-
Die
Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterbauelement vom Grabenisolationstyp
und ein zugehöriges
Herstellungsverfahren.
-
Ein
Halbleiterbauelement beinhaltet üblicherweise
eine Mehrzahl von aktiven und passiven Elementen, die auf einem
Halbleitersubstrat ausgebildet sind. Verschiedene Typen von Halbleiterbauelementen
führen
verschiedene Funktionen aus, abhängig
davon, wie die verschiedenen Elemente angeordnet und elektrisch
verbunden sind. Demgemäß müssen die
meisten der Elemente, die ein spezielles Halbleiterbauelement bilden,
von einem oder mehreren benachbarten (oder nahen) Elementen elektrisch isoliert
sein, um richtig zu funktionieren. Zur Bereitstellung einer elektrischen
Isolation wurden herkömmlicherweise
verschiedene Strukturen eingeführt.
Eine derartige Struktur ist die sogenannte Isolationsstruktur mit
flachem Graben (STI-Struktur). Die STI-Struktur weist ausgezeichnete
Elementisolationscharakteristika auf, während sie lediglich ein relativ
geringes Oberflächengebiet
des Substrats belegt. Diese Qualitäten machen die STI-Struktur
sehr vorteilhaft bei Versuchen, Halbleiterbauelemente mit vergrößerter Integration
herzustellen.
-
Die
STI-Struktur wird häufig
gebildet, indem zuerst ein Grabenbereich einer definierten Geometrie
in dem Substrat gebildet und dann der Graben mit einem isolierenden
Material gefüllt
wird, wie Siliciumoxid. Das isolierende Material kann unter Verwendung
derartiger üblicher
Herstellungsprozesse wie chemischer Gasphasenabscheidung (CVD) in
dem Graben gebildet werden.
-
Die
Verwendung und Bildung der STI-Struktur ist jedoch nicht ohne ihre
Probleme. Die Aufnahme von STI-Strukturen in einem Halbleiterbauelement
kann die Gesamtfertigungskomplexität erhöhen, und es kann der Verlust
(oder ein Abheben) des den Graben füllenden isolierenden Materials
auftreten, wie während
einer nachfolgend angewendeten Oxidfilmreinigung oder einem Nass-/Trockenätzprozess.
Wenn das isolierende Material in der STI-Struktur unzureichend gebildet
oder während
nachfolgender Fertigungsprozesse geschädigt/entfernt wird, kann an
einer Grenzfläche
(z. B. Kantenbereichen) zwischen einem benachbarten elektrisch aktiven
Bereich des Substrats und dem durch die STI-Struktur gebildeten
Elementisolationsbereich ein Übergangsleckstrom
erzeugt werden. Das Vorhandensein eines derartigen Leckstroms verursacht eine
Verschlechterung der Leistungsfähigkeitscharakteristika
des Halbleiterbauelements.
-
Die
Patentschrift
US 6.255.194
B1 offenbart ein Halbleiterbauelement mit einem Graben,
der in einem Halbleitersubstrat ausgebildet ist, einem ersten Oxidfilm,
der auf einer Innenwand des Grabens ausgebildet ist und einen oberen
Endteil aufweist, der einen Eckenteil des Halbleitersubstrats am
Grabenrand freilässt,
einem auf dem ersten Oxidfilm ausgebildeten Nitridüberzug und
einem Feldisolationsfilm, der auf dem Nitridüberzug ausgebildet ist, um
den Graben im Wesentlichen zu füllen.
Ein zweiter Oxidfilm wird ganzflächig
aufgebracht und dann bis auf einen stehenbleibenden Teil im Grabenrandbereich wieder
entfernt, so dass der zweite Oxidfilm oberseitig bündig mit
dem Halbleitersubstrat und dem Feldisolationsfilm abschließt. Die
Dicke des im Grabenrandbereich verbleibenden zweiten Oxidfilms entspricht
der Gesamtdicke von erstem Oxidfilm und Nitridüberzug.
-
Weitere
herkömmliche
Halbleiterbauelemente vom Grabenisolationstyp und zugehörige Herstellungsverfahren
sind in den Patentschriften
US 6.500.726
B2 und
US 5.989.978
A offenbart.
