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1、(10)申请公布号 CN 104124195 A (43)申请公布日 2014.10.29 CN 104124195 A (21)申请号 201310158820.9 (22)申请日 2013.04.28 H01L 21/762(2006.01) (71)申请人 中芯国际集成电路制造 （上海） 有限 公司 地址 201203 上海市浦东新区张江路 18 号 (72)发明人 邓浩 (74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人 骆苏华 (54) 发明名称 沟槽隔离结构的形成方法 (57) 摘要 一种沟槽隔离结构的形成方法， 包括 ： 提供半 导体衬底， 所述半导体衬底内。
2、具有开口 ； 在所述 开口的侧壁表面形成第一绝缘衬垫层 ； 在所述开 口的底部表面形成第二绝缘衬垫层 ； 在形成第一 绝缘衬垫层和第二绝缘衬垫层之后， 进行表面处 理工艺， 使所述开口内的第一绝缘衬垫层和第二 绝缘衬垫层表面具有氢氧键， 且所述第二绝缘衬 垫层表面的氢氧键密度大于第一绝缘衬垫层表面 的氢氧键密度 ； 在表面处理工艺之后， 在所述开 口内的第一绝缘衬垫层和第二绝缘衬垫层表面形 成填充满所述开口的绝缘层。所形成的浅沟槽隔 离结构内无空隙、 质量好。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 6 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 。
3、权利要求书2页 说明书6页 附图4页 (10)申请公布号 CN 104124195 A CN 104124195 A 1/2 页 2 1. 一种沟槽隔离结构的形成方法， 其特征在于， 包括 ： 提供半导体衬底， 所述半导体衬底内具有开口 ； 在所述开口的侧壁表面形成第一绝缘衬垫层 ； 在所述开口的底部表面形成第二绝缘衬垫层 ； 在形成第一绝缘衬垫层和第二绝缘衬垫层之后， 进行表面处理工艺， 使所述开口内的 第一绝缘衬垫层和第二绝缘衬垫层表面具有氢氧键， 且所述第二绝缘衬垫层表面的氢氧键 密度大于第一绝缘衬垫层表面的氢氧键密度 ； 在表面处理工艺之后， 在所述开口内的第一绝缘衬垫层和第二绝缘衬垫。
4、层表面形成填 充满所述开口的绝缘层。 2. 如权利要求 1 所述沟槽隔离结构的形成方法， 其特征在于， 所述第一绝缘衬垫层的 形成工艺为 ： 在所述半导体衬底表面、 以及开口的侧壁和底部表面沉积第一绝缘薄膜 ； 回 刻蚀所述第一绝缘薄膜， 去除位于半导体衬底表面和开口底部表面的第一绝缘薄膜， 形成 第一绝缘衬垫层。 3. 如权利要求 2 所述沟槽隔离结构的形成方法， 其特征在于， 所述回刻蚀工艺为各向 异性的干法刻蚀工艺。 4. 如权利要求 1 所述沟槽隔离结构的形成方法， 其特征在于， 所述第一绝缘衬垫层的 材料为氮化硅， 所述第二绝缘衬垫层的材料为氧化硅。 5. 如权利要求 4 所述沟槽隔。
5、离结构的形成方法， 其特征在于， 所述第二绝缘衬垫层的 形成工艺为热氧化工艺。 6. 如权利要求 5 所述沟槽隔离结构的形成方法， 其特征在于， 在热氧化工艺之后， 进行 热退火工艺， 所述热退火工艺的参数为 ： 温度为500摄氏度800摄氏度， 时间为30分钟 90 分钟。 7. 如权利要求 1 所述沟槽隔离结构的形成方法， 其特征在于， 所述表面处理工艺为 ： 温 度为 400 550， 水汽 H2O 的流量为 3000 标准毫升 / 分钟 6000 标准毫升 / 分钟， 载 气氦气的流量为 5000 标准毫升 / 分钟 15000 标准毫升 / 分钟， 气压为 2 托 8 托， 射频 功。
