一种沟槽缺陷修复方法与流程

1.本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种沟槽缺陷修复方法。


背景技术：

2.在半导体器件中，沟槽用于对多个电连接结构进行隔离。在半导体的制作工艺中，在形成沟槽后，沟槽内会残留副产物，此时，可以采用化学清洗工艺去除副产物。
3.但随着半导体器件集成度的提高，沟槽的纵横比超过了化学清洗工艺中的干燥工艺的性能极限，从而导致沟槽容易因为毛细作用力发生塌陷，在化学清洗工艺中的干燥工艺过程中，衬底上表面容易形成有氧化物。在干燥工艺完成干燥后，在氧化物的作用下，塌陷的沟槽无法复原，导致半导体器件的漏电不良。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种沟槽缺陷修复方法，以解决沟槽容易因为毛细作用力发生塌陷，且在氧化物的作用下，塌陷的沟槽无法复原，导致半导体器件的漏电不良的技术问题。
5.第一方面，本发明提供了一种沟槽缺陷修复方法，包括：
6.提供半导体衬底，半导体衬底上包括待刻蚀层；
7.对待刻蚀层进行反应离子刻蚀形成沟槽；
8.利用湿法清洗工艺对沟槽进行清洗，以去除沟槽内的残留物；
9.利用干法清洗工艺对去除了残留物的沟槽进行修复。
10.可选地，利用湿法清洗工艺对所述沟槽进行清洗，以去除沟槽内的残留物包括：
11.利用湿法清洗剂去除沟槽内的残留物；
12.对去除残留物后的沟槽进行干燥。
13.可选地，所述对去除残留物后的沟槽进行干燥包括：
14.利用异丙醇对去除残留物后的沟槽进行干燥。
15.可选地，湿法清洗工艺中使用的湿法清洗剂包含氢氟酸。
16.可选地，湿法清洗工艺中使用的湿法清洗剂包含氨水和过氧化氢形成的混合液体，其中，所述氨水和过氧化氢形成的混合液体中氨水和过氧化氢的比例为1:1-1:10。
17.可选地，干法清洗工艺中使用的干法清洗剂为刻蚀气体或等离子体气体。
18.可选地，刻蚀气体包括含氟气体、含溴气体、含氯气体中的至少一种。
19.与现有技术相比，本发明提供的沟槽缺陷修复方法利用湿法清洗工艺对沟槽进行清洗，以去除沟槽内的残留物。在去除沟槽内的残留物后，沟槽容易发生塌陷，且在湿法工艺完成后，衬底的上表面的沟槽间隙里容易形成有氧化物，在氧化物的作用下，塌陷的沟槽可能会无法复原。基于此，本发明利用干法清洗工艺对对所述去除了残留物的沟槽进行修复。具体的，该干法清洗工艺可以对沟槽间隙里形成的氧化物进行去除，在去除该氧化物后，沟槽的塌陷区域可以利用自身的应力，恢复原来的形貌，从而实现对所述沟槽的修复，
改善了半导体器件的漏电不良。
附图说明
20.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
21.图1为本发明提供的一种利用刻蚀工艺形成的沟槽的结构示意图；
22.图2为本发明提供的一种利用湿法清洗清洗后的沟槽的结构示意图；
23.图3为本发明提供的一种发生了塌陷的沟槽的结构示意图；
24.图4为本发明提供的图3中区域a的放大图；
25.图5为本发明提供的一种发生塌陷的沟槽的具体结构示意图；
26.图6为本发明提供的一种去除了氧化层但未恢复形貌的沟槽的结构示意图；
27.图7为本发明提供的一种恢复形貌后的沟槽的结构示意图。
具体实施方式
28.以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
29.在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