-
Der
Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines
Halbleiterbauelements vom Grabenisolationstyp sowie eines zugehörigen Herstellungsverfahrens
zugrunde, die in der Lage sind, die oben erwähnten Schwierigkeiten des Standes
der Technik zu reduzieren oder zu vermeiden, und die insbesondere
eine Reduzierung oder Vermeidung des vorstehend erörterten Übergangsleckstromproblems
ermöglichen.
-
Die
Erfindung löst
dieses Problem durch die Bereitstellung eines Halbleiterbauelements
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eines Herstellungsverfahrens
mit den Merkmalen des Anspruchs 8 oder 13. Vorteil hafte Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Vorteilhafte
Ausführungsformen
der Erfindung werden im Folgenden beschrieben und sind in den Zeichnungen
gezeigt, in denen:
-
1 eine
Querschnittansicht eines Elementisolationsbereichs in einem Halbleiterbauelement
ist,
-
2 eine
Querschnittansicht eines Elementisolationsbereichs in einem weiteren
Halbleiterbauelement ist,
-
3A bis 3J Querschnittansichten
von Zwischenprodukten in Zwischenprozessen eines Verfahrens zur
Herstellung des in 1 gezeigten Halbleiterbauelements
sind und
-
4A bis 4D Querschnittansichten von
Zwischenprodukten in Zwischenprozessen eines Verfahrens zur Herstellung
des in 2 gezeigten Halbleiterbauelements sind.
-
Ausführungsformen
der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen
gezeigten Querschnittansichten beschrieben. Diese Ansichten zeigen
idealisierte Ausführungsformen
der Erfindung, die in einer praktischen Ausführung hinsichtlich ihrer Form
und Geometrie durch Herstellungstechniken und/oder Toleranzen modifiziert
oder geändert
sein können.
Ein mit einem rechten Winkel gezeigter geätzter Bereich kann zum Beispiel
mit einer abgerundeten Ecke gebildet sein. Außerdem sind die relative Abmessung
und relative Dicke(n) der verschiedenen Bereiche, die in den Zeichnungen
gezeigt sind, so dargestellt, dass sie die Ausführungsform deutlich angeben.
Praktische Ausführungen können verschiedene
relative Dicken, Proportionen etc. beinhalten.
-
Im
Folgenden wird ein Halbleiterbauelement vom Grabenisolationstyp
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung unter Bezugnahme auf die Querschnittansicht von 1 beschrieben.
Bezugnehmend auf 1 beinhaltet das dargestellte
Halbleiterbauelement ein Halbleitersubstrat 100 mit einem Graben 110 darauf.
Der Graben 110 wird zur Bildung eines Elementisolationsbereichs
verwendet, der einen aktiven Bereich definiert.
-
Der
Graben 110 kann einen ersten Oxidfilm 111 beinhalten,
der auf der Innenwand desselben ausgebildet ist. Der erste Oxidfilm 111 kann
dazu verwendet werden, eine Schädigung
der inneren Seitenwand und des Bodens des Grabens 110 zu
beheben, die während
der Bildung des Grabens 110 verursacht werden kann. Der
erste Oxidfilm 111 ist mit einer bestimmten Strecke an
der Innenwand des Grabens 110 nach oben konform gebildet,
lässt jedoch
einen Eckenkantenbereich des Halbleitersubstrats 110 frei.
-
Außerdem kann
ein Nitridüberzug 113 mit
einer inhärenten
Beständigkeit
gegenüber
mechanischer Spannung auf dem ersten Oxidfilm 111 ausgebildet
sein. In einer Ausführungsform
liegt die Dicke des ersten Oxidfilms 111 in einem Bereich
von etwa 10 nm bis 20 nm, und die Dicke des Nitridüberzugs 113 liegt
in einem Bereich von etwa 5 nm bis 20 nm. Tatsächliche Dicken des ersten Oxidfilms 111 und des
Nitridüberzugs 113 variieren
jedoch mit dem Design.
