CN101728291A - 浅沟槽内绝缘材料高度的确定方法 - Google Patents

浅沟槽内绝缘材料高度的确定方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101728291A
CN101728291A CN200810201172A CN200810201172A CN101728291A CN 101728291 A CN101728291 A CN 101728291A CN 200810201172 A CN200810201172 A CN 200810201172A CN 200810201172 A CN200810201172 A CN 200810201172A CN 101728291 A CN101728291 A CN 101728291A
Authority
CN
China
Prior art keywords
insulating material
shallow trench
height
semiconductor substrate
mechanical compression
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN200810201172A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101728291B (zh
Inventor
赵猛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Original Assignee
Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp filed Critical Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority to CN200810201172XA priority Critical patent/CN101728291B/zh
Publication of CN101728291A publication Critical patent/CN101728291A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101728291B publication Critical patent/CN101728291B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Element Separation (AREA)

Abstract

本发明提出一种浅沟槽内绝缘材料高度的确定方法，包括下列步骤：提供绝缘材料高度不同的浅沟槽隔离结构；模拟绝缘材料在不同高度时，浅沟槽内绝缘材料对半导体衬底产生的机械压应力；当机械压应力为最小时，对应的浅沟槽内绝缘材料高度选定为最佳值。本发明选取最佳的绝缘材料高度，能使浅沟槽边缘的凹陷程度最佳，产生的漏电流最小。

