TW506016B - Method of forming silicon oxide layer in semiconductor manufacturing process using spin-on glass composition and isolation method using the same method - Google Patents

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506016 五、發明説明（ 發明背景1. 發明範疇 本發明係有關-種使用可用於半導體製程形成氧化石夕 層之旋塗式玻璃（SOG)組合物形成氧化矽層之方法。特別 本發明係關於一種使用包括全氫聚矽胺烷之旋塗式玻璃組 合物形成氧化矽層應用作為半導體製程的絕緣層之方法1 2. 相關技藝說明 半導體元件的設計晚近快速進展。特別此種進展要求 丰導體元件以高操作速度操作且有大儲存電容。為了滿足 此等需求，具有較高密度、可信度、及反應時間的半導體 元件目前正在發展當中。 積體電路典型係經由形成大量主動元件於單一片美板 上製造。於各個元件經形成與絕緣後，於製程中部分元件 藉電性互連而完成預定電路功能。金氧半導體（M〇s)& 極性VLSI及ULSI裝置（舉例）有多階互連結構，其中大量… 件彼此互連。此種多階互連結構中，頂層的表面形狀通常 隨著層數的增加而不規則度與非均勻度提升。 例如有兩層或兩層以上金屬層之半導體晶圓之典型製 法如後。多層氧化物層、多晶矽導電層、及第一金屬佈線 層形成於半導體晶圓上。然後第一絕緣層形成於所得結構 上。然後形成通孔用以提供至第二金屬層的電路路徑。此 日寸由於第一絕緣層各層下方不均勻，故第一絕緣層表面也 不均勻。當第二金屬層直接形成於第一絕緣層上方時，第 一金屬層由於下方絕緣層的凸起或裂痕可能斷裂。此外若 雙 元

(請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂| # 观〇16 五、發明説明（2 金屬層沈積速率不良，則半導體元件良率降低。故絕緣層 典型係於多階金屬互連結構將形成的通孔或第二金屬層形 成前平面化。 已經發展多種方法來平面化絕緣層。此等方法包括利 用硼磷矽酸鹽玻璃（BPSG)層及具有良好的再流特性、或 SOG層及化學機械研磨（CMp)方法。通常Bps(}廣用作為絕 緣層材料俾填補金屬佈線間的間隙。但由於沈積Bpsg主要 係仰賴使用的裝置已經確立的特殊沈積參數，故沈積BpsG 成問題。此外，製程使用的氣體昂貴且劇毒。 又復隨著封裝密度之增高以及製造具有256百萬位元 或以上之VLSI之設計法則的逐漸縮小，使用bpsg作為絕 緣層來填補佈線間隙，由於出現空隙及架橋故良率降低。 此外於隨後形成期間，蝕刻擂止層可能受損。如此先前技 藝典型實施再流處理與昂貴的CMP處理來解決此項問題。 藉SOG層形成絕緣層已知可藉單純塗覆方法製造。此 種方法製造平面絕緣層。例如美國專利第5,310,720號（頒予 Shin等人）揭示氧化矽層的製造方法。形成聚矽胺烷層，然 後聚矽胺烷層於氧氣氛下加熱而轉成氧化矽層。美國專利 第5,976,618號（頒予Shunichi Fukuyama等人）揭示一種方法 其中沈積無機SOG，然後實施二步驟式加熱處理俾將SOG 層轉成氧化矽層。 基於聚矽胺烷之SOG之基本主鏈構造係由Si-N、Si-H 及N-H鍵組成。Si-N鍵係經由於含氧及水之氣氛下烤乾而 轉成（或取代）Si-Ο鍵。實施單純旋塗法及單純硬化過程俾 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) 訂丨 506016 A7 五、發明説明（3 ) 將SOG層轉成氧化石夕層。因而此種製程經濟。 但並非全部Si-N鍵被轉成Si-Ο鍵（例如參考曰本特許 公開案第平11_145286號）。如此氧化矽層比較純氧化矽層 例如使用BPSG層或TEOS製成的純氧化矽層有不同的絕緣 及電氣特性。因此理由故，許多人避免使用S〇G層形成一 層然後轉成氧化石夕絕緣層。此外，由於S〇g係藉旋塗法沉 積，故如此形成的氧化矽層厚度不足。如此造成導電層如 閘極及金屬佈線的遮蓋率不足。申請人發明一種包括全氫 聚矽胺烷之旋塗式玻璃組合物，其可掩蓋具有高縱橫比之 VLSI金屬佈線間隙，可掩蓋基板上間隙而無需施用金屬平 面化，可平順化表面非連續，且可製造半導體元件氧化物 層，貝負上具有與CVD氧化物層相同特性，而申請有關發 明名稱「凝塗式玻璃組合物及使用該組合物於半導體製程 形成氧化矽層之方法」專利申請案，案號第〇9/686,624號， 申請日2000年1〇月12日（uspT〇，正在審查中）。 根據該種方法，經由於半導體基板上塗覆旋塗式玻璃 組合物而於具有階級部或表面非連續的半導體基板上形成 平面SOG層，該組合物包括具有化學式_(siH2NH^·之聚矽 胺烷，此處η表示正整數，重量平均分子量為約4,〇〇〇至 Μ)〇〇,分子量分散程度為约3〇至4〇。最後s〇g層硬化而 形成有平坦面的氧化石夕層。 至於氧化石夕層，STI(淺渠隔離）結構之隔離層形成於具 有切槽及凸部形成的階級部之半導體基板上而形成隔離結 構。 本紙張尺細中國國家群