-
In
dem dargestellten Beispiel erstreckt sich ein oberer Endteil des
Nitridüberzugs 113 über einen oberen
Endteil des ersten Oxidfilms 111 hinaus. Somit ist ein
erster Vertiefungsbereich über
dem oberen Kantenteil des ersten Oxids 111 zwischen dem
oberen Endteil des Nitridüberzugs 113 und
dem freigelegten Eckenteil des Halbleitersubstrats 100 ausgebildet.
Außerdem
ist der obere Endteil des Nitridüberzugs 113 in
dem dargestellten Beispiel unterhalb der Arbeitsoberfläche des
Halbleitersubstrats 100 ausgebildet.
-
Ein
Feldisolationsfilm 120 mit einer ausgezeichneten Lückenfüllcharakteristik
wird zum Füllen des
Grabens 110 verwendet. Zum Beispiel kann ein Siliciumoxidfilm
aus einem Plasma hoher Dichte (HDP) oder ein Film aus undotiertem
Silicatglas (USG) als Feldisolationsfilm 120 verwendet
werden. Der Feldisolationsfilm 120 ist auf dem Nitridüberzug 113 ausgebildet,
um den Graben 110 mit Ausnahme der Grabenkantenvertiefung
E zwischen dem freigelegten Eckenteil des Halbleitersubstrats 100 und
einer äußeren Seitenwand
des Feldisolationsbereichs 120 zu füllen, der den ersten Vertiefungsbereich
umgibt. Die Geometrie der Grabenkantenvertiefung und des Feldisolationsfilms 120 kann
in dieser Hinsicht modifiziert sein, dass sie einen zweiten Vertiefungsbereich
beinhaltet, der sich zwischen der äußeren Seitenwand des Feldisolationsfilms
und einer inneren Seitenwand des Nitridüberzugs 113 nahe seinem oberen
Endteil befindet.
-
Nun
kann ein zweiter Oxidfilm 140 ausgebildet sein, um die
Grabenkantenvertiefung in dem ersten Vertiefungsbereich über dem
oberen Endteil des ersten Oxidfilms 110 teilweise zu füllen. In
dem dargestellten Beispiel ist der zweite Oxidfilm 140 konform
mit einer Dicke innerhalb der Grabenkantenvertiefung E und auf der
Arbeitsoberfläche
des Halbleitersubstrats 100 ausgebildet, die geringer als
die Dicke des ersten Oxidfilms 111 ist. Des Weiteren bedeckt
der zweite Oxidfilm 140 den freiliegenden Eckenteil des
Halbleitersubstrats 100 effektiv, wie in 1 gezeigt.
-
In
einer Ausführungsform
liegt die vertikale Dicke des zweiten Oxidfilms 140, der
dünner
als der erste Oxidfilm 111 ist, in einem Bereich von etwa
1 nm bis 5 nm. Die tatsächliche
Dicke des zweiten Oxidfilms 140 wird unter Berücksichtigung
einer minimalen Dicke festgelegt, die erforderlich ist, um jegliche
Oberflächenschädigung,
die in dem Halbleitersubstrat 100 sichtbar ist, effektiv
zu bedecken (und dadurch zu reparieren). Auf diese Weise ist der
freigelegte Eckenteil des Halbleitersubstrats 100 dafür präpariert,
eine nachfolgend gebildete Materialschicht aufzunehmen.
-
Nun
kann ein Feldschutzfilm 130 ausgebildet sein, um den Restteil
der Grabenkantenvertiefung E vollständig zu füllen. In einer Ausführungsform
ist der Feldschutzfilm 130 aus einem ersten Feldschutzfilm 131 und
einem zweiten Feldschutzfilm 133 gebildet. Der erste Feldschutzfilm 131 erstreckt
sich von dem oberen Endteil des Nitridüberzugs 113, und der
zweite Feldschutzfilm 133 füllt ansonsten Restteile der Grabenkantenvertiefung
E. Da jeder des ersten Feldschutzfilms 131 und des zweiten
Feldschutzfilms 133 aus einem Material gebildet sein kann,
das Nitrid beinhaltet, sind keine wesentlichen Materialgrenzen zwangsläufig zwischen
dem Nitridüberzug 113 und dem
ersten und dem zweiten Feldschutzfilm 131 und 133 ebenso
wie zwischen dem ersten Feldschutzfilm 131 und dem zweiten
Feldschutzfilm 133 ausgebildet.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist die laterale Breite des Feldschutzfilms 130 relativ
ausgedehnt, um die Dicke des zweiten Oxidfilms 140 zu minimieren.
