CN1571123A - 浅沟道隔离处理的双衬垫氧化物工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种浅沟道隔离处理的双衬垫氧化物的工艺，包含在一硅基底上沉积形成氧化硅层和氮化硅层，而后蚀刻以形成一浅沟道；沉积第一衬垫氧化物在该浅沟道表面；以H3PO4蚀回氮化物层；以湿蚀刻移除第一衬垫氧化物；和再沉积第二衬垫氧化物在该浅沟道表面。

Description

浅沟道隔离处理的双衬垫氧化物工艺
技术领域
本发明涉及一种半导体元件中的浅沟道隔离工艺的方法，尤其涉及利用双衬垫氧化物的浅沟道隔离工艺。
背景技术
随着半导体元件的整合度不断的提高，半导体元件的工艺亦必须因时制宜的更新。例如，在微米工艺中，当成隔离用途的场氧化物，当使用于深次微米工艺(0.25μm以下)时，需占用较大的面积，同时会影响元件的平整性。此外，在形成场氧化物时，无可避免的会发生鸟鸣效应(bird’s beak effect)，然而，无论如何改变场氧化物的工艺，均难以将鸟鸣两侧的长度控制至1μm以下，其结果将会影响到工艺的精确度。因此，在0.25μm以下，一般乃以浅沟道隔离(STI)工艺当成主要隔离方法。
在已知的浅沟道隔离工艺中，如图1所示，在硅基底1上沉积二氧化硅2，而后再沉积氮化硅3后，以各向异性蚀刻而蚀刻出0.3至0.8μm的浅沟道4。而后，使用H3PO3进行氮化硅3的蚀回。最后，再沉积以衬垫氧化物5。
在上述的已知浅沟道隔离工艺中，由于衬垫氧化物5乃是在氮化物3受到蚀回后再沉积，因此，衬垫氧化物的厚度不能太厚以保留更多的空间供下一个沟道氧化物的充填，且衬垫氧化物的厚度又不能太薄以致无法提供角落的圆化效果。因此，衬垫氧化物5的厚度选择范围受到严格的限制。
此外，由于衬垫氧化物5乃是在氮化物3受到蚀回后再沉积，浅沟道4的侧壁因H3PO4的蚀刻而变成相当粗糙(如图2所示)，因此对浅沟道4的隔离效果亦产生不良的影响。
发明内容
本发明乃有鉴于上述已知浅沟道隔离工艺的缺点而制成。
依照本发明的浅沟道隔离处理的双衬垫氧化物的工艺，浅沟道的侧壁不会受到H3PO4的蚀刻而形成粗糙面，因此，浅沟道的隔离效果不会受到影响。
再者，依照本发明的浅沟道隔离处理的双衬垫氧化物的工艺，双衬垫氧化物的厚度不但具有单衬垫氧化物的提供下一个沟道氧化物的充填空间的优点，且双衬垫氧化物的厚度又能提供角落的圆化效果。
依照本发明的一观点，本发明提供一种浅沟道隔离处理的双衬垫氧化物之工艺，包含：
(i)在一硅基底上沉积形成氧化硅层和氮化硅层，而后蚀刻以形成一浅沟道；
(ii)沉积第一衬垫氧化物在该浅沟道表面；
(iii)以H3PO4蚀回氮化物层；
(iv)以湿蚀刻移除第一衬垫氧化物；和
(v)再沉积第二衬垫氧化物在该浅沟道表面。
较佳地，在上述的浅沟道隔离处理的双衬垫氧化物的工艺中，在步骤(iv)中的湿蚀刻是利用氢氟酸(HF)做为蚀刻液。
较佳的，在上述的浅沟道隔离处理的双衬垫氧化物的工艺中，该浅沟道的深度约为0.5μm或更小。
由下述的说明伴随附图的解说，其中本发明的较佳实施例以说明例显示，可更加明了本发明的之上述和其它目的、特征和优点。
附图说明
图1为已知技术在硅基底上已形成浅沟道的剖面图；
图2为已知技术在以H3PO4蚀回氮化硅后，对浅沟道的侧壁所造成的粗糙面的剖面图；
图3为本发明的浅沟道隔离处理的双衬垫氧化物之工艺的第一步骤，其中在硅基底上已形成浅沟道；