.................... (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、可| 五、發明説明（4 ) 烤乾步驟係以預烤乾與主烤乾二步驟進行。S0G層之 預烤乾係於約i 00-50(TC更佳約1〇〇_峨範圍之溫度進行 約1-5分鐘及更佳2_3分鐘時間。s〇G層之主烤乾係於約 900-1050°C範圍之溫度執行。 此時，製造成的氧化石夕層具有STI結構之良好間隙填補 特性，包括約0.H微米間隙。但根據濕餘刻速率試驗，餘 刻速率隨著主烤乾溫度的升高而下降，氧化石夕層形成於石夕 基板表面部分之主動區。 第1圖為形成於溝渠内面之氧化物之剖面圖。第i圖所 示元件係藉下述方法製造。襯墊氧化物層形成於石夕基板100 上，然後氮化物層及高溫氧化物層循序形成於襯塾氧化物 層上。氮化物層提供作為隨後實施化學機械研磨處理的餘 刻擋止層，而高溫氧化物層提供作為金屬光罩層。 其次經由沈積矽氧氮化物（sioN)而形成抗反射層（圖 中未顯示）於高溫氧化物層上，利用光微影術形成高溫氧化 物層圖樣116用以界定主動圖樣。 氮化物層及襯墊氧化物層係使用高溫氧化物層圖樣 116作為蝕刻罩蝕刻而形成氮化物層圖樣114及襯墊氧化物 層112。然後基板100之毗鄰氮化物層圖樣114上部經蝕刻而 形成溝渠118。 隨後溝渠118之曝光部分於氧化氣氛下加熱處理而硬 化於溝渠蝕刻處理期間由於高能離子衝擊誘生的矽損傷。 然後經由使用氧化劑氧化曝光矽部分而於溝渠118内部包 括其底部及側部形成溝渠内壁氧化物層12()。 B7 五、發明説明（5 ) 其次申請人提議之SOG組合物沈積於半導體基板1〇〇 而填補溝渠118及形成SOG層。然後SOG層經烤乾。預烤乾 係於約100-500°C較佳100-400°C範圍之溫度實施約u分 鐘較佳約2-3分鐘。主烤乾係於約900-105(rc溫度實施俾形 成氧化矽。然後如第1圖所示製造掩蓋溝渠的氧化物層 130。氧化物層130係由SOG層組成。此時已知於側壁部的 溝渠内壁氧化物層120比底部更厚，以圓圈標示。氧化物相 仏係經由當於1〇〇〇它或以上之溫度於氧化氣氛下烤乾時經 由氧化氣氛所含的氧氧化基板丨00的矽形成。 氧化物的產生可能於實施CMP處理後於凹部形成形 狀缺陷’或可能變更主動區大小。 發明概要 如此本發明之特點係提供一種經由使用旋塗組合物於 半導體製程形成一矽氧化物層之方法，該方法限制氧化物 層形成於矽基板表面部分或主動區而獲得良好氧化矽層。 本發明也有一種特色係提供經由使用形成氧化矽層之 前述方法提供半導體元件之隔離方法。 根據本發明之此等及其他特色，提供一種於半導體製 程製造氧化矽層之方法。旋塗式玻璃（SOG)溶液包括具有 結構式-(SiH2NH2)n-此處η表示正整數之聚矽胺烷，溶液塗 覆於有階級部形成於其上之半導體基板上而形成平面s〇G 層。然後經由實施第一加熱處理將s〇G層轉成氧化物，然 後實施第二加熱處理密化如此所得氧化物而形成有平坦面 的氧化矽層。 本紙張尺度適用中國國家檩準（CNS) A4規格（21〇χ297公楚〉 五、發明説明（6 ) 根據本發明之另一特色，也提供一種界定半導體元件 之主動區之元件隔離方法。經由部分蝕刻半導體基板上部 而形成溝渠。然後旋塗式玻璃（S0G)溶液包括具有結構式 -(Sit^NH2),-之聚矽胺烷，此處η表示正整數，重量平均分 子量為約6,000至約8,000，及分子量分散度係於約3 〇至約 4.0之範圍，SOG溶液旋塗於其上形成有階級部半的導體基 板上而形成平面S0G層掩蓋溝渠。s〇G層之第一加熱處理 將聚碎胺_成氧切。然後實施如此轉化缝化砍的第 二加熱處理，俾密化轉化後的氧化矽形成掩蓋溝渠的氧化 矽層。半導體元件主動區係經由部分蝕刻氧化矽層經由形 成場氧化物掩蓋溝渠界定。 根據本發明之多個具體實施例，實質上不含空隙的一 致氧化矽層可利用S0G組合物製成，該組合物完全遮蓋具 有縱橫比約5: 1至10:丨之導電層或其他表面非連續。此外 貝施弟加熱處理將SOG溶液轉成氧化石夕，然後實施第二 加熱處理來密化如此轉化後的氧化矽可限制主動區的矽氧 化，因而確保獲得形穩性。 圖式之簡單說明 前述本發明之特色及優點經由參照附圖說明其較佳具 體實施例之細節將更為彰顯，附圖中： 第1圖為剖面圖顯示當s 〇 G層藉一次加熱處理烤乾時 於溝渠内部形成的氧化物； 第2圖為線圖顯示本發明之§〇〇組合物之黏度與切變 率之關係； 506016 A7 ---- —_B7 五、發明説明（7 ) " ^ ^ 第3A-3K圖為剖面圖顯示於根據本發明之具體實施例 之半導體製法形成氧化;g夕層之方法； 第4圖為傅立葉轉換紅外光譜術(FT-IR)圖顯示預烤乾 SOG層後彳貞測的該層之光吸收比； 第5圖為FT-IR圖顯示於主烤乾咖層後偵測的氧化石夕 層之光吸收比； 第6A-6G圖為線圖根據本發明之另一具體實施例之氧 化石夕層之餘刻比，以及藉CVD形成的氧化石夕層之餘刻比； 第7A-7G圖為剖面圖顯示根據本發明之又另一具體實 施例之淺渠元件隔離方法； " 第8圖為柱狀圖顯示當根據本發明形成氧切層時，於 基板主動區對氧切藉FT_IR所得光吸收比之規度化強度 第9圖為線圖顯示根據蝕刻溶液種類，藉本發明方法製 造之氧化矽層之蝕刻速率；及 第10圖為線圖顯示查驗對第2圖製造的氧化矽層實施 化學機械研磨後所得氧化物層侧繪以及藉高密度電漿法製 造的氧化矽層側繪所得研磨一致性。 具體實施例之說明 現在將參照附圖說明本發明之進一步細節。 當述及材料、層或結構係形成或沈積於另_材料、鈐 構或層上方時，中間可插置其他層、材料或結構。 m 本發明使用的懸塗式玻璃組合物揭示於前述美國專利 申請案第09/686,624號，較佳包括式_(SiH2NH2V之聚石夕胺 烷，此處η表示正整數，重量平均分子量係於約4,〇㈧至 本紙張尺度適用中國國家標準（_〉Α4規格（210X297公釐）