Diese Konfiguration relativ zu dem Grabenkantenvertiefungsteil stellt
eine bessere Unempfänglichkeit
gegenüber
der Erzeugung eines Übergangsleckstroms
bereit. Insbesondere reduziert der relativ dünne Oxidfilm, der über dem
freiliegenden Eckenteil des Substrats ausgebildet ist, die Wahrscheinlichkeit
für die
Erzeugung eines Übergangsleckstroms,
der potentiell durch eine Schädigung
dieses Gebiets durch nachfolgende Prozesse (z. B. einen Kontaktbildungsprozess)
verursacht wird. Nichtsdestoweniger ist der zweite Oxidfilm 140 in
der Lage, seinen Zweck beim Reparieren einer Schädigung des freiliegenden Eckenteils
des Substrats zu erfüllen.
-
Ein
Halbleiterbauelement gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung wird unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
In der folgenden Beschreibung dieser Ausführungsform werden Elemente,
die im Wesentlichen die gleichen wie jene in Bezug auf 1 beschriebenen
sind, zwecks Kürze nicht
beschrieben. Lediglich wesentliche Unterschiede zwischen diesen
exemplarischen Ausführungsformen
werden erwähnt.
-
Wie
in 2 gezeigt, beinhaltet ein Halbleiterbauelement
gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung ein Halbleitersubstrat 200 mit einem Graben 210 darauf.
Wie vorstehend beschrieben, sind ein erster Oxidfilm 211 und
ein Nitridüberzug 213 sequentiell
auf der Innenwand des Grabens 210 gebildet, und ein Feldisolationsfilm 220 ist
gebildet, um den Graben 210 im Wesentlichen zu füllen.
-
Ein
zweiter Oxidfilm 240 ist ausgebildet, der sich über wenigstens
einen Teil des oberen Endteils des ersten Oxidfilms 211,
den freiliegenden Eckenteil des Halbleitersubstrats 100 sowie
seine Arbeitsoberfläche
erstreckt. Wie zuvor kann der zweite Oxidfilm 240 dünner als
der erste Oxidfilm 211 sein. Der Nitridüberzug 213 kann sich
nach oben über
den oberen Endteil des ersten Oxidfilms 211 hinaus erstrecken. Daher
ist ein erster Vertiefungsbereich zwischen dem Nitridüberzug 213 und
dem zweiten Oxidfilm 240 zu bilden. Außerdem ist ein zweiter Vertiefungsbereich, der
sich über
den Nitridüberzug 213 hinweg
erstreckt, zwischen dem Feldisolationsfilm 220 und dem
ersten Vertiefungsbereich ausgebildet.
-
Hierbei
ist ein Feldschutzfilm 230 ausgebildet, um die Grabenkantenvertiefung
E' mit dem ersten
und dem zweiten Vertiefungsbereich zu füllen. Da der Feldschutzfilm 230 aus
einem Material gebildet sein kann, das Nitrid beinhaltet, sind keine
wesentlichen Grenzen zwangsläufig
zwischen dem Nitridüberzug 213 und
dem Feldschutzfilm 230 ausgebildet.
-
Wie
vorstehend beschrieben, ist es in dem Halbleiterbauelement gemäß den vorhergehenden Ausführungsformen
der Erfindung möglich,
die Wahrscheinlichkeit für
die Erzeugung eines Leckstroms beträchtlich zu reduzieren, während gleichzeitig
die Dicke des Oxidfilms an dem Grabenkantenteil benachbart zu dem
aktiven Bereich minimiert wird. Als ein Ergebnis ist es möglich, die
Leistungsfähigkeitscharakteristika
des Halbleiterbauelements zu verbessern, da der Übergangsleckstrom an der Kante des
Elementisolationsbereichs minimiert werden kann.
-
Im
Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements
gemäß den Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben. Prozesse, die sich auf Vorgänge beziehen,
die dem Fachmann auf dem Gebiet der Erfindung bekannt sind, werden in
der folgenden Beschreibung des Verfahrens schematisch beschrieben,
um eine unklare Definition der Erfindung zu vermeiden.
