CN1050932C - 半导体器件场氧化层的形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种形成半导体器件场氧化层的方法，该方法通过蚀刻预定部分的硅衬底、形成场氧化层和在经腐蚀的硅衬底上形成单晶硅层可以最大限度地减少鸟嘴。

Description

半导体器件场氧化层的形成方法
本发明涉及半导体器件场氧化层的一种形成方法，特别涉及一种通过消除局部热氧化工序产生的鸟嘴形疵点能增加有源区的半导体器件场氧化层的形成方法。
通常，形成场氧化层的目的是将各半导体器件彼此隔离开来。下面参看图1说明现有技术形成场氧化层的方法。
热氧化层组成的场氧化层4是这样形成的：在硅基片1上依次形成氧化垫层2和氮化层3，再蚀刻氧化垫层2和氮化层3经选定的部分，然后进行热氧化处理。这种现有技术有这样的缺点，即有源区随着氧化层往氮化层3底下的渗入产生的鸟嘴形部分“A”而变小。
为了克服上述缺点，可以采用沟道隔离技术形成场氧化物膜。日本专利公开No.57-76865(1982年5月14日)揭示了这种沟道隔离技术。然而，采用沟道隔离技术形成的场氧化物膜仍然保留了鸟嘴形疵点。
因此，本发明的目的是提供一种通过最大限度地减少场氧化层形成时出现的鸟嘴形部分能改善场氧化层与硅基片之间布局的半导体器件场氧层的形成方法。
为达到上述目的，这里提出了按本发明的第一实施例进行的形成场氧化层的方法，该方法包括下列步骤：硅衬底上形成第一热氧化层，再在第一热氧化层上形成光致抗蚀剂图形，然后除去一部分露出的第一热氧化层和硅衬底；除去第一热氧化层和光致抗蚀剂图形，然后依次形成第二热氧化层和第一氮化层；除去一部分第一氮化层，使第二热氧化层暴露出来，再在硅衬底上形成沟道截断环；在第一氮化层的侧壁上形成氮化层，并除去一部分第二热氧化层硅衬底，由此形成一条沟道；用热氧化法形成场氧化层；蚀刻氮化隔离层、第一氮化层和第二热氧化层。
此外，这里还提出按本发明的第二实施例形成场氧化层的方法，该方法包括下列步骤：
在硅衬底上形成光致抗蚀剂图形，然后除去一部分暴露出来的硅衬底；除去光致抗蚀剂图形，然后在除去光致抗蚀剂之后在得出的结构面上依次形成第二热氧化层、多晶硅层和氮化层；除去一部分氮化层，使多晶硅层暴露出来，再在硅衬底上形成沟道截断环；进行热氧化处理，从而形成场氧化层；和除去氮化层、多晶硅层和第二热氧化层，然后在露出的硅衬底上形成单晶硅层。
结合附图参阅下面的详细说明，以便更好地理解本发明的本质和目的。
图1是说明现有技术形成场氧化层的方法的半导体器件的剖视图；
图2A至图2E是说明本发明第一实施例形成场氧化层的方法的半导体器件的剖视图；
图3A至图3F是说明本发明第二实施例形成场氧化层的方法的半导体器件的剖视图。
附图各视图中类似的编号表示类似的部分。
图1是说明现有技术上述形成场氧化层的方法的半导体器件的剖视图。
图2A至图2E是说明本发明第一实施例形成场氧化层的方法的半导体器件的剖视图。
参看图2A，在硅衬底1上形成100至300埃厚的第一热氧化层5，再在第一热氧化层5上形成光致抗蚀剂图形6。用各向异性蚀刻法将经光致抗蚀剂图形6暴露的第一热氧化层5和硅基片1除去预定的深度。除去第一热氧化层5时可采用HF或氧化层缓冲腐蚀溶液。
参看图2B，除去光致抗蚀剂图形6和第一热氧化层5之后，依次形成第二热氧化层7、多晶硅层8和氮化层9。
参看图2C。用光蚀刻法除去一部分氮化层9，从而使一部分多晶硅层8暴露出来。沟道截断环10是通过连续注入BF2离子形成的。
图2D是场氧化层11在图2C所示的情况下进行热氧化处理形成、因而没有鸟嘴形部分出现时的剖视图。
图2E是在下述情况下的剖视图：用湿式腐蚀法除去氮化层9、多晶硅层8和第二热氧化层7，再在图2D所示的情况下进行外延处理，在硅衬底1上形成单晶硅层12。湿式腐蚀氮化层9时可以采用150℃的磷酸，湿法腐蚀多晶硅层8时可以采用含HF和NHO3的化学溶液。
通过不形成第一热氧化层5而在硅衬底1上形成预定的光致抗蚀剂图形6，再进行各向异性腐蚀处理，也可以得出同样的效果。
图3A至图3F是说明本发明第二实施例形成场氧化层的方法的半导体器件的视图。
图3A是在下述情况下的剖视图：在硅衬底13上形成100至300埃厚的第一热氧化层50，再在第一热氧化层50上形成光致抗蚀剂图形60，然后用各向异性腐蚀法将经光致抗蚀剂图形暴露的第一热氧化层50和硅衬底13刻蚀到预定的深度。
图3B是在下述情况下的剖视图：除去光致抗蚀剂图形60和第一热氧化层50之后，依次形成预定厚度的第二热氧化层70的第一氮化层80。
参看图3C。用光刻法除去一部分氮化层80从而使一部分第二热氧化层70露出来之后，注入杂质离子，从而在硅衬底13上形成沟道截断环90。形成沟道截断90的杂质离子最好处在硅衬底13的凸出部分。
图3D是在下述情况下的剖视图：在图3C所示的情况下淀积第二氮化层，各向异性蚀刻第二氮化层之后，在第一氮化层80的侧壁上形成氮化隔离层100，然后将利用第一氮化层80和氮化隔离层100作为腐蚀中止层暴露出来的第二热氧化层70和硅衬底13除去到所要求的深度，形成沟道110。沟道110的深度最好小于硅衬底13凸出部分的高度。
图3E是场氧化层120通过在图3D所示情况下进行热氧化处理形成、因而没有出现鸟嘴形部分的情况下的剖视图。
图3F是下述情况下的剖视图：用湿式腐蚀法除去氮化隔离层100、第一氮化层80和第二热氧化层70，从而使硅衬底13在图3E所示的情况下露出来。
综上所述，本发明的优异效果在于：通过最大限度地减少场氧化层形成时的鸟嘴形部分而增加有源区，从而提高半导体器件的电气性能和可靠性。
虽然本发明以其最佳实施例进行说明，是有一定的特殊性，但熟悉本技术领域的人们都知道，上述以最佳实施例的形式所作公开仅仅是举例而已，在不脱离本发明的精神实质和范围的前提下是可以对各部分在结构、组合和配置上的细节进行种种修改的。