-----------……........_丨！ (請先閲讀背面之注意事项再填寫本頁) -訂丨 # 506016 A7 __B7_ 五、發明説明（8 ) 8,000之範圍，及分子量分散度係於約3〇至4〇之範圍。說 明中’「分子量分散度」表示法表示重量平均分子量對數目 平均分子量之比。 已知多種聚矽胺烷製法。一種典型方法，聚矽胺烷係 經由鹵系烧與路易士驗反應獲得錯合物，然後錯合物與氨 反應製備聚矽胺烷。聚矽胺烷也可經由下述方法製備：⑴ 石夕鹵化物如SiCU或SiH2Cl2與胺反應；（ii)將矽胺烷利用鹼 金屬鹵化物催化劑轉成聚矽胺烷；（丨丨丨）由矽烷化合物利用 過渡金屬錯合物及胺化合物去氫等。 美國專利第M94,978號（般予Yasuo Shinizu等人）揭示 一種利用分子量100-100,000的無機聚矽胺烷製備消泡聚 石夕胺烧之方法。美國專利第5,905,130號（般予Hirohiko Nakahara等人）揭示一種聚矽胺烷之製法，經由聚胺基矽烷 化合物與多氫化含氮化合物於鹼催化劑存在下反應；或經 由多氫化矽化合物與多氩化含氮化合物於鹼性固體氧化物 催化劑存在下反應製備。美國專利第5,436,398號（般予 Yasuo Shimizu等人）揭示一種製備具有數目平均分子量約 1，120之全氫聚矽胺烷之方法。美國專利第4,937,3〇4號（般 予Ayama等人）及4,950,381(般予Takeuchi等人）揭示製備具 有預定分子量之聚矽胺烧之方法。前述各參考文獻之揭示 以引用方式併入此處。 本發明使用之聚矽胺烷可經由前述任一種方法製備而 無特殊限制。為了用於本發明之各具體實施例，藉前述方 法製備之全氫聚矽胺烷較佳根據其分子量分選。當重量平 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐） 11 ----------------------------------S! (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 、^τ— -嬅 506016 A7 _B7_ 五、發明説明（9 ) 均分子量低於約4,000時，出氣量增加，全氫聚矽胺烷太過 快速被轉成氧化矽，可能因分子量太低而產生裂痕。它方 面，重量平均分子量超過8,000時，SOG溶液黏度增高，劣 化如此形成的SOG層均勻度。如此本發明使用的全氫聚矽 胺烷之重量平均分子量係於較佳約4,000至8,000之範圍。 特別，當SOG層形成用以掩蓋溝渠，全氫聚矽胺烷之重量 平均分子量係於約6,000至8,000及更佳約6,500至7,000之 範圍。 此外，當聚矽胺烷之分子量分散度（重量平均分子量對 數目平均分子量之比）低於3.0時，聚矽胺烷之分選效率 低，且分選後聚矽胺烷的產率低。它方面，當分子量分散 度超過4.0時，轉化後的氧化矽層可能不均句。如此本發明 使用的聚矽胺烷之分子量分散度較佳係於約3.0至4.0之範 圍，但可能有些條件可利用超出此範圍的組合物。但偶爾 視情況需要也可使用具有分子量分散程度超出此種範圍之 聚矽胺烷。 SOG組合物較佳為經由將前述聚矽胺烷溶解於溶劑較 佳為有機溶劑製備的SOG溶液。多種有機溶劑或其他溶劑 之任一者皆可用於本發明而無限制。有用的溶劑包括芳香 族溶劑如二甲苯，或醚溶劑如二丁基醚。當SOG溶液之聚 矽胺烷含量超過30%重量比時，聚矽胺烷可能但非必然不 安定性增高，溶液壽命縮短，及形成裂痕。當SOG溶液之 聚矽胺烷含量低於10%重量比時，可能但非必然變成難以 控制SOG層厚度。如此，基於組合物總重，SOG溶液之聚 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4规格（210X297公釐） -12 - …·7·:::………-訂# (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ⑽016 A7 ---—____E____ 五、發明説明（10 ) 秒胺烷含量較佳係於10至30%重量比及更佳18至25%重量 比之範圍。也較佳基於組合物重量SOG溶液係於70至90% 重量比及更佳72至82%重量比之範圍。 較佳SOG組合物與下層如氮化矽層接觸角較佳不超過 4度。SOG組合物與下層黏著性於接觸角超過4度時可能不 足。 為了於塗覆及硬化過程達成表面均勻度，SOG溶液較 佺具有黏度於預定切變率係於約1至10 mPa.s及更佳1至8 mPa.s之範圍。第2圖為線圖顯示SOG溶液黏度與切變率間 之關係。第2圖之線圖中縱軸表示黏度（mPa.s)而橫軸表示 切變率（1/秒）。本發明之SOG溶液之黏度如第2圖所示較佳 於切變率54-420(1/秒）係於約1至lOmPa.s之範圍。由第2圖 也可知SOG組合物黏度於10至1，000( 1 /秒）之切變率係於約 1至10 mPa.s之範圍。 SOG溶液視情況需要包括至少一種包含選自硼、氟、 磷、砷、碳、氧及其混合物之元素之雜質化合物。當至少 一種選自硼、氟、磷及砷之元素含於SOG溶液之雜質材料 時，由SOG溶液製成的氧化物層將涵蓋雜質材料，氧化物 層具有類似習知硼矽酸鹽玻璃（BSG)層、BPSG層、磷矽酸 鹽玻璃（PSG)層等之特性。SOG轉化成氧化物層於含有碳及 /或氧中之至少一者於SOG溶液為雜質時提升。 S Ο G溶液較佳藉旋塗法塗覆於有表面非連續性例如導 電線路圖樣之半導體基板上。此種方法特別可用於表面 SOG 層。 本紙張尺度適用中國國家檩準（CNS) A4规格（210X297公釐〉 13 :…»-;----------……訂-……：_# (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 506016 A7 I .......... B7 五、發明説明（ιΓ^ ~~~" '— -- 半導體基板之表面非連續性可能來自於導電圖樣。例 Μ電金屬佈線圖樣之閘極圖樣或位元線’結果於基板表 ® m級部。_導電圖樣間距並無特殊限制。但通常距 離大於m米時習知利用BPSG形絲化物層之方法即足； 但當間距趨近於0·04微米（舉例）時本發明利用s〇g溶液填 #方法可提供較雨空隙填補機率。如此本發明方法較佳係 應用於具有間隙約0.04-丨微米之半導體基板。 本發明之多個具體實施例之方法也可應用至具有低縱 | 橫比之#電圖樣間隙（其中縱橫比表示深度相對間隙距 離）。但本發明之各個具體實施例較佳應用具有縱橫比約 5 ·· 1至約1 〇 : 1之導電圖樣。 概略而言，其中導電圖樣係緊密形成例如包括閘極之 記憶包陣列區之緊密間隔間隙可形成於半導體基板上。