-
Als
erstes wird unter Bezugnahme auf die 3A bis 3J ein
exemplarisches Verfahren zur Herstellung des in 1 gezeigten
Halbleiterbauelements beschrieben. Wie in 3A gezeigt,
wird der Graben 110 auf dem Halbleitersubstrat 100 gebildet. Der
Graben 110 ist ein Bereich, der zur Bildung des Elementisolationsbereichs
verwendet wird, der den aktiven Bereich 100A definiert.
In diesem Fall kann eine Ätzmaske,
die eine Pufferisolationsfilmstruktur 101 und eine Hartmaske 103 beinhaltet,
vor einem Ätzprozess
zur Bildung des Grabens auf dem Halbleitersubstrat 100 gebildet
werden.
-
Die
Pufferisolationsfilmstruktur 101 wird bereitgestellt, um
bei einer Reduzierung oder Verhinderung von Stressdefekten zu helfen,
die durch die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
zwischen dem Halbleitersubstrat 100 und der Hartmaske 103 verursacht
werden. In einer Ausführungsform
kann die Pufferisolationsfilmstruktur 101 aus einem Siliciumoxidfilm
mit einer Dicke in einem Bereich zwischen etwa 10 nm bis 30 nm unter
Verwendung eines Oxidationsverfahrens oder irgendeines äquivalenten
Depositionsverfahrens gebildet werden.
-
Des
Weiteren wird die Hartmaske 103 verwendet, wenn das Halbleitersubstrat 100 zur
Bildung des Grabens 110 geätzt wird, und kann einen Materialfilm
beinhalten, der eine Ätzselektivität zwischen dem
Halbleitersubstrat 100 und sich selbst aufweist. Die Hartmaske 103 kann
als Planarisierungsstoppfilm für
einen nachfolgend angewandten chemisch-mechanischen Polierprozess (CMP-Prozess) verwendet
werden. In einer Ausführungsform
ist es bevorzugt, dass die Hartmaske 103 mit einer Dicke gebildet
wird, die ausreichend ist, um Schädigungen zu verhindern, die
durch den Planarisierungsprozess verursacht werden. Zum Beispiel
kann Siliciumnitrid auf dem Halbleitersubstrat 100 mit
einer Dicke im Bereich von etwa 10 nm bis 200 nm aufgebracht werden.
Wenn jedoch ein Antireflexfilm auf dem Halbleitersubstrat gebildet
wird, kann die Hartmaske mit einer reduzierten Dicke auf dem Halbleitersubstrat
aufgebracht werden.
-
In
dem dargestellten Beispiel weist der Graben 110 ein Aspektverhältnis auf,
das dazu ausgelegt ist, die Bildung von Hohlräumen zu vermeiden, wenn ein
Feldisolationsfilm 120 zum Füllen des Grabens 110 verwendet
wird. Das Aspektverhältnis
kann in Bezug auf die Fülleigenschaften
des Feldisolationsfilms 120 bestimmt werden. Wenn zum Beispiel
der Feldisolationsfilm 120 ausgezeichnete Fülleigenschaften
aufweist, kann der Graben 110 ein relativ großes Aspektverhältnis aufweisen.
Wenn jedoch der Feldisolationsfilm 120 vergleichsweise
schlechte Fülleigenschaften
aufweist, sollte der Graben 110 ein kleineres Aspektverhältnis aufweisen.
-
Wie
in 3B gezeigt, werden ein erster Oxidfilm 111a und
ein Nitridüberzug 113a sequentiell auf
der Innenwand des Grabens 110 gebildet.
