DE102005027459B4 - A manufacturing method for a semiconductor structure having a plurality of overfilled isolation trenches - Google Patents
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Abstract
Herstellungsverfahren
für eine
Halbleiterstruktur mit einer Mehrzahl von überstehend gefüllten Isolationsgräben (5a,
5b) mit den Schritten:
Bereitstellen eines Halbleitersubstrats
(1);
Bilden einer ersten Zwischenschicht (2) auf der Oberseite (O)
des Halbleitersubstrats (1);
Bilden einer Opferschicht (3)
oder einer Mehrzahl von Opferschichten (3) auf der ersten Zwischenschicht
(2);
Ätzen
einer Mehrzahl von sich in das Halbleitersubstrat (1) hinein erstreckenden
Isolationsgräben
(5a, 5b) mittels einer auf der einen Opferschicht (3) oder der Mehrzahl
von Opferschichten (3) vorgesehenen Maske;
Entfernen der Maske
zum Freilegen der nach dem Ätzen verbleibenden
einen Opferschicht (3) oder der Mehrzahl von Opferschichten (3);
Bilden
einer isolierenden zweiten Zwischenschicht (6; 6') an den Grabenwänden;
Auffüllen der
Mehrzahl von Isolationsgräben
(5a, 5b) mit einer isolierenden Füllung (10), die sich bis zur
Oberseite der einen Opferschicht (3) oder der Mehrzahl von Opferschichten
(3) erstreckt;
selektives Einsenken der Füllung (10) bezüglich der
einen Opferschicht...A manufacturing method for a semiconductor structure having a plurality of overfilled isolation trenches (5a, 5b), comprising the steps of:
Providing a semiconductor substrate (1);
Forming a first intermediate layer (2) on the upper side (O) of the semiconductor substrate (1);
Forming a sacrificial layer (3) or a plurality of sacrificial layers (3) on the first intermediate layer (2);
Etching a plurality of insulation trenches (5a, 5b) extending into the semiconductor substrate (1) by means of a mask provided on the one sacrificial layer (3) or the plurality of sacrificial layers (3);
Removing the mask to expose the sacrificial layer (3) or the plurality of sacrificial layers (3) remaining after the etching;
Forming an insulating second intermediate layer (6; 6 ') on the trench walls;
Filling the plurality of isolation trenches (5a, 5b) with an insulating filling (10) that extends to the top of the one sacrificial layer (3) or the plurality of sacrificial layers (3);
selective sinking of the filling (10) with respect to the one sacrificial layer ...
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für eine Halbleiterstruktur mit einer Mehrzahl von überstehend gefüllten Isolationsgräben.The The present invention relates to a manufacturing method for a semiconductor structure with a plurality of protruding filled Isolation trenches.
Die
Die
Aus
der
Aus
der
Obwohl prinzipiell auf beliebige integrierte Schaltungen anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrundeliegende Problematik in bezug Speicherzellen-Halbleiterstrukturen mit einer Mehrzahl von überstehend gefüllten STI(shallow trench isolation)-Gräben in Silizium-Technologie erläutert.Even though in principle be applicable to any integrated circuits the present invention and its underlying problem in relating to memory cell semiconductor structures with a plurality of protruding filled STI (shallow trench isolation) trenches in silicon technology explained.
STI-Gräben werden in Halbleiterstrukturen zur Isolation von aktiven Bereichen benötigt, beispielsweise zur Isolation von aktiven Zellbereichen in Speicherzellenanordnungen. Dabei ist es erforderlich, dass die mit einem Dielektrikum gefüllten STI-Gräben eine möglichst geringe Variation der STI-Stufenhöhe aufweisen, welche im wesentlichen als Resultat eines chemisch-mechanischen Polierprozesses festgelegt wird, der nachstehend näher erläutert wird. Unter Stufenhöhe versteht man dabei die Höhe, um die das Füll-Dielektrikum über das Halbleitersubstrat übersteht.Become STI trenches in semiconductor structures for isolation of active areas needed, for example for isolation of active cell areas in memory cell arrays. It is necessary that the filled with a dielectric STI trenches a preferably have slight variation in the STI step height, which essentially as a result of a chemical-mechanical Polishing process is set forth below. Under step height is the height, around the filling dielectric over the Semiconductor substrate survives.
Ein besonderes Problem in diesem Zusammenhang besteht darin, daß STI-Gräben zukünftiger Technologien immer größere Aspektverhältnisse (Verhältnis Tiefe/Breite) aufweisen, welche ab einem bestimmten Aspektverhältnis mit momentan angewendeten Verfahren nicht mehr lunkerfrei füllbar sind.One particular problem in this context is that STI trenches of future technologies ever larger aspect ratios (ratio depth / width) have, which from a certain aspect ratio with currently applied Procedures are no longer voider fillable.