此 外全面階級部（或稀疏隔開間隙部）其中形成稀疏導電圖樣 如周邊電路區也可形成於半導體基板上。本發明可應用至 具有縱橫比約5: 1至約1〇: 1範圍之緊密間隔間隙之半導體 基板，以及具有縱橫比約1 : 1或以下之稀疏間隔階級部。 階級部也來自於半導體基板的凸部/凹部。特別氧化物 層可藉本發明方法形成，藉此該層較佳係形成於具有切槽 及凸起的半導體基板階級部。藉此方式形成氧化物層可用 於製造具有淺渠隔離（STI)結構的隔離區。此外，階級部係 由形成於隔離層上金屬佈線所致。換言之藉本發明方法形 成的氧化矽層可用作為絕緣中間層用以絕緣形成於絕緣層 上的金屬佈線。 *—*一丨丨丨丨丨丨丨丨 ................................... ..................................—-____ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4规格（210X297公釐） "一"77^ —~—

…：7暴丨 (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) •訂丨 506016 五、發明説明（l2 ) 塗覆後SOG層之硬化方法詳述如後。 較佳藉前述方法形成的S0G層可硬化俾將其轉成有 坦面的氧化矽層。硬化步驟係藉預烤乾與主烤乾進行。美 於此處教示熟諳技藝人士可硬化s〇G層，並轉成有:扭二 的氧化矽層。 一 立預烤乾較佳係於約100至500t；範圍之溫度進行約 分鐘。當預烤乾溫度低於10(rc時，有機溶劑可能留在該層 而未被去除。它方面，當預烤乾溫度超過50(TC時，於某: 或低於某個深度的聚矽胺烷可能於隨後的主烤乾步驟完全 被轉成氧化矽，表面部分快速轉成氧化矽，可能產生裂 造成隨後的氧化矽層不均勻。 當預烤乾進行時間短於1分鐘時，有機溶劑留在該層未 完全被去除。它方面，當預烤乾進行超過5分鐘時，於^括 全氫聚矽胺烷的SOG層表面可能發生部分轉化成氧化矽， 因此即使有機溶劑完全被去除也形成部分裂痕。因此預烤 乾較佳係於約1〇〇至50(rc範圍之溫度進行約i至5分鐘時 間，及更佳於100至400°C溫度進行約2至3分鐘時間。 主烤乾比較預烤乾較佳於較南溫度進行較長時間。基 於聚矽胺烷SOG之基本主鏈結構包括Si_N鍵。S“N鍵經由 於包括氧及水氣氛烤乾可以si-o鍵取代或轉成Si-〇鍵。根 據刖述採用旋塗式玻璃組合物之習知方法，並非全部 鍵皆被Si-0鍵取代，故塗覆S0G溶液以及隨後烤乾後仍有 些Si-N鍵留在Si-Ο層。但根據本發明方法於塗覆包括聚矽 胺烷之SOG溶液形成SOG層且實施硬化處理後並無任何 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 15 --------------------i.fepi (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂— ^06016 五、發明説明（13 I1.殘留°如此藉本發明之具體實_形成氧切声會 =具有與藉習知CVD方法形成的純質氧切層㈣特 取主烤乾較佳係料彻至】，寒c#s圍之溫度進行 X石夕胺燒成為氧切。#主烤乾溫度低於卿C時硬化不 當主:=可能仍殘留而劣化氧化物層特性。它方面， 烤乾&度超過，如此形成的氧化石夕層平掉戶 可=降低或可能出現裂痕。故較佳於約_至UCKTC範圍 之溫度及更佳約400至1，〇〇〇°c溫度進行主烤乾。 又主烤乾係進行賴至⑽分鐘時間。當主烤乾時間少 於10分鐘時，SOG層無法充分轉成氧化石夕層。它方面者主 烤乾時間超㈣0分鐘時，如此形成的氧切層應力增田高。 故，烤乾較佳進行約10至180分鐘及更佳30至120分鐘時間 之範圍。 主烤乾較佳係於氧化氣氛進行，或於適合將si_N鍵轉 =i-0鍵惰性氣氛進行。例如有用主烤乾程序環境包括氧 乳風、含水蒸氣氣氛、含氧與水蒸氣混合物氣氛、含氮氣 氛以及此等氣氛之混合氣氛。以含水蒸氣之氣氛為佳，較 佳S有約1 · 2至約8 6 %重量比水。 主烤乾溫度範圍係經由考慮對下方結構的影響決定。 例如當下方結構包括經由部分_半導縣板上部形成的 溝渠，且形成SOG層填補溝渠時，較佳硬化過程之主烤乾 溫度範圍為約900至uoot。當下方結構包括多個閘極形 成於半導體基板上且形成SOG層而完全覆蓋閘極時，主烤 16 訂 # 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 五、發明說明（l4 ) 2較佳溫度範圍為_至9欧。當下方結構包括多個金 屬佈線圖樣形成於設置於半導體基板上的絕緣層上時，且 S〇G層形成為完全覆蓋金屬佈線圖樣時，主烤乾 =圍為約彻至峨。熟諸技藝人士可使用此處二 Z南決=主烤乾適用的溫度範圍。如此本說明所列舉之特 疋參數範圍絕非意圖囿限本發明。 S〇G組合物圖層典型係提供具有厚度約4,〇〇〇埃至 6,5〇0埃之氧切層。塗覆s〇G組合物前厚度約⑽至_ 埃之氮化石夕層可形成於導電圖樣上部及侧部作為餘刻播止 層。 SOG組合物可用於半導體製造期間掩蓋溝渠或平面化 閘極及/或金屬圖樣。另外，s〇G組合物可用以掩蓋溝渠， 驾去SOG組合物或其他方法用於平面化閘極及，或金屬 圖樣。換言之，SOG組合物可用以掩蓋溝渠或平面化閘極 及/或金屬圖樣，需瞭解可應用此二處理之一。 ^據本發明之另一具體實施例，可於二步驟式加熱處 理法實施主烤乾處理。當加熱處理係於單一步驟實施時， 經由前文參照第丨圖說明，半導體基板供給的矽來源與氧化 氣氛所含氧反應而於溝渠侧壁形成氧化矽可能變更主動區 的測里值。如此當經由硬化含聚矽胺烷之s〇g組合物於基 板上（基板提供矽來源）形成S〇G層時，需以二步驟執行加 熱處理俾將SOG層轉成氧化矽。 I先對SQG層實施第-加熱處理俾轉化聚⑨胺燒成為 氧化物。此時第一加熱處理係於氧化氣氛如氧氣氣氛、潮