-
Der
erste Oxidfilm 111a kann konform auf der Innenwand des
Grabens 110 unter Verwendung zum Beispiel eines thermischen
Oxidationsprozesses gebildet werden. Verschiedene herkömmliche
Einrichtungen vom Ofentyp oder äquivalente
Prozesskammern können
zur Durchführung
des thermischen Oxidationsprozesses verwendet werden. In einer Ausführungsform
stellt ein thermischer Oxidationsprozess O2 oder
H2O als Sauerstoffquelle für die Vorrichtung
bei einer Temperatur von etwa 800°C
bis 1100°C
bereit. HCl kann in der Atmosphäre
in der Vorrichtung zugefügt
werden, um die Oxidationsrate zu erhöhen. Da jedoch HCl Korrosion
verursacht, wird HCl eventuell nicht in einem Nassoxidationsprozess
unter Verwendung von H2O verwendet. Unter den
Annahmen dieses Beispiels kann der erste Oxidfilm 111a mit
einer Dicke in dem Bereich von etwa 10 nm bis 20 nm gebildet werden.
-
Außerdem kann
der Nitridüberzug 113a konform
auf dem ersten Oxidfilm 111a unter Verwendung solcher herkömmlich verstandener
Verfahren wie CVD, SACVD, LPCVD und/oder PECVD etc. gebildet werden.
Der Nitridüberzug 113a ist
beständig
gegenüber
Zugspannung und wird in einer Ausführungsform mit einer Dicke
in dem Bereich von etwa 5 nm bis 20 nm gebildet.
-
Nachfolgend
wird, wie in 3C gezeigt, ein Feldisolationsfilm 120 gebildet,
um den Graben 110 zu füllen.
Das Material (oder die Kombination von Materialien), das zur Bildung
des Feldisolationsfilms verwendet wird, wird über die gesamte Oberfläche des
Halbleitersubstrats 100 angebracht, um den Graben 110 vollständig zu
füllen.
Ein Siliciumoxidfilm mit einer ausgezeichneten Lückenfüllcharakteristik, zum Beispiel
ein HDP-Siliciumoxidfilm
oder ein USG-Film, kann als Feldisolationsfilm verwendet werden.
Nachfolgend kann die Materialschicht, die zur Bildung des Feldisolationsfilms
verwendet wird, unter Verwendung eines CMP-Prozesses planarisiert werden. Demgemäß ist es
möglich,
einen Feldisolationsfilm 120a zu bilden, der den Graben 110 vollständig bis
zu ei nem Niveau füllt,
das mit der Oberseite der Hartmaske 103 fluchtet. Nach
dessen Bildung kann der Feldisolationsfilm 120a in einer
N2, O2- oder H2O-Atmosphäre verdichtet
werden, die auf eine Temperatur zwischen etwa 800°C bis 1100°C erwärmt wird, um
den Verlust des Feldisolationsfilms während nachfolgend angewandter
Fertigungsprozesse zu minimieren, wie Ätzprozessen etc. Eine Verdichtung funktioniert
so, dass Feuchtigkeit aus dem Feldisolationsfilm 120a extrahiert
wird, um ihn zu härten.
Der Prozess der Verdichtung des Feldisolationsfilms 120a kann
selektiv und optional durchgeführt
werden.
-
Wie
in 3D gezeigt, werden die Hartmaske 103 und
der Nitridüberzug 113 teilweise
entfernt, um den ersten Oxidfilm 111a freizulegen, der
auf dem Eckenteil des Halbleitersubstrats 100 ausgebildet
ist. Hierbei kann ein oberer Teil des Nitridüberzugs 113a (wie
zwischen den 3C und 3D gezeigt)
zusammen mit der Hartmaske 103 entfernt werden. Wenn zum
Beispiel die Hartmaske 103 und der Nitridüberzug 113 aus
einem ähnlichen
Material gebildet werden, das Nitrid beinhaltet, und unter der Annahme,
dass die Hartmaske 103 unter Verwendung eines Nassätzprozesses
mit einem Ätzmittel,
das Phosphorsäure
enthält,
oder eines Trockenätzprozesses
entfernt wird, der Plasma verwendet, ist es möglich, einen oberen Teil des
Nitridüberzugs 113 wegzuätzen. Als
ein Ergebnis kann eine Vertiefung 130D zwischen dem ersten
Oxidfilm 111 und dem Feldisolationsfilm 120b gebildet
werden (d. h. ein Teil der Grabenkantenvertiefung E wird gebildet).
Diese Vertiefung 130D legt eine Seitenfläche des
ersten Oxidfilms 111a frei, die nahe des Eckenteils des Halbleitersubstrats 100 ausgebildet
ist.
