CN1540740A

CN1540740A - 浅沟渠隔离区的制造方法

Info

Publication number: CN1540740A
Application number: CNA031222129A
Authority: CN
Inventors: 林经祥; 廖振伟; 施学浩; 陈光钊
Original assignee: Macronix International Co Ltd
Current assignee: Macronix International Co Ltd
Priority date: 2003-04-21
Filing date: 2003-04-21
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2023-04-21
Also published as: CN1291475C

Abstract

一种浅沟渠隔离区的制造方法，此方法先在所形成的沟渠内部分的填入一第一绝缘层之后，再进行一表面处理步骤于部分第一绝缘层的表面与侧壁处形成一处理层。随后，移除处理层，再于第一绝缘层上形成一第二绝缘层，而填满沟渠，以形成一浅沟渠隔离区。由于本发明先于沟渠内部分的填入第一绝缘层，再将部分第一绝缘层移除，以降低其深宽比之后，才继续于沟渠内填入第二绝缘层，因此本发明可以避免因沟渠的高深宽比而造成于浅沟渠隔离区中形成孔洞的缺点。

Description

浅沟渠隔离区的制造方法

技术领域

本发明是有关于一种浅沟渠隔离区的制造方法，且特别是有关于一种能防止于浅沟渠隔离区中产生孔洞的方法。

背景技术

浅沟渠隔离法是一种利用非等向性蚀刻的方式在半导体基底中形成沟渠，然后再于沟渠中填入氧化物，以形成器件的隔离区的技术。由于浅沟渠隔离法所形成的隔离区具有可调整大小的优点，并且可避免传统区域氧化(LOCOS)法隔离技术中鸟嘴侵蚀的缺点，因此，对于次微米的金氧半导体工艺而言，是一种较为理想的隔离技术。

然而，随着集成电路集成度的提升，器件的尺寸也越作越小。当浅沟渠隔离区随着集成电路积极度的提升而缩小化之后，伴随而来的问题就是因沟渠过高的深宽比(Aspect ratio)而造成氧化层填入沟渠内的填沟不完全，而使得最后所形成的浅沟渠隔离区内会有孔洞产生。倘若在浅沟渠隔离区内存在有孔洞，将会使得浅沟渠隔离区的隔离能力恶化，进而造成器件漏电流或器件可靠度变差等等问题。

发明内容

本发明的目的就是提供一种浅沟渠隔离区的制造方法，以解决公知于浅沟渠隔离区中会有孔洞产生，而造成浅沟渠隔离区的隔离能力不佳的问题。

本发明的再一目的是提供一种填沟的方法，以解决当器件缩小化之后，会有因过高的深宽比而有填沟不完全的问题。

本发明提出一种浅沟渠隔离区的制造方法，此方法首先在一基底上形成一罩幕层，并且以罩幕层为一蚀刻罩幕图案化基底，而形成一沟渠，其中此沟渠具有一第一深宽比。接着在沟渠内部分的填入一第一绝缘层，其中沟渠在填入第一绝缘层之后具有一第二深宽比，之后，进行一表面处理步骤，以部分第一绝缘层的表面与侧壁处形成一处理层。在本发明中，此处理步骤例如是一倾斜离子植入步骤。随后，进行一湿式蚀刻工艺，以移除位于第一绝缘层表面的处理层，其中此蚀刻工艺的参数对处理层的蚀刻速率大于对第一绝缘层的蚀刻速度。在此，移除处理层之后的沟渠深度小于或等于移除处理层之前的沟渠深度，但是移除处理层之后的沟渠宽度大于移除处理层之前的沟渠宽度，且移除处理层之后第一绝缘层的表面高度小于移除处理层之前第一绝缘层的表面高度。因此移除处理层之后的沟渠具有一第三深宽比，且第三深宽比小于第一深宽比。之后，在第一绝缘层上形成一第二绝缘层，并填满沟渠，最后移除罩幕层，以形成一浅沟渠隔离区。

本发明又提出一种填沟的方法，此方法首先提供一基底，其中基底中已形成一开口，其中此开口具有一第一深宽比。接着，在开口内部分的填入一第一材料层，其中开口在填入第一材料层之后具有一第二深宽比，且第二深宽比小于第一深宽比。之后，进行一表面处理步骤，以在部分第一材料层的表面及侧壁形成一处理层。在本发明中，此表面处理步骤例如是一倾斜离子植入步骤。随后，进行一湿式蚀刻工艺，以移除处理层，其中此蚀刻工艺的参数对处理层的蚀刻速率大于对第一材料层的蚀刻速度。在此，移除处理层之后的开口深度小于或等于移除处理层之前的开口深度，但是移除处理层之后的开口宽度大于移除处理层之前的开口宽度，且移除处理层之后第一材料层的表面高度小于移除处理层之前第一材料层的表面高度。因此移除处理层之后的开口具有一第三深宽比，且第三深宽比小于第一深宽比。之后，在第一材料层上形成一第二材料层，并填满开口。