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五、發明説明（IS 濕氣氛或氧與濕度之混合氣氛於約500_ i，000 C溫度及更 佳約600-900。(3溫度實施。最佳第一加熱處理係於約 800-900 C範圍之溫度實施1〇-12〇分鐘。 其次，對第一加熱處理所得氧化物實施第二加熱處 理，第二加熱處理係於氧化氣氛、惰性氣氛、氧化氣氛與 惰性氣氛之混合氣氛或真空實施俾密化轉化後的氧化物。 特別第二加熱處理較佳係於含氮惰性氣體氣氛下執行。第 二加熱處理較佳係於約60012001及較佳卯…以⑽。c之 溫度範圍執行約10-120分鐘。 特別當經由部分蝕刻半導體基板上部製造的溝渠欲藉 形成SOG層掩蓋時，主烤乾之第二加熱處理較佳係於約 90(M，l〇〇°C範圍之溫度執行 現在參照下列非限制性實例說明本發明之各特徵 方 丨…-——……........·.: 4 鳥 * (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} •、一叮| 面 實例1 SOG組合物之製備 具有重量平均分子量4,500-7,000及分子量分散程度 3.0-4.0之全氫聚矽胺烷係經由分選市售全氫聚矽胺烷 得。分選後的全氫聚矽胺烷溶解於二甲苯而獲得具有占 合物總重22-25 %重量比全氫聚矽胺烷的濃度之s〇G組合 物。SOG組合物相對於下方氮化矽層之接觸角為*度或 下。 SOG組合物黏度係根據切變率的變化彳貞測。黏度特 顯示於第2圖。第2圖為線圖顯示S0G溶液黏度變化相對於 獲 組 以 性

五、發明説明（16 ) 切變率之變化。、縱軸表示黏度（mpas)及橫輛表示切變率（" 秒）。由第2圖可知S〇G溶液較佳具有於約ι〇^，〇〇〇(ι/秒） 更佳約54至420(1/秒)之切變率於約i至1〇他s範圍之一 致黏度。 氧化物層的形成 第3A 3K圖為剖面圖顯示根據本發明之具體實施例於 半導體製程形成氧化石夕層之方法。參照第3a圖，提供由半 導體材料如石夕（Si)製成的P型基板10。冑渠12係藉餘刻隔離 品而於基板10上形成。溝渠12深度約4,_埃，寬度約I,· 埃。於形成冑渠12之基板10上，具有重量平均分子量 6,000-8，GGG_l_如前述製備之含全氫聚％麟之訓層塗覆 至約6,000至7,0〇〇埃厚度而形成第一 s〇G層13。 現在參照第3B圖’第_觸層13於約⑽至綱。c預烤 乾1-5分鐘，然後於約9〇〇至⑽代主烤乾3〇分鐘而將第一 SOG層13轉成第-氧化石夕層⑴。此時烤乾係於水含量約％ 义重置比之水蒸氣氣氛下進行。參照第3€圖，氧化矽層 藉CMP方法研磨至半導體基板1〇上表面暴露出而形成元 件隔離區為止，此處溝渠12内部係以氧化石夕14填補。 參知第3D圖’n型半導體區20係、經由攙雜η型雜質如磷 (Ρ)離子至半導體基板10之記憶包形成區（記憶包陣列區）製 成。此外，經由攙雜ρ型雜質如硼離子於記憶包陣列區 及邛刀周邊電路區形成ρ型井3〇。最後經由攙雜η型雜質如 ;(Ρ)離子至周邊電路區其餘部分而形成η型井4〇。 其次控制閾電壓的雜質如氟化硼（BF2)攙雜於ρ型井3〇 本紙張尺度翻巾關家標準（cnsU4規格（21()x297_「 506016 A7 _B7_ 五、發明説明（Π ) 及η型井40。隨後p型井30及η型井40表面使用基於氟的清潔 液清潔。然後半導體基板10經濕氧化而於ρ型井3〇及η型井 40個別表面上形成閘氧化物層16。此時部分溝渠丨2内部基 板也被部分氧化而形成連續閘氧化物層16。閘氧化物層16 厚度為約40_200埃。 參照第3Ε圖，多晶矽形成於基板10上，其中氧化矽14 填補溝渠12成為場氧化物，形成閘氧化物層16。多晶矽層 厚約500至4,000埃，係藉低壓化學氣相沈積（LPCVD)方法 沈積攙雜η型雜質如磷（Ρ)離子之多晶矽製成。然後矽化鎢 及鎢藉濺鍍法於多晶矽層上形成矽化鎢層及鎢層，各別厚 約1，000至2,000埃。然後氮化矽層沈積於鎢層上。氮化矽 層藉LPC VD或電漿加強式化學氣相沈積（PEC VD)方法形 成為厚約500至2,000埃。業界人士可使用此處提供的指南 形成各層。 然後光阻劑薄膜形成於氮化矽層上，光阻劑薄膜利用 光罩選擇性曝光。然後光阻劑薄膜經顯像而形成用以形成 閘極的光阻劑圖樣22。然後氮化矽層、鎢層、氮化鎢層及 多晶矽層逐一利用光阻劑圖樣22作為蝕刻光罩進行蝕刻而 形成多晶矽圖樣24a、矽化鎢圖樣20b、鎢圖樣20c及氮化矽 圖樣24d組成的閘極24Ga、24Gb、24Gc及24GWL。閘極24Ga 及字元線24GWL係形成於記憶包陣列區，閘極24Gb及24Gc 係形成於周邊電路區。

形成於記憶包陣列區之閘極24Ga及24GWL係製造成 讓閘極間的間隙為約〇·4微米至1微米。縱橫比亦即閘極24G 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4规格（210X297公釐〉 20 -:*..............訂….............# (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 506016 A7 _______B7_ _ 五、發明説明（18 ) 及24GWL之間隙深度對寬度比係於5 : i至約1〇 : ；t範圍， 藉此形成緊密階級部。它方面，形成於周邊電路區上之閘 極24Gb及24Gc之縱橫比小於1: 1，因而形成全面性階級部。 參照第3F圖，移開光阻劑圖樣22。第3F圖中，ρ型雜 質攙雜區25係經由攙雜p型雜質如硼離子之η型井2〇而形成 於閘極24Gc兩側的η型井40。又η型雜質攙雜區27係經由攙 雜η型雜質如磷離子於ρ型井30而形成於閘極24Gb兩側之Ρ 型井30。η型雜質攙雜區26係形成於閘極24Ga兩側之p型井 20 ° 參照第3G圖’氮化石夕係藉化學氣相沈積法沈積於半導 體基板10而形成厚約200-600埃之氮化石夕層32。