-
Nachfolgend
wird, wie in den 3E und 3F gezeigt,
ein erster Feldschutzfilm gebildet, der die freigelegte Seitenwandoberfläche des
ersten Oxidfilms 111a bedeckt. Wie in 3E gezeigt,
wird ein Isolationsfilm 131a gebildet, um die in 3D gezeigte
Vertiefung 130D zu füllen
und als ein erster Feldschutzfilm zu dienen. Dieser Isolationsfilm 131a wird bis
hinunter zu der Oberseite der Pufferisolationsfilmstruktur 101 entfernt.
Als ein Ergebnis ist es möglich,
die in 3F gezeigte Struktur zu erhalten. Der
Isolationsfilm 131a kann zum Beispiel aus Siliciumnitrid
gebildet werden.
-
Bezugnehmend
auf 3F wird nach der Entfernung des oberen Teils des
Isolationsfilms 131a ein erster Feldschutzfilm 131b gebildet.
Die Oberseite der Pufferisolationsfilmstruktur 101 liegt
frei, die in der Grabenkantenvertiefung E ausgebildete erste Vertiefung
wird jedoch durch den ersten Feldschutzfilm 131b gefüllt. Der
zur Entfernung der Oberseite des Isolationsfilms 131a verwendete
Prozess kann der gleiche wie jener sein, der zur Entfernung des
Nitridüberzugs 113a und/oder
der Hartmaske 103 verwendet wird.
-
Wie
in 3G gezeigt, werden die Pufferisolationsfilmstruktur 101 und
ein oberer Teil des ersten Oxidfilms 111a entfernt, um
den Eckenteil des Halbleitersubstrats 100 nahe der Grabenkantenvertiefung E
und Ober- und Seitenflächen des
ersten Feldschutzfilms 131b freizulegen. Wenn zum Beispiel
die Pufferisolationsfilmstruktur 101 und der erste Oxidfilm 101 aus
einem ähnlichen
Material gebildet werden, wie Siliciumoxid, können die Pufferisolationsfilmstruktur 101 und
ein oberer Teil des ersten Oxidfilms 111 mit einem Nassätzprozess
unter Verwendung eines Ätzmittels,
das eine HF-Flüssigkeit
enthält,
effektiv entfernt werden. Als ein Ergebnis ist es möglich, eine
vorgegebene zweite Vertiefung 133D zu bilden, die den ersten
Feldschutzfilm 131b umgibt. In diesem Fall, wenn der Feldisolationsfilm 120 aus Siliciumoxid
besteht, kann die zweite Vertiefung 133D auch durch eine
teilweise Entfernung des Feldisolationsfilms 120 nahe des
ersten Feldschutzfilms 131b und des Nitridüberzugs 113 gebildet
werden, wie in 3G gezeigt. Die zweite Vertiefung 133D kann
gebildet werden, um die Seitenfläche
des ersten Feldschutzfilms 131b und die Seitenfläche des oberen
Endteils des Nitridüberzugs 113 freizulegen.
-
Wie
in 3H gezeigt, kann ein zweiter dünner Oxidfilm 140 nun
konform auf dem freigelegten Eckenteil des Halbleitersubstrats 100 gebildet
werden, um die Grabenkantenvertiefung E teilweise zu füllen. In
einer Ausführungsform
wird der zweite Oxidfilm 140 verbindend mit einem oberen
Endteil des ersten Oxidfilms 111 gebildet, der durch die
zweite Vertiefung 133D freigelegt ist.
-
Der
zweite Oxidfilm 140 kann dünner gebildet werden als der
erste Oxidfilm 111. Die Dicke des zweiten Oxidfilms 140 kann
zum Beispiel in dem Bereich von etwa 1 nm bis 5 nm liegen, jedoch
ausreichend, um jegliche Schädigung
an dem Halbleitersubstrat 100 zu beheben und die Bildung
eines zweiten Feldschutzfilms 133 zu erleichtern (siehe 3J).