30.在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
31.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.在半导体器件的制造工艺中，通常使用沟槽来对多个电连接结构进行隔离。在采用刻蚀的工艺制作沟槽时，沟槽内会残留刻蚀产生的副产物。此时，可以采用化学清洗工艺
对沟槽内的副产物进行去除。然而，随着产品集成度的提高，沟槽的纵横比超过了化学清洁工艺中干燥工艺的极限，可能会因为毛细作用力导致沟槽图案的塌陷，从而导致半导体器件的漏电不良。
34.基于此，本发明实施例提供的一种沟槽缺陷修复方法，该沟槽缺陷修复方法包括：提供半导体衬底，半导体衬底上包括待刻蚀层。对待刻蚀层进行反应离子刻蚀形成沟槽。半导体衬底可以是硅衬底、氧化硅衬底、氮化硅衬底、碳衬底、氮化钨衬底、氮化钛衬底中的任意一种。待刻蚀层可以根据具体的需求进行选择，本发明实施例对此不做限定。
35.通常，在半导体器件中，衬底上具有不同的功能区。在衬底上具有多个电连接功能区的情况下，需要将相邻的电连接功能区进行隔离。此时，可以在衬底上按照需求形成多个沟槽。例如，当需要将衬底上形成的多个有源区进行隔离的情况下，可以先在衬底上形成待刻蚀层，再在待刻蚀层上形成多个沟槽，然后在制作好的沟槽内填充需求的材料，从而实现各个有源区的隔离。
36.本发明实施例中，采用反应离子刻蚀方式在待刻蚀层上形成沟槽。但在采用反应离子刻蚀的方式在衬底上形成沟槽后，沟槽内会残余一些刻蚀产生的残留物。这些残留物可能会对后续沟槽的功能产生影响，甚至对半导体器件的功能性产生影响。基于此，需要对沟槽内的残留物进行去除。
37.示例性的，可以采用湿法清洗工艺对沟槽进行清洗，以去除沟槽内的残留物。在利用湿法清洗剂去除沟槽内的残留物后，沟槽会发生塌陷。且待刻蚀层上形成有氧化物；在氧化物的作用下，塌陷的沟槽的无法复原。
38.具体的，湿法清洗工艺中，在使用湿法清洗剂对上述具有沟槽的待刻蚀层进行清洗时，由于湿法清洁剂的毛细作用力，所述沟槽会发生塌陷。该湿法清洗剂也会对待刻蚀层表面产生轻微的腐蚀作用，使待刻蚀层表面被活化。此时，在对清洗后的待刻蚀层进行干燥时，待刻蚀层表面容易被空气中的氧气氧化，从而在待刻蚀层的上表面形成氧化物。当该氧化物存在于沟槽的上部时，使相应的发生塌陷的沟槽无法复原，从而导致半导体器件的漏电不良。
39.利用干法清洗工艺对去除了残留物的沟槽进行修复，得到修复后的沟槽。由于待刻蚀层上沟槽塌陷区域的间隙非常小，使用干法清洗时，干法清洗所采用的刻蚀气体容易进入该间隙中，从而将该间隙内的氧化物进行去除。当氧化物去除后，相应的沟槽由于自身的应力会恢复出原来的形貌，以实现对沟槽缺陷的修复，改善了半导体器件的漏电不良。
40.示例性的，图1示出了一种沟槽的结构示意图。如图1所示，该沟槽可以为采用反应离子刻蚀在待刻蚀层101上形成沟槽102。反应离子刻蚀是一种各向异性很强、选择性高的干法腐蚀技术。具体是在真空系统中利用等离子气体进行刻蚀，利用等离子诱导化学反应来实现各向异性刻蚀。即：利用离子能量来使被刻蚀层的表面形成容易刻蚀的损伤层和促进化学反应。但反应离子刻蚀会由于其中的化学反应产生刻蚀残余物。