其次於記憶 包陣列區的氮化矽層32以光阻劑薄膜覆蓋，以及於周邊電 路區之氮化石夕層32經各向異性餘刻而形成間隔體32a於周 邊電路區之閘極24Gb及24Gc側壁上（第3F圖）。 其次，藉攙雜P型雜質如硼離子至周邊電路區的η型井 40形成ρ+型雜質攙雜區（源區、汲區）。此外η+型雜質攙雜區 (源區、汲區）係經由攙雜η型雜質如珅(As)離子至周邊電路 區ρ型井30形成。 參照第3H圖，SOG溶液塗覆於半導體基板1〇上形成第 二SOG層50。第二SOG層50係藉旋塗法形成，晶圓轉速約 為5 00-2,500 rpm。SOG溶液所含全氫聚石夕胺烧之重量平均 分子量為約4,000-6,000。第二SOG層50厚度為約7,500至 8,200埃。第二SOG層50完全覆蓋閘極24Ga、24Gb、24Gc 及24GWL。其次第二SOG層50於約100至500°C範圍之溫度 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210 X 297公釐） -21 - ……：----------------訂------------------瓛 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 506016 A7 ___B7_ 五、發明説明（I9 ) 預烤乾約1至5分鐘，然後於約600至900°c溫度主烤乾約10 至18 0分鐘。烤乾係於至少一種選自氧氣氛、水蒸氣氣氛、 含氧及水蒸氣混合物氣氛、氮氣氛或其混合氣氛進行。當 烤乾係於水蒸氣氣氛進行時，氣氛之水含量係控制於約 1.2-86%重量比之範圍。 硬化過程中，第二SOG層50之Si-N鍵以Si-Ο鍵取代俾 轉化第二SOG層50成為氧化矽層50a。第二氧化矽層50a厚 度於此過程中縮小達第二SOG層50至約19-20%，如第31圖 所示。 參照第3J圖，利用常用濺鍍法藉沈積鋁、鎢等金屬於 第二氧化矽層50a上形成厚約5,000埃之金屬層。寬約6,600 埃及間隙約8,400埃之金屬圖樣52係經由利用光微影術處 理圖樣化金屬層而形成。其次厚約3,800至約4,500埃且完 全覆蓋金屬圖樣52之第三SOG層54係藉旋塗SOG溶液形 成。此時第三SOG層54之全氫聚矽胺烷之重量平均分子量 為約 4,500_7,50θ。 參照第3Κ圖，第三SOG層54於約100至500°C範圍之溫 度預烤乾約1-5分鐘，然後於約400至450°C溫度主烤乾約 10-180分鐘。主烤乾係於水蒸氣氣氛下進行。然後第三SOG 層54之Si-N鍵經硬化過程以Si-Ο鍵替代，根據本發明之主 要特色，第三SOG層54被轉成具有實質平坦面之第三氧化 石夕層54a。 經由實施習知半導體製法製造半導體裝置。熟諳技藝 人士可使用本發明之各具體實施例之S Ο G組合物及方法製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 22 …----------------------訂------------------麝 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 506016 A7 B7 於 五、發明説明（2〇 造半導體元件。 氧化矽層之光吸收比 氧化物層係藉前文參照第3A-3K圖所述方法形成於半 導體基板上。氧化物層形成於具有縱橫比約5 : 1至1〇 : 1 以及間隙約G.G4S 1微米之多層佈線層之半導體基板上。厚 約400埃之氮化石夕層形成而覆蓋多層佈線層之半導體基板。 厚約7,582埃之第二S〇G層係經由旋塗包括聚矽胺烷 之SOG,谷液於半導體基板上形成。此時轉速控制於約1，⑻〇 rpm。 第一 SOG層於15〇°C預烤乾3分鐘。預烤乾後s〇g層之 光吸收比係利用FT-IR偵測。熟諳技藝人士可使用ft-^法 測疋SOG層之光吸收比。第4圖為FT_IR圖顯示預烤乾s〇g 層後獲得該層之光吸收比。如第4圖所示，光吸收峰顯示 右干波長區，該等區分別表示預烤乾後、Si_H Si-N、Si-H等鍵結。此時應力值為3·63χ1〇8(達因/平方厘 米）’且係使用應力表偵測。 預烤乾後SOG層再度於7〇〇°c烤乾30分鐘（主烤乾）俾 將SOG層轉成氧化矽層。第5圖為1^_爪圖顯示於主烤乾後 偵測的氧化矽層之光吸收比。如第5圖所示，主烤乾後剩餘 僅對應Si-Ο鍵之波長區之峰。此時應力值為_122乂1〇8(達因 /平方厘米）。由第5圖可知S0G層之全部Si-N鍵皆被轉成 Si-Ο鍵。如此s〇G層完全轉成氧化矽層。 此外於形成於有多數佈線圖樣之半導體基板之氧化矽 層未觀察得空隙。多數佈線圖樣之縱橫比係於約5:丨至1〇: 本紙張國(_ A4規格⑵0Χ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) •訂， .禮， 506016 A7 ___ B7_ 五、發明説明（21 ) 1之範圍，間隙係於約0.04至1微米之範圍。 氧化矽蝕刻速率之偵測 A.利用SOG形成氧化矽層 SOG溶液塗覆於裸晶圓上形成SOG層。SOG溶液藉旋 塗法塗覆而晶圓轉速約為1，000 rpm。SOG層沈積至約7,500 至約8,200埃厚度。其次SOG層於約150°C預烤乾3分鐘，然 後於約700°C主烤乾30分鐘。主烤乾係於水蒸氣氣氛下進 行，故於此溫度之水蒸氣含量係於1.2-86%重量比之範 圍。硬化過程中SOG層之Si-N鍵以Si-Ο鍵取代，且SOG層 轉成氧化矽層。如此形成氧化矽層厚度約6,400埃。 B ·藉C VD方法形成氧化物層 ‘高密度電漿（HDP)CVD氧化物層係利用矽烷氣體及氧 氣做來源氣體及氬氣做載氣而形成於裸晶圓上。如此形成 CVD氧化物層厚度為約6,000埃。 C.濕蝕刻速率之偵測 藉本發明方法形成的氧化矽層及藉CVD方法形成的 CVD氧化物層分別經蝕刻。