6、率为 500 瓦 1000 瓦。 8. 如权利要求 1 所述沟槽隔离结构的形成方法， 其特征在于， 所述开口的深宽比大于 8:1。 9. 如权利要求 1 所述沟槽隔离结构的形成方法， 其特征在于， 所述开口的形成工艺为 ： 在半导体衬底表面形成掩膜层， 所述掩膜层暴露出部分半导体衬底表面， 所述掩膜层的材 料为氮化硅 ； 以所述掩膜层为掩膜刻蚀半导体衬底， 形成开口， 所述掩膜层在形成绝缘层之 后被去除。 10. 如权利要求 1 所述沟槽隔离结构的形成方法， 其特征在于， 所述绝缘层的形成工艺 为 ： 在所述半导体衬底、 第一绝缘衬垫层和第二绝缘衬垫层表面形成填充满开口绝缘薄膜 ； 采用化学机。
7、械抛光工艺去除位于半导体衬底表面的绝缘薄膜， 直至暴露出半导体衬底为 止。 11. 如权利要求 10 所述沟槽隔离结构的形成方法， 其特征在于， 所述绝缘薄膜的材料 为氧化硅， 形成工艺为化学气相沉积工艺。 12. 如权利要求 11 所述沟槽隔离结构的形成方法， 其特征在于， 所述化学气相沉积工 权 利 要 求 书 CN 104124195 A 2 2/2 页 3 艺的沉积气体包括正硅酸乙酯和臭氧， 所述正硅酸乙酯的流量为 500 毫克 / 分钟 8000 毫 克 / 分钟， 臭氧的流量为 5000 标准毫升 / 分钟 3000 标准毫升 / 分钟， 气压为 300 托 600 托， 温度为 。
8、400 摄氏度 600 摄氏度。 13. 如权利要求 12 所述沟槽隔离结构的形成方法， 其特征在于， 所述沉积气体还包括 ： 氮气、 氧气和氦气， 氮气的流量为 1000 标准毫升 / 分钟 10000 标准毫升 / 分钟， 氧气的 流量为 0 标准毫升 / 分钟 5000 标准毫升 / 分钟， 氦气的流量为 5000 标准毫升 / 分钟 20000 标准毫升 / 分钟。 权 利 要 求 书 CN 104124195 A 3 1/6 页 4 沟槽隔离结构的形成方法 技术领域 0001 本发明涉及半导体制造技术领域， 尤其涉及一种沟槽隔离结构的形成方法。 背景技术 0002 浅沟槽隔离结构 （。
9、Shallow Trench Isolation， STI） 在目前的半导体器件制造中 用于器件隔离。 所述浅沟槽隔离结构的工艺包括 ： 采用刻蚀工艺在衬底内形成开口 （即浅沟 槽） ， 所述浅沟槽常用于隔离衬底内的有源区 ； 在所述衬底表面和开口内形成填充满开口的 绝缘层， 所述绝缘层的材料包括氧化硅 ； 采用化学机械抛工艺去除高于开口顶部的绝缘层。 0003 随着半导体技术的发展， 器件尺寸持续缩小， 集成电路的集成化不断提高， 导致 浅沟槽隔离结构的宽度尺寸也相应减小， 则用于形成浅沟槽隔离结构的开口的深宽比 （aspect ratio） 不断增大， 会导致所形成的浅沟槽隔离结构内产生空。
10、隙 （void） 。图 1 至图 3 是现有技术高深宽比的沟槽隔离结构的形成过程的剖面结构示意图。 0004 请参考图 1， 提供具有开口 101 的衬底 100， 所述开口 101 的深宽比大于 3:1， 所述 开口 101 的侧壁和底部表面形成有氧化衬垫层 102。 0005 请参考图 2， 采用化学气相沉积工艺在衬底 100 表面、 以及开口 101 内形成绝缘薄 膜103。 在形成所述绝缘薄膜103的过程中， 绝缘材料容易堆积在靠近开口101顶部的侧壁 表面， 导致形成于开口 101 顶部侧壁的绝缘薄膜 103 厚度较厚， 而开口 101 底部的绝缘薄膜 103 厚度较薄。 0006 。