图4为本发明的浅沟道隔离处理的双衬垫氧化物的工艺的第二步骤，其中第一衬垫氧化物沉积在浅沟道的表面上；
图5为本发明的浅沟道隔离处理的双衬垫氧化物的工艺的第三步骤，其中以H3PO4蚀回部份氮化硅；
图6为本发明的浅沟道隔离处理的双衬垫氧化物的工艺的第四步骤，其中以湿蚀刻移除第一衬垫氧化物；和
图7为本发明的浅沟道隔离处理的双衬垫氧化物之工艺的第五步骤，其中再沉积第二衬垫氧化物。
具体实施方式
以下参考附图说明本发明的较佳实施例。
首先参考图3，在硅基底10上依序沉积一个二氧化硅层20和一个氮化硅层30。二氧化硅层30的厚度约为20至60nm，其使用以消除硅基底10和氮化硅层30间的应力。而氮化硅层30的厚度约为150至200nm，其是经微影与蚀刻的工艺来转移光罩上的图案，藉以做为形成浅沟道时的掩膜。此外，该氮化硅层30亦可做为化学机械抛光(CMP)的阻止层。而后，进行微影与蚀刻工艺，以形成如图1所示的浅沟道40。
在形成浅沟道40后，参考图4，在所形成的浅沟道40表面上沉积第一衬垫氧化物50。所沉积的第一衬垫氧化物50的厚度约为20至60nm，且该第一衬垫氧化物在浅沟道40的顶和底部转角处圆化。
而后，参考图5，以H3PO4溶液蚀退部份的氮化硅30。由于浅沟道40的表面受到先前沉积的第一衬垫氧化物50的保护，因此，其侧面不会如已知技术般受到H3PO-4的侵蚀而粗糙化。
参考图6，在此步骤中，以湿蚀刻移除第一衬垫氧化物50。在此湿蚀刻中，较佳的，使用氢氟酸(HF)当成蚀刻液。在蚀刻移除第一衬垫氧化物50的同时，硅基底10的边缘角部份亦同时受到圆化。
最后，在所形成的构造上，再沉积第二衬垫氧化物60(如图7所示)。由于硅基底10的角落已圆化，因此，仅需藉由使用相当薄的衬垫氧化物层(即第二衬垫氧化物60可只形成相当薄)即可获得和已知技艺使用相当厚的衬垫氧化物层所获得的圆化效果，且更可留下足够的空间以提供下一个沟道氧化物的充填。
由于本发明的浅沟道隔离处理的双衬垫氧化物的工艺，浅沟道的侧表面由于受到第一衬垫氧化物的保护，而不会受到在蚀退氮化硅层时所使用的蚀刻溶液的侵蚀，也因此，浅沟道的侧壁表面可保持相当的平滑度。
再者，由于本发明的浅沟道隔离处理的双衬垫氧化物的工艺，由于硅基底的角落已在使用氢氟酸移除第一衬垫氧化物时圆化。因此，仅需藉由使用相当薄的衬垫氧化物层(即第二衬垫氧化物可只形成相当薄)即可获得和已知技术使用相当厚的衬垫氧化物层所获得的圆化效果，且更可留下足够的空间以提供下一个沟道氧化物的充填。
本发明并不限于上述的实施例，且于此仍可达成各种改变和修饰，但其仍属本发明的精神和范畴。因此，本发明的精神和范畴应由下述权利要求范围界定。

Claims (3)

1、一种浅沟道隔离处理的双衬垫氧化物之工艺，包含：
(i)在一硅基底上沉积形成氧化硅层和氮化硅层，而后蚀刻以形成一浅沟道；
(ii)沉积第一衬垫氧化物在该浅沟道表面；
(iii)以H3PO4蚀回氮化物层；
(iv)以湿蚀刻移除第一衬垫氧化物；和
(v)再沉积第二衬垫氧化物在该浅沟道表面。
2、如权利要求1所述的浅沟道隔离处理的双衬垫氧化物的工艺，其特征在于，在步骤(iv)中的湿蚀刻系利用氢氟酸做为蚀刻液。
3、如权利要求1所述的浅沟道隔离处理的双衬垫氧化物的工艺，其特征在于，该浅沟道的深度约为0.5μm或更小。
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