各別濕蝕刻法係使用相同蝕刻 溶液進行一段恆定時間，蝕刻速率係以恆定時間間隔偵 測。結果顯示於第6A-6F圖。 第6 A圖表示藉本發明方法形成的氧化物層及藉CVD 方法形成的氧化物層以1分鐘的時間間隔偵測得的蝕刻速 率。濕蝕刻係經由於室溫（25°C)稀釋含氟化銨之緩衝蝕刻 液至蒸餾水（NH4F及HF稀釋於蒸餾水）所得溶液進行。 第6B圖表示曲線圖，顯示藉本發明方法形成的氧化物 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 24 -------S;-------------------、玎------------------禮. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明説明（22 ) 隔偵测得 鼠酸水溶 層及藉CVD方法形成的氧化物層以丨分鐘時間間 的餘刻速率曲線。濕㈣係於室溫（25°C)於稀氫 液（去離子水··氫氟酸==100 : 1)進行。 第6C圖表__，㈣藉本發明方法形成 =及藉CVD方法形成的氧化物層以1()分鐘時間間隔谓測 得的韻刻速率曲線。錢刻係於7Gt：於比例為: 1、： $ 之NH4〇H ·· H2〇2 : H2〇之混合蝕刻溶液進行。 第6D圖表示曲線圖，顯示藉本發明方法形成的氧化物 ^及藉CVD方法形成的氧化物層以1G分鐘時間間隔制 付的蝕刻速率曲線。濕蝕刻係於165〇c於磷酸進行。 第6E圖表示曲線圖，顯示藉本發明方法形成的氧化物 ^及藉C V D方法形成的氧化物層以1G分鐘時間間隔偵測 侍的蝕刻速率曲線。濕蝕刻係於13〇它於比例為6 : 1之 η28〇4 · H202混合|虫刻溶液進行。 第6F圖表示曲線圖，顯示藉本發明方法形成的氧化物 層及藉CVD方法形成的氧化物層以1〇分料間間隔债測 得的蝕刻速率曲線。濕蝕刻係於5(rc於比例為〇25 : ! ·· $ 之NH4〇H ·· H2〇2 : H2〇之混合蝕刻溶液進行。 D·乾餘刻速率之偵測 藉本發明方法形成的氧化物層及藉CVD方法形成的 氧化物層導引入同一腔室内，利用相同蝕刻氣體重覆偵測 蝕刻速率。腔室壓力控制於3〇亳托耳，腔室輸出功率為 UOO瓦。使用的蝕刻氣體為C5F8 ; C4f8 : 〇2 ·· Ar，流速分 別為8SCCm、4SCcm、6sccm及500sccm。偵測得之蝕刻速 506016 A7 B7 五、發明説明（23 以線圖顯示於第6G圖。 ——— 1^— ———1^—謙 —. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 由第6A-6G圖可知藉本發明形成的氧化矽層之濕及乾 餘刻速率相當類似藉習知CVD方法形成的氧化矽層之濕 及乾餘刻速率。如此利用本發明之S〇G層形成的平面化層 或中間絕緣層具有類似習知CVD氧化物層性質。 經由發明人重覆進行實驗，不含空隙的氧化矽層可形 成於半導體基板上，該基板具有佈線層其具有縱橫比於約 5 : 1至10 ·· 1之範圍，以及具有間隙於約〇 〇4至1微米之範 圍。此種氧化矽層可利用本發明之S0G組合物製成。根據 本發明，不含空隙且具有256 MDRAM要求的平面程度的氧 化矽層可利用SOG形成。 實例2 SOG組合物之製備 重量平均分子量約6,000-8,000及分子量分佈3.0-4.0之 全氫聚矽胺烷係經由實施實例1之相同方法製備。旋塗式玻 璃組合物係經由以約22-25%重量比濃度溶解全氫聚矽胺 烷於二甲苯製備。 淺渠隔離 當第3圖所示場氧化物層14形成而掩蓋實例1之高度積 體半導體基板溝渠時，如第1圖所示，厚氧化物層形成於溝 渠内壁。 第7A-7G為剖面圖顯示根據本發明之又另一具體實施 例之淺渠元件之隔離方法。 參照第7A圖，厚約100-200埃之襯墊氧化物層2〇1係藉

506016 A7 B7 五、發明説明（24 ) 熱氧化法形成於矽製成的半導體基板上。然後氮化物層藉 LPCVD(低壓化學氣相沈積）法沈積於襯墊氧化物層201至 約100-1，000埃厚度而形成研磨擋止層203。研磨擋止層203 係供以隨後CMP處理過程停止研磨。 其次，高溫氧化物（HTO)層藉LPCVD方法沈積於研磨 擋止層203上至約500-1，000埃厚度而形成金屬光罩層 205。氧氮化矽（SiON)藉LPCVD方法沈積於金屬光罩層205 上至約200-800埃厚度而形成抗反射層（圖中未顯示）。抗反 射層之功能係防止於實施光微影術期間之漫射反射，且抗 反射層係於隨後溝渠形成處理期間被去除。 參照第7B圖，用以形成主動圖樣的金屬光罩圖樣206 係藉乾蝕刻抗反射層及藉光微影術蝕刻金屬光罩層205形 成。然後研磨擔止層2 0 3及槪塾氧化物層2 01係使用金屬光 罩圖樣206作為蝕刻光罩蝕刻而形成研磨擋止層圖樣204及 襯墊氧化物層圖樣202。 參照第7C圖，溝渠210係經由使用金屬光罩圖樣206蝕 刻曝光後基板200至約2,000-5,000埃厚度形成。較佳溝渠 210深度為4,600埃及寬度為1，250埃。此時抗反射層被去 除，金屬光罩圖樣206被蝕刻至預定厚度。 參照第7D圖，溝渠210之曝光部於氧化氣氛下接受加 熱處理俾於溝渠蝕刻過程藉高能離子衝擊而硬化於半導體 基板200誘發的矽損傷。然後溝渠内壁氧化物層212係藉使 用氧化劑與曝光矽間的氧化反應而形成於溝渠210内壁，包 括溝渠210底部及側部形成至約20-300埃厚度。 27 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 五、發明説明（25 ) 隨後SOG層川係藉填補s〇G組合物之溝渠⑽而形成 至約6,000-7,000埃厚度。 參照第7E圖，SqG層213的預烤乾係於約⑽遍。c溫 度範圍實施約1-5分鐘。 然後於約__9G(rc且較佳約85Gt範圍之溫度於氧化 氣氛下實施加熱處理約1G_12G分鐘及較佳約⑼分鐘俾將 ㈣3轉成氧切。