11、请参考图 3， 继续采用化学气相沉积工艺增厚绝缘薄膜 103， 位于开口 101 顶部的 绝缘薄膜 103 首先闭合， 而此时的开口 101 内任未被填充满， 从而形成空隙 104。 0007 现有技术为了克服在高深宽比的开口内的填充问题， 采用高深宽比填孔工艺 （HARP， High Aspect Ratio Process） ， 以满足更高深宽比开口的填充需求， 以实现高深宽比 沟槽隔离结构的无空隙。具体的， 以正硅酸乙酯 （TEOS） 与臭氧 （O3） 为反应气体， 能够填充 深宽比大于 6:1 的开口。 0008 然而， 当用于形成沟槽隔离结构的开口深宽比继续增加， 所述高深宽比填孔工。
12、艺 还是会产生空隙问题。 发明内容 0009 本发明解决的问题是提供一种沟槽隔离结构的形成方法， ， 使所形成的浅沟槽隔 离结构内无空隙、 质量好。 0010 为解决上述问题， 本发明提供一种沟槽隔离结构的形成方法， 包括 ： 提供半导体衬 底， 所述半导体衬底内具有开口 ； 在所述开口的侧壁表面形成第一绝缘衬垫层 ； 在所述开 口的底部表面形成第二绝缘衬垫层 ； 在形成第一绝缘衬垫层和第二绝缘衬垫层之后， 进行 表面处理工艺， 使所述开口内的第一绝缘衬垫层和第二绝缘衬垫层表面具有氢氧键， 且所 述第二绝缘衬垫层表面的氢氧键密度大于第一绝缘衬垫层表面的氢氧键密度 ； 在表面处理 工艺之后， 在。
13、所述开口内的第一绝缘衬垫层和第二绝缘衬垫层表面形成填充满所述开口的 说 明 书 CN 104124195 A 4 2/6 页 5 绝缘层。 0011 可选的， 所述第一绝缘衬垫层的形成工艺为 ： 在所述半导体衬底表面、 以及开口的 侧壁和底部表面沉积第一绝缘薄膜 ； 回刻蚀所述第一绝缘薄膜， 去除位于半导体衬底表面 和开口底部表面的第一绝缘薄膜， 形成第一绝缘衬垫层。 0012 可选的， 所述回刻蚀工艺为各向异性的干法刻蚀工艺。 0013 可选的， 所述第一绝缘衬垫层的材料为氮化硅， 所述第二绝缘衬垫层的材料为氧 化硅。 0014 可选的， 所述第二绝缘衬垫层的形成工艺为热氧化工艺。 0015。
14、 可选的， 在热氧化工艺之后， 进行热退火工艺， 所述热退火工艺的参数为 ： 在热氧 化工艺之后， 进行热退火工艺， 所述热退火工艺的参数为 ： 温度为500摄氏度800摄氏度， 时间为 30 分钟 90 分钟。 0016 可选的， 所述表面处理工艺为 ： 温度为 400 550， 水汽 H2O 的流量为 3000 标 准毫升 / 分钟 6000 标准毫升 / 分钟， 载气氦气的流量为 5000 标准毫升 / 分钟 15000 标准毫升 / 分钟， 气压为 2 托 8 托， 射频功率为 500 瓦 1000 瓦。 0017 可选的， 所述开口的深宽比大于 8:1。 0018 可选的， 所述开口。
15、的形成工艺为 ： 在半导体衬底表面形成掩膜层， 所述掩膜层暴露 出部分半导体衬底表面， 所述掩膜层的材料为氮化硅 ； 以所述掩膜层为掩膜刻蚀半导体衬 底， 形成开口， 所述掩膜层在形成绝缘层之后被去除。 0019 可选的， 所述绝缘层的形成工艺为 ： 在所述半导体衬底、 第一绝缘衬垫层和第二绝 缘衬垫层表面形成填充满开口绝缘薄膜 ； 采用化学机械抛光工艺去除位于半导体衬底表面 的绝缘薄膜， 直至暴露出半导体衬底为止。 0020 可选的， 所述绝缘薄膜的材料为氧化硅， 形成工艺为化学气相沉积工艺。 0021 可选的， 所述化学气相沉积工艺的沉积气体包括正硅酸乙酯和臭氧， 所述正硅酸 乙酯的流量为。