Description

浅沟槽内绝缘材料高度的确定方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及浅沟槽内绝缘材料高度的确定方法。
背景技术
随着集成电路尺寸的减小，构成电路的器件必须更密集地放置，以适应芯片上可用的有限空间。由于目前的研究致力于增大半导体衬底的单位面积上有源器件的密度，所以电路间的有效绝缘隔离变得更加重要。
浅沟槽隔离(STI)技术拥有多项的工艺及电性隔离优点，包括可减少占用晶圆表面的面积同时增加器件的集成度，保持表面平坦度及较少通道宽度侵蚀等。然而，在器件尺寸不断缩小的同时，需要控制器件间的机械应力是保证器件高性能和高可靠性的关键点。而目前65nm以下的工艺中，浅沟槽隔离很容易导致机械应力产生。
现有MOSFET(金属氧化物半导体场效应管)电路的有源区隔离层已大多采用浅沟槽隔离工艺来制作。具体工艺步骤如下：
参考图1，用热氧化法或化学气相沉积法在半导体衬底100上形成垫氧化层102，所述垫氧化层102的材料可以是氧化硅；在垫氧化层102上形成阻挡层104，所述阻挡层104的材料为氮化硅；在阻挡层104上形成抗反射层106；在抗反射层106上形成光刻胶层108，经过曝光显影工艺，定义浅沟槽图形109。
如图2所示，以光刻胶层108为掩膜，刻蚀抗反射层106和阻挡层104至露出垫氧化层102，形成与后续浅沟槽位置对应的开口；灰化法去除光刻胶层108，用湿法刻蚀法去除残留光刻胶层108及抗反射层106；然后，以阻挡层104为掩膜，沿开口，刻蚀垫氧化层102和半导体衬底100，形成浅沟槽110。
接着，参考图3，用热氧化法在浅沟槽110的底部与侧壁形成衬氧化层112，所述衬氧化层112的材料一般为氧化硅；用高密度等离子体化学气相沉积法(HDPCVD)在阻挡层104上形成绝缘材料114，且绝缘材料114填充满浅沟槽110，所述绝缘材料114可以是氧化硅；对绝缘材料114进行平坦化处理至露出阻挡层104，所述平坦化方法一般为化学机械抛光法。
如图4所示，去除阻挡层104和垫氧化层102，形成由浅沟槽内的衬氧化层112及绝缘材料114构成的浅沟槽隔离结构115，去除阻挡层104和垫氧化层102的工艺一般采用湿法刻蚀。
现有技术形成浅沟槽隔离结构过程中，在用化学机械抛光法平坦化浅沟槽内绝缘材料后，不能确定绝缘材料的高度为多少合适，当高度过低，会造成浅沟槽边缘的凹陷过大，容易导致漏电流的产生；而高度过高的话，则浅沟槽内绝缘材料及衬氧化层对半导体衬底产生的机械压应力增大，也会产生漏电流现象；对临界尺寸越来越小的半导体器件的电性能产生不利影响。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种浅沟槽内绝缘材料高度的确定方法，防止漏电流以及电性能降低。
本发明提供一种浅沟槽内绝缘材料高度的确定方法，包括下列步骤：提供绝缘材料高度不同的浅沟槽隔离结构；模拟绝缘材料在不同高度时，浅沟槽内绝缘材料对半导体衬底产生的机械压应力；当机械压应力为最小时，对应的浅沟槽内绝缘材料高度选定为最佳值。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：模拟浅沟槽隔离内绝缘材料在不同高度时绝缘材料对半导体衬底产生的机械压应力，得到机械压应力与浅沟槽内绝缘材料高度的关系，从而选取最佳的绝缘材料高度，并且使浅沟槽边缘的凹陷程度最佳，产生的漏电流最小。
附图说明
图1至图4是现有技术形成浅沟槽隔离结构的示意图；
图5是本发明确定浅沟槽内绝缘材料高度的具体实施方式流程图；
图6是本发明模拟在沟道区域浅槽内绝缘材料对半导体衬底产生的机械压应力与浅沟槽内绝缘材料高度的关系曲线；
图7是本发明模拟沟道边缘区域浅槽内绝缘材料对半导体衬底产生的机械压应力与浅沟槽内绝缘材料高度的关系曲线。
具体实施方式
本发明通过模拟浅沟槽隔离内绝缘材料在不同高度时绝缘材料与半导体衬底间的机械应力，得到机械应力与浅沟槽内绝缘材料高度的关系，从而选取最佳的绝缘材料高度，并且使浅沟槽边缘的凹陷程度最佳，产生的漏电流最小。
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
图5是本发明确定浅沟槽内绝缘材料高度的具体实施方式流程图。如图5所示，执行步骤S101，提供绝缘材料高度不同的浅沟槽隔离结构。
所述浅沟槽隔离结构包括：位于半导体衬底内的浅沟槽，浅沟槽内壁形成有衬氧化层，浅沟槽内填充满绝缘材料。所述形成衬氧化层的方法为热氧化法氧化半导体衬底，而填充绝缘材料的方法为高密度等离子体化学气相沉积法。现有技术在用化学机械抛光法对绝缘材料进行平坦化后，绝缘材料与浅沟槽侧壁形成有凹陷；其中，当绝缘材料高于半导体衬底的高度过低时，会造成浅沟槽边缘的凹陷过大，容易导致漏电流的产生；而绝缘材料高于半导体衬底的高度过高的话，则浅沟槽内绝缘材料及衬氧化层对半导体衬底的机械压应力增大，也会产生漏电流现象，进而降低半导体器件的电性能。
执行步骤S102，模拟绝缘材料在不同高度时，浅沟槽内绝缘材料对半导体衬底产生的机械压应力。
在模拟软件中，在浅沟槽隔离结构中绝缘材料高度不同时，在沟道区域模拟测量绝缘材料对半导体衬底所产生的机械压应力；或者在沟道边缘区域模拟测量绝缘材料对半导体衬底所产生的机械压应力。
所述沟道为后续形成的晶体管源/漏极及栅极间形成的电子传输通道。当浅沟槽内绝缘材料对半导体衬底产生机械压应力时，在沟道区域及沟道边缘区域都能模拟测量出来。
执行步骤S103，当机械压应力为最小时，对应的浅沟槽内绝缘材料高度选定为最佳值。
在浅沟槽内绝缘材料对半导体衬底产生的机械拉压应力为最小时，则半导体衬底界面的晶格因受力而发生变化最小，漏电流也就最小，浅沟槽内绝缘材料与半导体衬底表面交合处，即凹陷程度最佳。
图6是本发明模拟在沟道区域浅槽内绝缘材料对半导体衬底产生的机械压应力与浅沟槽内绝缘材料高度的关系曲线。在浅沟槽内填充满绝缘材料，并用化学机械抛光法对绝缘层进行平坦化，形成浅沟槽隔离结构；在浅沟槽隔离结构之间的有源区上形成栅极及源/漏极，其中源/漏极及栅极间的电子传输通道为沟道区域。在沟道区域模拟测试浅沟槽内绝缘材料对半导体衬底产生的机械压应力。如图6所示，当机械压应力为最小时，拉应力相应最大(图中虚线为拉应力与压应力的边界线)，经过化学机械抛光后的绝缘材料高出半导体衬底的高度为最佳，具体为250埃，此时浅沟槽隔离结构上凹陷大小及由于机械压应力所导致的漏电流最小。
图7是本发明模拟沟道边缘区域浅槽内绝缘材料对半导体衬底产生的机械压应力与浅沟槽内绝缘材料高度的关系曲线。在浅沟槽内填充满绝缘材料，并用化学机械抛光法对绝缘层进行平坦化，形成浅沟槽隔离结构；在浅沟槽隔离结构之间的有源区上形成栅极及源/漏极；并将沟道区域与浅沟槽内绝缘材料交界处定义为沟道边缘区域。在沟道边缘模拟测试浅沟槽内绝缘材料对半导体衬底产生的机械压应力。如图7所示，当机械拉应力最大，压应力为最小时(图中虚线为拉应力与压应力的边界线)，经过化学机械抛光后的绝缘材料高出半导体衬底的高度为最佳，具体为250埃，此时浅沟槽隔离结构上凹陷大小及机械压应力所导致的漏电流最小。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，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。