由于本发明先于开口内部分的填入第一材料层之后，再移除部分第一材料层，以使开口的深宽比降低。因此，本发明的方法可以改善因过高的深宽比而导致填沟不完全的问题。

由于本发明之浅沟渠隔离区的制造方法可以防止于其中产生有孔洞，因此利用本发明的方法所制造出的浅沟渠隔离区具有较佳的隔离效果。

为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明。

附图说明

图1A至图1G是依照本发明一较佳实施例的浅沟渠隔离区的制造流程剖面示意图。

标示说明

100：基底

102：垫氧化层

104：罩幕层

106、106a、106b：沟渠

108、108a：第一绝缘层

110：表面处理步骤

112：处理层

114：第二绝缘层

116：绝缘层

H、H’、H”：深度

W、W’、W”：宽度

具体实施方式

图1A至图1G所示，其绘示是依照本发明一较佳实施例的浅沟渠隔离区的制造流程剖面示意图。

请参照图1A，在一基底100上形成一垫氧化层102以及一罩幕层104，其中形成垫氧化层102以及罩幕层104的方法例如是进行一热氧化工艺，以在基底100的表面形成一薄氧化层(未绘示)，之后再于薄氧化层上沉积一氮化硅层，接着进行微影工艺与蚀刻工艺以图案化氮化硅层，以形成罩幕层104。之后，以罩幕层104为蚀刻罩幕进行一蚀刻工艺，图案化薄氧化层以及基底100，而形成垫氧化层102，并且形成沟渠106。在此，沟渠106具有一深度H以及一宽度W，因此沟渠106的深宽比为H/W。

请参照图1B，在基底100上形成一第一绝缘层108，而且第一绝缘层108部分的填入沟渠106内。在此，第一绝缘层108是填入沟渠106的20％～30％左右的厚度，而且填入第一绝缘层108之后的沟渠为106a，且其具有深度H’以及宽度W’，因此沟渠106a的深宽比为H’/W’，而且沟渠106a的深宽比H’/W’小于沟渠106的深宽比H/W。在一较佳实施例中，第一绝缘层108的材质例如是氧化硅，而且形成第一绝缘层108的方法例如是化学气相沉积法，较佳的是高密度等离子体化学气相沉积法。

请参照图1C，进行一表面处理步骤110，以在部分第一绝缘层108的表面与侧壁处形成一处理层112。在此，表面处理步骤110例如是一倾斜离子植入步骤，且此倾斜离子植入步骤的角度介于30度至60度之间。除此之外，此倾斜离子植入步骤所使用的掺杂物包括氮气、氩气或其它惰性气体，且倾斜离子植入步骤的能量介于20KeV至100KeV，倾斜离子植入步骤的剂量介于1E15/cm²至1E16/cm²。

由于上述表面处理步骤110以30度至60度左右的角度作植入，因此仅会在部分第一绝缘层108的表面与侧壁处被植入掺杂物而形成处理层112，而且处理层112与其它第一绝缘层108之间的蚀刻速率会有所差异。在此，倘若上述的倾斜离子植入步骤所使用的掺杂物为氮气，则所形成的处理层112的蚀刻速率约为155至165埃/分钟。倘若上述的倾斜离子植入步骤所使用的掺杂物为氩气，则所形成的处理层112的蚀刻速率约为195至205埃/分钟。而未有掺杂物植入的第一绝缘层108的蚀刻速率则是120至125埃/分钟左右。

请参照图1D，进行一蚀刻工艺，较佳的是一湿式蚀刻工艺，以移除第一绝缘层108表面的处理层112，移除处理层112之后的沟渠为106b。其中，沟渠106b的深度为H”且宽度为W”，因此沟渠106b的深宽比为H”/W”。特别值得一提的是，沟渠106b的深度H”小于或等于沟渠106a的深度H’，但是沟渠106b的深宽W”大于沟渠106a的宽度W’。换言之，在移除处理层112之前与移除处理层112之后的沟渠深度并无太大改变，但是在移除处理层112之后的沟渠宽度会明显变大，而且移除处理层112之后第一材料层108的表面高度小于移除处理层112之前第一材料层108的表面高度。因此，沟渠106b的深宽比H”/W”小于沟渠106的深宽比H/W。如此一来，后续于沟渠106b内填绝缘材料时，便可以轻易的且完全的将沟渠106b填满。

请参照图1E，在基底100上形成一第二绝缘层114，并填满沟渠106b，而第一绝缘层108a与第二绝缘层114共同作为浅沟渠隔离区的绝缘材料层116。在一较佳实施例中，第二绝缘层114的材质例如是氧化硅，而形成第二绝缘层114的方法例如是化学气相沉积法，较佳的是高密度等离子体化学气相沉积法。

如同先前所述，由于沟渠106b的深宽比H”/W”相较于沟渠106的深宽比H/W来说已大幅的降低，因此，本发明的方法可以使沟渠完全的被绝缘材料层116填满，而不会有孔洞存在于其中。