16、 500 毫克 / 分钟 8000 毫克 / 分钟， 臭氧的流量为 5000 标准毫升 / 分钟 3000 标准毫升 / 分钟， 气压为 300 托 600 托， 温度为 400 摄氏度 600 摄氏度。 0022 可选的， 所述沉积气体还包括 ： 氮气、 氧气和氦气， 氮气的流量为 1000 标准毫升 / 分钟 10000 标准毫升 / 分钟， 氧气的流量为 0 标准毫升 / 分钟 5000 标准毫升 / 分钟， 氦气的流量为 5000 标准毫升 / 分钟 20000 标准毫升 / 分钟。 0023 与现有技术相比， 本发明的技术方案具有以下优点 ： 0024 在用于形成隔离结构的开口侧壁表。
17、面形成第一绝缘衬垫层， 所述第一绝缘衬垫层 作为后续形成的绝缘层和半导体衬底之间的过渡 ； 在所述开口的底部表面形成第二绝缘衬 垫层 ； 由于材料表面的氢氧键的密度由材料本身的特性决定， 能够通过调整材料的种类， 使 第二绝缘衬垫层表面的氢氧键密度大于所述第一绝缘衬垫层表面的氢氧键密度 ； 由于所述 氢氧键密度越大， 后续形成绝缘层的速率越快， 因此开口底部形成绝缘层的速率大于开口 侧壁形成绝缘层的速率， 能够抑制开口顶部绝缘层因形成速率过快而过早闭合的问题， 保 证了开口的绝缘层内无空隙。所形成的沟槽隔离结构致密、 质量好、 性能稳定。 0025 进一步， 所述第一绝缘衬垫层的材料为氮化硅，。
18、 所述第二绝缘衬底层的材料为氧 化硅 ； 由于材料本身的特性决定， 氧化硅表面的氢氧键密度大于氮化硅表面的氢氧键密度， 所述第一绝缘衬垫层表面的氢氧键密度多于第二绝缘衬垫层表面的氢氧键密度， 因此在第 说 明 书 CN 104124195 A 5 3/6 页 6 二绝缘衬垫层表面形成绝缘层的速率小于第一绝缘衬垫层表面形成绝缘层的速率， 能够避 免在开口未填充满时开口顶部已闭合的问题， 有利于形成无空隙的沟槽隔离结构。 附图说明 0026 图 1 至图 3 是现有技术高深宽比的沟槽隔离结构的形成过程的剖面结构示意图 ； 0027 图 4 至图 8 是本发明的实施例所述沟槽隔离结构的形成过程的剖面。
19、结构示意图 ； 0028 图 9 是采用正硅酸乙酯和臭氧、 以高深宽比沉积工艺形成绝缘薄膜的机理示意 图。 具体实施方式 0029 如背景技术所述， 现有技术所形成的高深宽比的沟槽隔离结构内容易形成空隙。 0030 经过本发明的发明人研究发现， 采用高深宽比工艺以硅酸乙酯和臭氧为反应气体 形成氧化硅薄膜时， 沉积速率与所沉积表面的氢氧键密度有关， 当所沉积表面的氢氧键密 度越高时， 沉积速率越快。现有技术中， 用于形成绝缘层的开口侧壁和底部表面的材料相 同， 则氢氧键密度相近， 在所述开口侧壁和底部表面沉积氧化硅薄膜的速率相近。然而， 反 应气体首先容易接触开口顶部的侧壁， 即所述开口顶部的侧。