In
In
einem darauffolgenden Prozeßschritt,
welcher in
Wie
in
Diese
Oberseite KA definiert die endgültige Höhe der Überstände der
Füllung
Dies
wird aus
Als
Alternative zum besagten Polierprozess wurde in jüngerer Zeit
ein Stopp-Polierprozess eingesetzt, der hart auf dem Siliziumnitrid
der Hartmaske
Zudem gibt es Probleme mit parasitären Corner-Devices unterschiedlicher Einsatzspannungen, die sich an den Ecken der Stufen unterschiedlichster Stufenhöhen bzw. Überstände der STI-Gräben bilden, wo in einem späteren Prozessstadium Gatedielektrikummaterial und Gatematerial auf dem Substrat abgeschieden sind.moreover there are problems with parasitic Corner-devices of different threshold voltages, which adhere to form the corners of the steps of different step heights or overhangs of the STI trenches, where in a later Process stage of gate dielectric material and gate material on the Substrate are deposited.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problematik besteht deshalb darin, ein verbessertes Herstellungsverfahren für eine Halbleiterstruktur mit einer Mehrzahl von überstehend gefüllten Isolationsgräben zu schaffen, das es ermöglicht, geringere Schwankungen der endgültigen Stufenhöhe und verminderte Corner-Device-Probleme zu erhalten.The The problem underlying the present invention is Therefore, therein, an improved manufacturing method for a semiconductor structure with a plurality of protruding to create filled isolation trenches that makes it possible lower fluctuations of the final Step height and diminished corner-device issues.
Erfindungsgemäss wird dieses Problem durch das in Anspruch 1 angegebene Herstellungsverfahren gelöst.According to the invention this problem by the production method specified in claim 1 solved.
Die Vorteile des erfindungsgemässen Herstellungsverfahrens liegen insbesondere darin, dass sich die endgültigen Stufenhöhen und die daneben liegenden Corner-Devices mit nahezu verschwindender Schwankungsbreite einstellen lassen.The Advantages of the invention Manufacturing process are, in particular, that the final step heights and the adjacent corner devices with almost vanishing Set fluctuation range.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, dass ein selektives Einsenken der zweiten Zwischenschicht an den Grabenwänden um eine vorbestimmte Höhe unterhalb der Oberseite des Halbleitersubstrats unabhängig vom Rückpolieren und selektiven Einsenken der isolierenden Füllung erfolgt.The The idea underlying the present invention is that that a selective sinking of the second intermediate layer to the grave walls by a predetermined height below the top of the semiconductor substrate, regardless of back polishing and selectively sinking the insulating filling.
In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des jeweiligen Gegenstandes der Erfindung.In the dependent claims find advantageous developments and improvements of respective subject of the invention.
Gemäss einer bevorzugten Weiterbildung wird ein Bilden eines parasitären Corner-Device durch Bilden einer Gatedielektrikumschicht und einer darüberliegenden Gateanschlussschicht in dem Zwischenraum und auf der umliegenden Oberseite des Halbleitersubstrats durchgeführt.According to one preferred development is to form a parasitic corner device Forming a gate dielectric layer and an overlying one Gate connection layer in the gap and on the surrounding Top of the semiconductor substrate performed.
Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung besteht das Halbleitersubstrat aus Silizium, die erste Zwischenschicht aus Siliziumoxid, die zweite Zwischenschicht aus Siliziumnitrid und die isolierende Füllung aus Siliziumoxid.According to one Another preferred development is the semiconductor substrate made of silicon, the first intermediate layer of silicon oxide, the second Intermediate layer of silicon nitride and the insulating filling Silicon oxide.
Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung werden ein Bilden einer dritten Zwischenschicht an den Grabenwänden un ter der zweiten Zwischenschicht im Bereich des Halbleitersubstrats und ein selektives Einsenken der dritten Zwischenschicht an den Grabenwänden um ungefähr die vorbestimmte Höhe unterhalb der Oberseite des Halbleitersubstrats bezüglich der isolierenden Füllung, der ersten Zwischenschicht und der zweiten Zwischenschicht zum Bilden des Zwischenraums zwischen der isolierenden Füllung und dem Halbleitersubstrat durchgeführt.According to one Another preferred development is to form a third Interlayer at the moat walls un ter the second intermediate layer in the region of the semiconductor substrate and selectively sinking the third intermediate layer to the grave walls at about the predetermined height below the top of the semiconductor substrate with respect to insulating filling, the first intermediate layer and the second intermediate layer for forming the gap between the insulating filling and the semiconductor substrate carried out.
Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung besteht die dritte Zwischenschicht aus Siliziumoxid.According to one Another preferred development is the third intermediate layer made of silicon oxide.
Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgt das Bilden der zweiten Zwischenschicht ganzflächig, wobei der parallel zur Oberseite verlaufende Bereich der zweiten Zwischenschicht eine weitere, nach dem Ätzen der Isolationsgräben gebildete Opferschicht bildet.According to one Another preferred development is the formation of the second Intermediate layer over the entire surface, wherein the parallel to the top extending portion of the second Interlayer another, formed after the etching of the isolation trenches Sacrificial layer forms.
Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung werden eine erste und eine zweite Opferschicht auf der ersten Zwischenschicht vor dem Ätzen der Isolationsgräben gebildet.According to one Another preferred development is a first and a second Sacrificial layer on the first intermediate layer before etching the isolation trenches educated.
Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird das jeweilige selektive Einsenken bzw. selektive Entfernen in einem trocken- oder nasschemischen Ätzprozess mit entsprechender Selektivität durchgeführt.According to one Another preferred development is the respective selective Sinking or selective removal in a dry or wet chemical etching process performed with appropriate selectivity.
Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgt das Bilden der isolierenden Füllung durch Abscheiden der isolierenden Füllung und anschliessendes Rückpolieren der isolierenden Füllung in einem chemisch-mechanische Polierprozess.According to one Another preferred development is the formation of the insulating Filling by Depositing the insulating filling and then back polishing the insulating filling in a chemical-mechanical polishing process.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.embodiments The invention is illustrated in the drawings and in the following Description closer explained.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen identische oder funktionsgleiche Bestandteile.In the same reference numerals denote identical or functionally identical Ingredients.
In
In
einem darauffolgenden Prozessschritt, der in
In
einem darauffolgenden Prozessschritt, der in
In
einem darauffolgenden Prozessschritt, erfolgt ein selektives Einsenken
der Füllung
Weiter
mit Bezug auf
Weiter
mit Bezug auf
Gemäß
Beim
vorliegenden Beispiel sind die Gräben
Gemäß dem oben
beschriebenen Ausführungsbeispiel
können
somit die Corner-Devices unabhängig
von den Schwankungen des STI-CMP-Prozesses
bzw. des Einsenkens der Füllung
Zusätzlich zur
Struktur der oben erläuterten ersten
Ausführungsform
wird bei der zweiten Ausführungsform
gemäß
Bei
der zweiten Ausführungsform
wird nach der Grabenätzung
eine Siliziumnitridschicht
Weiter
mit Bezug auf
Weiter
mit Bezug auf
Anschließend werden
gemäß
Anschließend wird
gemäß
Das
anschließende
Ausbilden der parasitären
Corner-Devices erfolgt analog zu
Das
in
- 11
- Silizium-HalbleitersubstratSilicon semiconductor substrate
- 5a, 5b5a, 5b
- Grabendig
- 5050
- Hartmaskehard mask
- 1010
- Siliziumdioxid-FüllungSilica-filling
- O, O'O, O'
- Oberseitetop
- ST; STI–ST6ST; STI ST6
- Überständesupernatants
- 2, 2'2, 2 '
- Zwischenschicht aus Siliziumoxidinterlayer made of silicon oxide
- 33
- Opferschicht aus Polysiliziumsacrificial layer made of polysilicon
- 66
- Seitenwandspacer-Zwischenschicht ausSidewall interlayer out
- Siliziumnitridsilicon nitride
- hH
- Höheheight
- ZZ
- Zwischenraumgap
- 100100
- Gatedielektrikumgate dielectric
- 150150
- GateanschlussschichtGate layer
- 6'6 '
- Zwischenschicht aus Siliziumnitridinterlayer made of silicon nitride
- 6''6 ''
- Opferschicht aus Siliziumnitridsacrificial layer made of silicon nitride
Claims (10)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE200510027459 DE102005027459B4 (en) | 2005-06-14 | 2005-06-14 | A manufacturing method for a semiconductor structure having a plurality of overfilled isolation trenches |
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DE200510027459 DE102005027459B4 (en) | 2005-06-14 | 2005-06-14 | A manufacturing method for a semiconductor structure having a plurality of overfilled isolation trenches |
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Publication Number | Publication Date |
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DE102005027459A1 DE102005027459A1 (en) | 2006-12-28 |
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2005
- 2005-06-14 DE DE200510027459 patent/DE102005027459B4/en not_active Expired - Fee Related
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