请参照图1F，移除部分绝缘材料层116，直到罩幕层104暴露出来。在此，移除部分绝缘层116的方法例如是进行一化学机械研磨工艺或是一回蚀刻工艺。

请参照图1G，将罩幕层104以及垫氧化层102移除，而完成一浅沟渠隔离区的制作。

由于本发明的浅沟渠隔离区的制造方法先于沟渠内部份的填入第一绝缘层之后，再移除部分第一绝缘层，以使沟渠的深宽比降低，然后才继续将沟渠填满，因此本发明的方法可以完全的将沟渠填满，而不会于隔离区中形成有孔洞。因此，本发明所形成的浅沟渠离区具有较佳的隔离能力。

本发明通过改善浅沟渠隔离区工艺中绝缘材料的填沟效果的方式，可以有效的避免于隔离区中产生孔洞。因此，本发明先于开口内部分的填入第一材料层，再移除部分第一材料层，以降低开口的深宽比的方式，亦可以应用在其它填沟工艺(填开口工艺)中，例如可以应用在有机材料或是金属材料等等的填沟工艺(填开口工艺)，而并非仅能用浅沟渠隔离工艺中。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许之更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书为准。

Claims

1、一种浅沟渠隔离区的制造方法，其特征在于，包括：

在一基底上形成一罩幕层；

以该罩幕层为一蚀刻罩幕图案化该基底，以形成一沟渠；

在该沟渠内部分的填入一第一绝缘层；

进行一表面处理步骤，以在部分该第一绝缘层的表面与侧壁处形成一处理层；

移除该处理层；

在该第一绝缘层上形成一第二绝缘层，并填满该沟渠；以及

移除该罩幕层，以形成一浅沟渠隔离区。

2、如权利要求1所述的浅沟渠隔离区的制造方法，其特征在于，该沟渠于填入该第一绝缘层之前具有一第一深宽比，而该沟渠在移除该处理层之后具有一第三深宽比，该第三深宽比小于该第一深宽比。

3、如权利要求1所述的浅沟渠隔离区的制造方法，其特征在于，移除该处理层之后的该沟渠宽度大于移除该处理层之前的该沟渠宽度。

4、如权利要求1所述的浅沟渠隔离区的制造方法，其特征在于，移除该处理层之后的该沟渠深度小于或等于移除该处理层之前的该沟渠深度。

5、如权利要求1所述的浅沟渠隔离区的制造方法，其特征在于，该表面处理步骤包括一倾斜离子植入步骤。

6、如权利要求5所述的浅沟渠隔离区的制造方法，其特征在于，该倾斜离子植入步骤的角度介于30度至60度之间。

7、如权利要求5所述的浅沟渠隔离区的制造方法，其特征在于，该倾斜离子植入步骤所使用的一掺杂物包括氮气、氩气或其它惰性气体。

8、如权利要求5所述的浅沟渠隔离区的制造方法，其特征在于，该倾斜离子植入步骤的能量介于20KeV至100KeV。

9、如权利要求5所述的浅沟渠隔离区的制造方法，其特征在于，该倾斜离子植入步骤的剂量介于1E15/cm²至1E16/cm²。

10、如权利要求1所述的浅沟渠隔离区的制造方法，其特征在于，移除该处理层的方法包括一湿式蚀刻法。

11、如权利要求1所述的浅沟渠隔离区的制造方法，其特征在于，形成该第一绝缘层与该第二绝缘层包括一高密度等离子体化学气相沉积法。

12、一种填沟的方法，其特征在于，包括：

提供一基底，该基底中已形成有一开口；

在该开口内部分的填入一第一材料层；

进行一表面处理步骤，以在部分该第一材料层的表面与侧壁处形成一处理层；

移除该处理层；以及

在该第一材料层上形成一第二材料层，并填满该开口。

13、如权利要求12所述的填沟的方法，其特征在于，该开口于填入该第一材料层之前具有一第一深宽比，而该开口在移除处理层后具有一第三深宽比，该第三深宽比小于该第一深宽比。

14、如权利要求12所述的填沟的方法，其特征在于，移除该处理层之后的该开口宽度大于移除该处理层之前的该开口宽度。

15、如权利要求12所述的填沟的方法，其特征在于，移除该处理层之后的该开口深度小于或等于移除该处理层之前的该开口深度。

16、如权利要求12所述的填沟的方法，其特征在于，该表面处理步骤包括一倾斜离子植入步骤。

17、如权利要求16所述的填沟的方法，其特征在于，该倾斜离子植入步骤的角度介于30度至60度之间。

18、如权利要求16所述的填沟的方法，其特征在于，该倾斜离子植入步骤所使用的一掺杂物包括氮气、氩气或其它惰性气体。

19、如权利要求16所述的填沟的方法，其特征在于，该倾斜离子植入步骤的能量介于20KeV至100KeV。

20、如权利要求16所述的填沟的方法，其特征在于，该倾斜离子植入步骤的剂量介于1E15/cm²至1E16/cm²。