Claims (11)

1.一种半导体器件场氧化层的形成方法，其特征在于，它包括下列步骤：
硅衬底上形成第一热氧化层，再在第一热氧化层上形成光致抗蚀剂图形，然后除去一部分露出的所述第一热氧化层和硅衬底；
除去所述第一热氧化层和光致抗蚀剂图形，然后依次形成第二热氧化层和第一氮化层；
除去一部分所述第一氮化层，使所述第二热氧化层暴露出来，再在所述硅衬底上形成沟道截断环；
在所述第一氮化层的侧壁上形成氮化层，并除去一部分所述第二热氧化层硅衬底，由此形成一条沟道；
用热氧化法形成场氧化层；
蚀刻所述氮化隔离层、第一氮化层和第二热氧化层。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述沟道截断环时注入的杂质离子处在所述硅衬底的凸出部分。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沟道构制得使其深度小于所述硅衬底凸出部分的高度。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，用湿式腐蚀法除去所述氮化隔离层、第一氮化层和第二热氧化层。
5.一种半导体器件场氧化层的形成方法，其特征在于，它包括下列步骤：
在硅衬底上形成光致抗蚀剂图形，然后除去一部分暴露出来的所述硅衬底；
除去所述光致抗蚀剂图形，然后在除去所述光致抗蚀剂之后在得出的结构面上依次形成第二热氧化层、多晶硅层和氮化层；
除去一部分所述氮化层，使所述多晶硅层暴露出来，再在所述硅衬底上形成沟道截断环；
进行热氧化处理，从而形成场氧化层；和
除去所述氮化层、多晶硅层和第二热氧化层，然后在所述露出的硅衬底上形成单晶硅层。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，注入BF2离子束形成所述沟道截断环。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，用采用磷酸的湿式腐蚀法除去所述氮化层。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，用采用含HF和HNO3的化学溶液的湿式腐蚀法除去所述多晶硅层。
9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述单晶硅层的外延法形成。
10.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述硅衬底上形成所述光致抗腐蚀图形之前，在所述硅衬底上形成第一热氧化层；
当除去所述硅衬底暴露部分时，除去暴露的所述第一热氧化层；以及
当去除所述光致抗腐蚀图形时，去除所述第一热氧化层。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，除去所述第一热氧化层进采用HF或氧化层腐蚀缓冲溶液。
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