20、壁表面会先抓取反应气体并形 成氧化硅， 导致在所述开口顶部形成氧化硅薄膜的速率较开口底部更快 ； 当所述开口的深 宽继续增大， 例如大于 10:1 时， 反应气体到达开口底部的难度增大， 导致开口底部形成氧 化硅薄膜的速率降低， 同时开口顶部形成氧化硅薄膜的速率较快， 因此依旧会导致开口顶 部的氧化硅绝缘层先闭合， 而在开口内形成空隙， 导致所形成的沟槽隔离结构内产生空隙， 所述空隙会降低隔离效果， 或捕获电荷， 容易造成所形成的器件性能不稳定。 0031 经过本发明的发明人进一步研究， 在用于形成隔离结构的开口侧壁表面形成第一 绝缘衬垫层， 所述第一绝缘衬垫层作为后续形成的绝缘层和半导体衬底。
21、之间的过渡 ； 在所 述开口的底部表面形成第二绝缘衬垫层 ； 由于材料表面的氢氧键的密度由材料本身的特性 决定， 能够通过调整材料的种类， 使第二绝缘衬垫层表面的氢氧键密度大于所述第一绝缘 衬垫层表面的氢氧键密度 ； 由于所述氢氧键密度越大， 后续形成绝缘层的速率越快， 因此开 口底部形成绝缘层的速率大于开口侧壁形成绝缘层的速率， 能够抑制开口顶部绝缘层因形 成速率过快而过早闭合的问题， 保证了开口的绝缘层内无空隙。所形成的沟槽隔离结构致 密、 质量好、 性能稳定。 0032 为使本发明的上述目的、 特征和优点能够更为明显易懂， 下面结合附图对本发明 的具体实施例做详细的说明。 0033 图 。
22、4 至图 8 是本发明实施例的沟槽隔离结构的形成过程的剖面结构示意图。 0034 请参考图 4， 提供半导体衬底 200， 所述半导体衬底 200 内具有开口 201。 0035 所述半导体衬底 200 用于为后续工艺提供工作平台， 所述半导体衬底 200 的材料 为硅、 硅锗、 碳化硅、 绝缘体上硅或 III-V 族化合物 （例如氮化镓或砷化镓等） 。 0036 所 述 开 口 201 内 后 续 用 于 形 成 浅 沟 槽 隔 离 结 构 （STI， Shallow Trench Isolation） ； 所述开口 201 的形成工艺包括 ： 在半导体衬底 200 表面形成掩膜层 202，。
23、 所述 掩膜层 202 定义了半导体器件有源区的位置， 并暴露出需要形成开口 201 的半导体衬底 200 表面， 所述掩膜层 202 的材料为氧化硅、 氮化硅或氧化硅和氮化硅的组合 ； 以所述掩膜 说 明 书 CN 104124195 A 6 4/6 页 7 层202为掩膜， 采用各向异性干法刻蚀工艺刻蚀半导体衬底， 在半导体衬底200内形成开口 201。 0037 随着半导体器件的特征尺寸持续缩小、 集成电路的集成度不断提高， 导致缩小形 成的沟槽隔离结构顶部的宽度尺寸不断缩小， 而所述沟槽隔离结构的深度不应相应减小， 从而导致用于形成隔离结构的开口 201 的深宽比不断增大， 所述开口 。
24、201 顶部宽度尺寸为 30nm 50nm， 所述开口 201 的深宽比大于 6:1。在本实施例中， 所述开口 201 的深宽比大于 8:1。 0038 当所述开口 201 的深宽比较大， 例如大于 6:1 时， 后续在所述开口 201 内填充绝缘 材料的难度提高， 用于填充开口201的绝缘材料难以充分进入开口201的底部， 容易在所述 开口 201 顶部已被绝缘材料闭合的情况下， 所述开口内仍具有未被填充满的空隙。 0039 因此， 本实施例通过降低靠近开口 201 顶部的侧壁表面绝缘薄膜的形成速率， 并 提高开口201底部绝缘薄膜的形成速率， 以避免开口201顶部过早闭合， 从而在后续形成。
25、无 空隙的隔离结构。 0040 请参考图 5， 在所述开口 201 的侧壁表面形成第一绝缘衬垫层 203。 0041 由于后续形成绝缘薄膜的速率与开口的侧壁和底部表面的氢氧键密度有关， 氢氧 键密度越高， 绝缘薄膜的形成速率越高 ； 而所述氢氧键密度与所述氢氧键所依附的材料本 身特性有关 ； 所述第一绝缘衬垫层203形成于开口201的侧壁表面， 为了使后续在第一绝缘 衬垫层 203 表面形成绝缘薄膜的速率低于开口 201 底部形成绝缘薄膜的速率， 需要使第一 绝缘衬垫层203采用的材料其表面的氢氧键密度低于后续形成于开口201底部的第二绝缘 衬垫层， 从而能够抑制开口201侧壁表面的绝缘薄膜形。
26、成速率， 避免开口201过早闭合而导 致所形成的沟槽隔离结构内具有空隙的问题。 0042 所述第一绝缘衬垫层 203 的形成工艺为 ： 在所述半导体衬底 200 上的掩膜层 202 表面、 以及开口 201 的侧壁和底部表面沉积第一绝缘薄膜 ； 回刻蚀所述第一绝缘薄膜， 去除 位于半导体衬底表面和开口底部表面的第一绝缘薄膜， 形成第一绝缘衬垫层 203。 0043 所述沉积工艺为化学气相沉积工艺， 能够控制所述第一绝缘薄膜的厚度， 即刻蚀 后形成的第一绝缘衬底层 203 的厚度由所述化学气相沉积工艺控制。 0044 所述回刻蚀工艺为各向异性的干法刻蚀工艺， 例如等离子体干法刻蚀工艺 ； 在所 。
27、述各向异性的干法刻蚀工艺中， 刻蚀气体垂直轰击与半导体衬底 200 表面， 因此能够去除 掩膜层 202 表面和开口底部表面的第一绝缘薄膜， 而位于开口 201 侧壁表面的第一绝缘薄 膜与刻蚀气体的运动方向平行， 因此难以被轰击去除， 使开口 201 侧壁表面的第一绝缘薄 膜被保留。 0045 本实施例中， 所述第一绝缘衬垫层 203 的厚度为 20 埃 200 埃， 所述第一绝缘衬 垫层 203 的材料为氮化硅， 所述氮化硅表面能够依附的氢氧键密度低于氧化硅材料表面的 氢氧键密度， 则后续在开口201底部表面形成氧化硅， 既能够使开口201底部表面的氢氧键 密度较高， 而开口 201 侧壁表。
28、面的氢氧键密度较低， 有利于避免后续形成绝缘薄膜时过早 闭合开口 201。 0046 请参考图 6， 在所述开口 201 的底部表面形成第二绝缘衬垫层 204。 0047 本实施例中， 由于所述第一绝缘衬垫层203的材料为氮化硅， 为了使开口201底部 表面的氢氧键密度高于第一绝缘衬垫层 203 表面的氢氧键密度， 所述第二绝缘衬垫层 204 说 明 书 CN 104124195 A 7 5/6 页 8 的材料为氧化硅。 0048 由于本实施例中， 所述半导体衬底 200 表面具有掩膜层 202， 所述开口 201 的侧壁 表面具有第一绝缘衬垫层 203， 因此仅暴露出所述开口 201 的底部。
29、的半导体衬底 200， 因此 所述第二绝缘衬垫层 204 能够采用热氧化工艺形成 ； 所述第二绝缘衬垫层 204 的厚度为 20 埃 200 埃。 0049 所述第一绝缘衬垫层 203 和第二绝缘衬垫层 204 能够作为半导体衬底 200 和后续 形成的绝缘层之间的过渡， 使后续形成的绝缘层与半导体衬底 200 之间的结合质量更好， 减小绝缘层与半导体衬底 200 接触界面之间的缺陷， 提高所形成的半导体器件的稳定性。 0050 在一实施例中， 在所述形成所述第二绝缘衬垫层 204 之后， 进行热退火工艺， 所述 热退火工艺的参数为 ： 温度为 500 摄氏度 800 摄氏度， 时间为 30 。