41.接着采用湿法清洗工艺对图1的沟槽进行处理。图2示出了一种经过湿法清洗工艺清洗的沟槽结构示意图。如图2所示，利用湿法清洗工艺去除沟槽内的残留物可以包括：利用湿法清洗剂去除沟槽内的残留物。该湿法清洗剂为氢氟酸或氨水和过氧化氢形成的混合液体，氨水和过氧化氢形成的混合液体中的氨水和过氧化氢的比例为1:1-1:10。例如：氨水和过氧化氢形成的混合液体中的氨水和过氧化氢的比例为1:1、1:4或1:10。利用湿法清洗
剂去除沟槽内的残留物的具体过程可以包括：将该具有沟槽的待刻蚀层浸泡在湿法清洗剂中，湿法清洗剂的浸泡时间可以根据具体的需求进行设定。然后将浸泡在湿法清洗剂中的具有沟槽的待刻蚀层取出，放入水中浸泡，水中的浸泡时间也可以根据具体的需求进行设定。将具有沟槽的待刻蚀层在湿法清洗剂中的浸泡步骤和在水中的浸泡步骤重复多次，以实现对沟槽内的残留物的完全去除。在利用湿法清洗剂去除沟槽内的残留物之后，由于待刻蚀层在水中浸泡后，待刻蚀层的表面及沟槽内残余有水，需要对具有沟槽的待刻蚀层进行干燥，以保证其的功能性。具体的，可以利用干燥液对待刻蚀层表面及沟槽内的水进行干燥。在对清洗后的待刻蚀层进行干燥时，待刻蚀层表面容易被空气中的氧气氧化，从而在待刻蚀层的上表面形成氧化物103。当该氧化物103存在于沟槽的上部时，使相应的发生塌陷的沟槽无法复原，从而导致半导体器件的漏电不良。
42.上述干燥的过程具体可以包括：将具有沟槽的待刻蚀层放入干燥液中。其中，干燥液可以为异丙醇，可以理解，本发明实施例中的干燥液也可以为其他合适的干燥液，本发明实施例对此不作具体的限定。浸泡片刻后，将具有沟槽的待刻蚀层从干燥液中取出，对具有沟槽的待刻蚀层进行加热，使得异丙醇携带待刻蚀层的表面及沟槽内残余的水一起挥发，以实现对待刻蚀层的干燥。
43.经过湿法清洗工艺后的沟槽可能会发生坍塌。图3示出了一种发生了塌陷的沟槽的结构示意图；图4示出了图3中区域a的放大图；图5示出了一种发生塌陷的沟槽的具体结构示意图。参照图3、图4和图5，本发明实施中，由于在干燥过程中，会对待刻蚀层101进行加热，故待刻蚀层101的上表面容易与空气中的氧气发生反应，产生氧化物。又由于沟槽的纵横比超过了上述干燥工艺的性能极限，易因毛细作用力，使沟槽102的上部发生塌陷，在沟槽102发生塌陷后，当沟槽102之间的缝隙内产生氧化物103时，由于沟槽102之间的缝隙非常小，容易使沟槽102两侧产生的氧化物103粘结，从而在毛细作用力消失后，沟槽102的形貌依旧不能恢复。
44.基于此，本发明实施例湿法清洗工艺之后，利用干法清洗工艺对去除残留物后的沟槽进行修复，具体为去除沟槽内的氧化物。由于沟槽的间隙非常小，清洗剂很难进入，因此，本发明实施例的干法清洗工艺中使用的干法清洗剂可以为刻蚀气体，也可以为等离子体气体。在刻蚀气体进入沟槽后，会与沟槽内的氧化物发生发应，产生发应气体，从而将该沟槽内的氧化物去除。图6示出了一种去除了氧化层但未恢复形貌的沟槽的结构示意图，图7示出了一种恢复形貌后的沟槽的结构示意图。可以看出，在去除氧化物后，沟槽的形貌会因为自身的应力恢复形貌。
45.示例性的，该刻蚀气体可以是对氧化物具有较高刻蚀选择比的气体。使用对氧化物具有较高刻蚀选择比的气体能够保证在刻蚀掉氧化物的同时不会对沟槽产生腐蚀作用，以保证半导体器件的功能性。例如，当该待刻蚀层为硅待刻蚀层，该氧化物为氧化硅时，该刻蚀气体可以是含氟气体、含溴气体、含氯气体中的至少一种。
46.在以上的描述中，对于各层的构图、刻蚀等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。
47.以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。