Wenn jedoch die Dicke des zweiten Oxidfilms 140 größer wird,
kann der zweite Oxidfilm 140 verursachen, dass der Elementisolationsbereich während nachfolgend
angewandter Prozesse zweifach vertieft wird. Aus diesem Grund kann
ein Übergangsleckstrom
verursacht werden. Demgemäß sollte
die Dicke des zweiten Oxidfilms 140 mit einer minimalen
Dicke festgelegt werden, während
die Bildung des zweiten Feldschutzfilms 133 erleichtert wird
und Defekte auf dem Substrat behoben werden. In einer Ausführungsform
wird der zweite Oxidfilm 140 unter Verwendung eines thermischen
Oxidationsprozesses gebildet und er erstreckt sich über die Oberseite
des aktiven Bereichs 100A.
-
Nachfolgend
wird ein zweiter Feldschutzfilm 133 gebildet, um die Restteile
der Grabenkantenvertiefung E zu füllen, wie in den 3I und 3J gezeigt.
-
Wie
in 3I gezeigt, wird danach ein Isolationsfilm 133a gebildet,
um die zweite Vertiefung 130D von 3H innerhalb
der Grabenkantenvertiefung E vollständig zu füllen. Wenn dieser Film später bis
hinunter zu der Oberseite des zweiten Oxidfilms 140 geätzt wird,
wird der zweite Feldschutzfilm 133 gebildet. Als ein Ergebnis
ist es möglich,
einen zweiten Feldschutzfilm 133 zu bilden, der die zweite
Vertiefung 133D füllt,
wie in 3J gezeigt.
-
Der
zweite Feldschutzfilm 133 kann aus dem gleichen Material
wie der erste Feldschutzfilm 131 gebildet werden und kann
in einer Ausführungsform Siliciumnitrid
sein. Als ein Ergebnis ist es möglich, den
Feldschutzfilm 130 fertigzustellen. Der Feldschutzfilm 130 ermöglicht,
dass der Oxidfilm eine minimale Dicke nahe der Grabenkantenvertiefung
E benachbart zu dem aktiven Bereich 100A aufweist. Demgemäß ist es
möglich,
die Wahrscheinlichkeit für einen Übergangsleckstrom
beträchtlich
zu reduzieren.
-
Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 4A und 4D ein
exemplarisches Verfahren zur Herstellung des in 2 gezeigten
Halbleiterbauelements beschrieben. Es wird nur der wesentliche Unterschied
zwischen den in Bezug auf die 3A bis 3C sowie 4A bis 4D beschriebenen
Prozessen erwähnt.
-
Bezugnehmend
auf 4A werden ein erster Oxidfilm 211 und
ein Nitridüberzug 213 teilweise entfernt,
um eine Grabenkantenvertiefung E' freizulegen.
Dies kann in Verbindung mit der Entfernung einer Hartmaske und/oder
einer Pufferisolationsfilmstruktur durchgeführt werden. Als ein Ergebnis
wird eine Vertiefung 230D in dem Grabenkantenvertiefungsbereich
E' gebildet, und
es wird auch die Oberseite eines aktiven Bereichs 200A freigelegt.
Ein oberer Endteil des ersten Oxidfilms 211. und ein oberer Endteil
des Nitridüberzugs 213 werden
ebenfalls in der Vertiefung 230D freigelegt. Diese oberen
Endteile können
auf gleichem oder auf ungleichem, niedrigerem Niveau liegen als
die Oberseite des Halbleitersubstrats 200.
-
Ein
zweiter Oxidfilm 240 wird konform auf der Oberfläche des
Halbleitersubstrats 200 über dem freigelegten Eckenteil
des Halbleitersubstrats gebildet, wie in 4B gezeigt.
In diesem dargestellten Beispiel kann sich der zweite Oxidfilm 240 von
dem ersten Oxidfilm 211 aus erstrecken und kann mit einer
Dicke gebildet werden, die geringer als jene des ersten Oxidfilms 211 ist.
-
Nun
kann ein Feldschutzfilm 230 gebildet werden, um die Grabenkantenvertiefung
E' zu füllen, wie
in den 4C und 4D gezeigt.
Wie in 4C gezeigt, kann, nachdem ein
Isolationsfilm 230a zum Füllen der Grabenkantenvertiefung
E' gebildet wurde,
dieser geätzt
werden, um eine Feldschutzschicht 230 zu bilden, wie in 4D gezeigt.