Claims (1)

1.一种浅沟槽内绝缘材料高度的确定方法，其特征在于，包括下列步骤：
提供绝缘材料高度不同的浅沟槽隔离结构；
模拟绝缘材料在不同高度时，浅沟槽内绝缘材料对半导体衬底产生的机械压应力；
当机械压应力为最小时，对应的浅沟槽内绝缘材料高度选定为最佳值。
CN200810201172XA 2008-10-14 2008-10-14 浅沟槽内绝缘材料高度的确定方法 Active CN101728291B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200810201172XA CN101728291B (zh) 2008-10-14 2008-10-14 浅沟槽内绝缘材料高度的确定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200810201172XA CN101728291B (zh) 2008-10-14 2008-10-14 浅沟槽内绝缘材料高度的确定方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101728291A true CN101728291A (zh) 2010-06-09
CN101728291B CN101728291B (zh) 2012-03-28

Family

ID=42448940

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200810201172XA Active CN101728291B (zh) 2008-10-14 2008-10-14 浅沟槽内绝缘材料高度的确定方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101728291B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102479739A (zh) * 2010-11-24 2012-05-30 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 浅沟槽隔离结构中的沟槽填充方法
CN102479738A (zh) * 2010-11-23 2012-05-30 中国科学院微电子研究所 沟槽隔离结构及其形成方法
CN106206457A (zh) * 2015-05-25 2016-12-07 华亚科技股份有限公司 半导体封装

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6204073B1 (en) * 1998-12-09 2001-03-20 Texas Instruments Incorporated Shallow trench isolation with conductive hard mask for in-line moat/trench width electrical measurements
EP1295329A2 (en) * 2000-05-25 2003-03-26 Advanced Micro Devices, Inc. Method of controlling well leakage for trench isolations of differing depths
CN100501967C (zh) * 2006-08-01 2009-06-17 上海华虹Nec电子有限公司 改善sti-cmp终点检测的方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102479738A (zh) * 2010-11-23 2012-05-30 中国科学院微电子研究所 沟槽隔离结构及其形成方法
US8686534B2 (en) 2010-11-23 2014-04-01 Institute of Microelectronics, Chinese Academy of Sciences Trench isolation structure and method for forming the same
CN102479738B (zh) * 2010-11-23 2014-05-28 中国科学院微电子研究所 沟槽隔离结构及其形成方法
CN102479739A (zh) * 2010-11-24 2012-05-30 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 浅沟槽隔离结构中的沟槽填充方法
CN102479739B (zh) * 2010-11-24 2014-08-13 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 浅沟槽隔离结构中的沟槽填充方法
CN106206457A (zh) * 2015-05-25 2016-12-07 华亚科技股份有限公司 半导体封装

Also Published As

Publication number Publication date
CN101728291B (zh) 2012-03-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101821413B1 (ko) 소자분리구조물, 이를 포함하는 반도체 소자 및 그의 소자분리 구조물 제조 방법
CN105336695A (zh) 半导体器件的形成方法
CN103578988A (zh) 鳍部、鳍式场效应管及鳍部和鳍式场效应管的形成方法
CN103377980B (zh) 浅沟槽隔离结构及其形成方法
CN101728291B (zh) 浅沟槽内绝缘材料高度的确定方法
CN101826484B (zh) 浅沟道隔离结构的制造方法
CN101728307B (zh) 浅沟槽隔离结构的制作方法
KR100607330B1 (ko) 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법
CN104637881A (zh) 浅沟槽隔离结构的形成方法
CN102194684B (zh) 栅极介质层制造方法
CN103413777B (zh) 深沟槽填充结构及其制作方法
JP4699691B2 (ja) 半導体素子のトレンチ形成方法
CN102446766A (zh) Mosfet形成方法
KR100682181B1 (ko) 반도체 소자의 소자분리막 형성 방법
CN102087960B (zh) 有源区的形成方法
CN103730405B (zh) Soi结构及其制作方法
CN101630654B (zh) 浅沟槽内绝缘层高度的确定方法
CN103531519B (zh) 半导体结构及其形成方法
CN104733396B (zh) 一种制造快闪存储器的方法
CN102737994B (zh) 一种半导体器件的制造方法
CN110571259B (zh) Finfet器件及其制备方法
CN107731685B (zh) 半导体结构的形成方法
CN117334702A (zh) 利用soi埋氧层做栅氧的高压器件结构及其制造方法
CN111755514A (zh) 半导体结构及其形成方法
CN114242589A (zh) 半导体结构的形成方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant