬底上形成有衬垫氧化层和硬掩膜层形成深沟槽；采用ISSG工艺形成缓冲氧化层；利用至少包括氢气的混合气体等离子体对半导体结构进行等离子体处理；采用HARP工艺形成隔离材料层来填充深沟槽。本申请在填充深沟槽之前，先形成一缓冲氧化层，然后采用至少包括氢气的混合气体进行等离子体预处理，使得硬掩膜层表面产生大量的悬挂键H+，从而抑制后续隔离材料层的淀积速率，使得隔离材料层在深沟槽中缓冲氧化层表面的沉积速率大于在硬掩膜层表面的沉积速率，避免了硬掩膜层表面的隔离材料层因生长得太快导致深沟槽的深度变相增大的情况，从而提高深沟槽的填充能力，改善填充均匀性差的问题。技术研发人员：张露芳,朱作华受保护的技术使用者：华虹半导体（无锡）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29