30、分钟 90 分钟 ； 所述热 退火工艺能够去除第一绝缘衬垫层 203 和第二绝缘衬垫层 204， 并使所述第一绝缘衬垫层 203 和第二绝缘衬垫层 204 与半导体衬底 200 之间的结合质量更好。 0051 需要说明的是， 在其他实施例中， 所述第一绝缘衬垫层 203 和第二绝缘衬垫层 204 的材料能够根据具体的工艺需求进行调整， 仅需满足第一绝缘衬垫层 203 的材料表面的氢 氧键密度低于所述第二绝缘衬垫层 204 即可。 0052 请参考图 7， 在形成第一绝缘衬垫层 203 和第二绝缘衬垫层 204 后， 进行表面处理 工艺， 使所述开口内的第一绝缘衬垫层203和第二绝缘衬垫层204。
31、表面具有氢氧键， 且所述 第二绝缘衬垫层 204 表面的氢氧键密度大于第一绝缘衬垫层 203 表面的氢氧键密度。 0053 所述表面处理工艺为 ： 温度为 400 550， 处理气体为水汽 （H2O） ， 水汽的流量 为 3000 标准毫升 / 分钟 6000 标准毫升 / 分钟， 载气氦气的流量为 5000 标准毫升 / 分 钟 15000 标准毫升 / 分钟， 气压为 2 托 8 托， 射频功率为 500 瓦 1000 瓦。 0054 所述表面处理工艺用于使所述第一绝缘衬垫层203和第二绝缘衬垫层204表面带 有氢氧键 ； 而且， 所述第一绝缘衬垫层203或第二绝缘衬垫层204所带有的氢氧。
32、键密度由所 述第一绝缘衬垫层 203 和第二绝缘衬垫层 204 的材料特性决定。 0055 在本实施例中， 所述第一绝缘衬垫层 203 的材料为氮化硅， 所述第二绝缘衬垫层 204 的材料为氧化硅， 在表面处理工艺之后， 所述第二绝缘衬垫层 204 表面的氢氧键密度 大于第一绝缘衬垫层 203 表面的氢氧键密度， 使所述第二绝缘衬垫层 204 表面形成绝缘薄 膜的速率高于第一绝缘衬垫层 203 表面形成绝缘薄膜的速率 ； 从而能够避免后续所述开口 201内形成绝缘薄膜时， 在所述开口201未填充满之前， 所述开口201过早闭合， 进而避免所 形成的沟槽隔离结构内产生空隙， 能够使所形成的半导体。
33、器件性能更稳定。 0056 请参考图 8， 在所述掩膜层 202、 第一绝缘衬垫层 203 和第二绝缘衬垫层 204 表面 形成填充满开口 201（如图 7 所示） 绝缘薄膜 205。 0057 需要说明的是， 在形成所述绝缘薄膜 205 之后， 采用化学机械抛光工艺平坦化所 述绝缘薄膜 205 直至暴露出半导体衬底 200 表面为止， 形成绝缘层 （未示出） ， 所述绝缘层即 所需形成的沟槽隔离结构。 0058 所述绝缘薄膜 205 的材料为氧化硅， 所述绝缘薄膜 205 的形成工艺为化学气相沉 积工艺 ； 本实施例中， 采用高深宽比沉积工艺 （HARP） 形成所述绝缘薄膜 205 ； 所述。
34、高深宽比 的化学气相沉积工艺中， 沉积气体包括正硅酸乙酯 Si（OC2H5） 4和臭氧 O3， 所述正硅酸乙酯 的流量为 500 毫克 / 分钟 8000 毫克 / 分钟， 臭氧的流量为 5000 标准毫升 / 分钟 3000 说 明 书 CN 104124195 A 8 6/6 页 9 标准毫升 / 分钟， 气压为 300 托 600 托， 温度为 400 摄氏度 600 摄氏度 ； 此外， 沉积气体 还包括 ： 氮气、 氧气和氦气， 氮气的流量为 1000 标准毫升 / 分钟 10000 标准毫升 / 分钟， 氧气的流量为 0 标准毫升 / 分钟 5000 标准毫升 / 分钟， 氦气的流量。
35、为 5000 标准毫升 / 分钟 20000 标准毫升 / 分钟。在所述化学气相沉积过程中， 位于开口侧壁和底部表面的 氢氧键密度越高， 形成绝缘薄膜 205 的速率越快， 以下将结合附图具体说明。 0059 请参考图 9， 图 9 是采用正硅酸乙酯和臭氧、 以高深宽比沉积工艺形成绝缘薄膜 205 的机理示意图。 0060 其中， 如图 9（a） 所示， 正硅酸乙酯 Si（OC2H5） 4分子中的一个 -（OC2H5） 键与臭氧 反应形成氢氧键 -OH ； 如图 9（b） 所示， Si（OC2H5） 3（OH） 分子所带的氢氧键与材料表面的 氢氧键相结合， 在所述材料表面形成带有三个 -（OC。
36、2H5） 键的氧化硅 ； 如图 9（c） 所示， 氧化 硅所带的 -（OC2H5） 键继续与臭氧反应形成氢氧键， 即形成带有氢氧键的氧化硅， 所述氧化 硅的氢氧键能够继续与沉积气体分子形成氧化硅。 因此， 材料表面的氢氧键密度越高， 能够 与越多沉积气体分子反应， 形成氧化硅的速率越快。 0061 本实施例中， 在开口侧壁表面形成以氮化硅为材料的第一绝缘衬垫层， 在开口底 部表面形成以氧化硅为材料的第而绝缘衬垫层 ； 在以水汽进行表面处理工艺之后， 由于材 料本身特性关系， 所述氧化硅表面的氢氧键密度比氮化硅表面的氢氧键密度多， 而所述氢 氧键越多， 形成所述以氧化硅为材料的绝缘薄膜的速率越快。
37、 ； 因此， 在第二绝缘衬垫层表面 形成绝缘薄膜速率较快， 在第一绝缘衬垫层表面形成绝缘薄膜的速率较慢 ； 在开口 201 填 充满之前， 能够保证所述开口 201 的顶部不会闭合， 使所形成的沟槽隔离结构内无空隙、 质 量好， 保证了所形成的半导体器件性能稳定。 0062 综上所述， 在用于形成隔离结构的开口侧壁表面形成第一绝缘衬垫层， 所述第一 绝缘衬垫层作为后续形成的绝缘层和半导体衬底之间的过渡 ； 在所述开口的底部表面形成 第二绝缘衬垫层 ； 由于材料表面的氢氧键的密度由材料本身的特性决定， 能够通过调整材 料的种类， 使第二绝缘衬垫层表面的氢氧键密度大于所述第一绝缘衬垫层表面的氢氧键。
38、密 度 ； 由于所述氢氧键密度越大， 后续形成绝缘层的速率越快， 因此开口底部形成绝缘层的速 率大于开口侧壁形成绝缘层的速率， 能够抑制开口顶部绝缘层因形成速率过快而过早闭合 的问题， 保证了开口的绝缘层内无空隙。所形成的沟槽隔离结构致密、 质量好、 性能稳定。 0063 进一步， 所述第一绝缘衬垫层的材料为氮化硅， 所述第二绝缘衬底层的材料为氧 化硅 ； 由于材料本身的特性决定， 氧化硅表面的氢氧键密度大于氮化硅表面的氢氧键密度， 所述第一绝缘衬垫层表面的氢氧键密度多于第二绝缘衬垫层表面的氢氧键密度， 因此在第 二绝缘衬垫层表面形成绝缘层的速率小于第一绝缘衬垫层表面形成绝缘层的速率， 能够避。
39、 免在开口未填充满时开口顶部已闭合的问题， 有利于形成无空隙的沟槽隔离结构。 0064 虽然本发明披露如上， 但本发明并非限定于此。 任何本领域技术人员， 在不脱离本 发明的精神和范围内， 均可作各种更动与修改， 因此本发明的保护范围应当以权利要求所 限定的范围为准。 说 明 书 CN 104124195 A 9 1/4 页 10 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 104124195 A 10 2/4 页 11 图 4 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 104124195 A 11 3/4 页 12 图 7 图 8 说 明 书 附 图 CN 104124195 A 12 4/4 页 13 图 9 说 明 书 附 图 CN 104124195 A 13 。