此時氣氛為濕度約卿重量比之潮 濕氣。 隨後實施第二加熱處理俾密化轉化後的氧化石夕且將其 轉化成氧切層214。第二加熱處理係於氧域氛、惰性氣 體氣氛或其混合氣氛下執行。較佳第二加熱處理係於惰性 氣體氣氛如氮氣氣氛下實施。較佳第二加熱處理係於約 _-i’kktc之溫度範圍實施约1()_12()分鐘及更佳於約 l，000°c實施約30分鐘。 參照第7F圖’如此形成的氧化矽層214藉CMP方法研 磨至半導體基板200之研磨擋止層加暴露為止。然後 210内部以氧化矽214掩蓋。 〜 參照第7G圖，研磨擒止層圖樣2〇4係使用鱗酸藉去除 處理去除而完成隔離，如第70圖所示。 、 基板氧化物形成之偵測 實驗例1 S〇G層形成於全面性晶圓上Μ實例！之相同方式實 行預烤乾及主烤乾。 實驗例2 506016 五、發明説明（26 ) 以實例2之相同方式，S0G層形成於全面 行預烤乾、於潮濕氣氛下於85〇它之 U 執 時、以及於氧氣氣氛下於丨^⑼^：之第—^、、處理下1小 獲得氧化㈣。 Μ處理Μ分鐘俾 實驗例3 氧化矽層係藉實施實驗例2之相同方法形成，但第二加 熱處理係於氮氣氣氛下執行。 實驗例4 氧化矽層係藉實施實驗例2之相同方法形成，但第二加 熱處理係於1，050。(：執行。 實驗例5 氧化矽層係藉實施實驗例2之相同方法形成，但第一加 熱處理係於900°C執行。 偵測基板表面的氧化態 FT-IR分析係就晶圓基板面上以_〇鍵之拉伸峰進行，晶 圓基板已經根據實驗例1 -5進行烤乾處理。第8圖為柱狀圖 顯示當根據本發明形成氧化矽層時，藉FT-IR對基板主動區 之氧化矽獲得光吸收比之規度化強度。如第8圖已知，經由 實施實驗例2-5所示二步驟式加熱處理獲得的氧化石夕層比 較經由實施實驗例1所示一步驟式加熱處理獲得的氧化石夕 層略為更大量氧化物。藉實驗例2-5由基板製造的氧化物中 以實驗例3所得氧化物量為最少。 偵測濕蝕刻速率及蝕刻均勻度 經由轉化實驗例2-4製造的SOG形成的氧化矽層以及 29 ..................丨…：參… (請先閲讀背面之注意事项再填寫本頁) .禮· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210 X 297公釐） 506016 A7 B7 五、發明說明（27 藉高密度電聚製造的氧化石夕層之钱刻速率根據餘刻溶液類 別偵測。濕蝕刻使用相同蝕刻溶液進行一段恆定時間，蝕 刻速率以忸定時間間隔偵測。至於餘刻溶液使用心溶液 (氨過氧化氫及去離子水混合物）、LAL溶液（氣化錢及氣 化氫混合物）及磷酸。結果以線圖顯示於第9圖。第9圖中縱 轴表示_速率，橫軸表示_溶液及被_的氧化物種 類。 由第9圖證實由實驗例2_5製造的氧化石夕層獲得類似由 實驗例1製造的氧化矽層之蝕刻速率。 研磨試驗 、、’工由利用“列2製造的氧化矽層(烤乾處理係如實驗例 3實施）以及使用高密度電漿法製造的氧切層掩蓋半導體 基板之具有如實例2相同圖樣的溝渠後執行化學機械^ 磨。研磨施行至研磨擋止層暴露出為止，查驗氧化物層 廓俾檢視研磨-致性。結果顯示於第1〇圖。第ι〇圖中標‘， 為之線圖係對應於藉高密度電漿法製造之氧化石夕層研磨 所得結果，而標示為□之線圖對應於藉實驗例3製造的氧化 石夕層研磨所得結果。研磨期間使用相同氧切來製造料 漿。第10圖中’縱轴表示完成研磨後之研磨程度（單位·· 埃）。研料㈣藉高密度„法製造的氧切層為约 ⑽-秒，對實驗例3製造的氧化石夕層為約刚秒。由㈣ 圖’藉高密度電漿法製造的氧化石夕層研磨量為约300-500 埃，而藉實驗例3製造則為約1〇〇_2〇〇埃。 由第1〇圖已知藉實例2製造的氧化石夕層之研磨一致性 本紙張尺度適财_家標準 外 示

—....... (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、可| 、發明說明 ， 比藉習知高密度電襞法製造者優異兩倍。而前者之研磨時 間約為後者之半。 、 此外，藉實例2製造的氧化矽層不含空隙，且獲得良好 間隙填補特性。但藉高密度電漿法製造的氧化物層有大量 I隙於溝渠部上。進一步，主動區之矽未經氧化，以及氧 化物層經密化至溝渠底部，藉此獲得良好氧化物層特性。 根據本發明，不含空隙且帶有對256百萬位元元件要求 的平坦度之氧化矽層可利用SOG溶液形成。此外，藉第一 加熱處理將SOG組合物轉成氧化矽，以及然後密化轉化後 的氧化矽用以約束矽的氧化於主動區可獲得形穩性。 雖然已經就特佳具體實施例說明本發明之具體實施例 之細節，但可未背離本發明之精髓及範圍做出多種修改、 替代構造及相當例。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4规格（210X297公釐） 31 ........................^^-丨！ , * IT (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •訂. 506016 A7 B7 五、發明説明（29 ) 元件標號對照 10...P型基板 12…溝渠 13...第一 SOG層 13a··.第一氧化石夕層 14…氧化矽層 16…閘氧化物層 20... η型半導體區 22...光阻劑圖樣 2 4 a多晶砍圖樣 24b...矽化鎢圖樣 24c...鎢圖樣 24d…氧化矽圖樣 24Ga-c…閘極 24GWL·.·字元線 25... p型雜質摻雜區 26...η型雜質摻雜區 27... η型雜質摻雜區 30...ρ型井 32…氮化矽層 32a...間隔體 40···η型井 50...SOG 層 50a...氧化石夕層 52…金屬圖樣 54...SOG 層 54a…氧化矽層 100..，基板 112...襯墊氧化物層圖樣 114...氮化物層圖樣 116…高溫氧化物層圖樣 118...溝渠 120…溝渠内壁氧化物層 130…氧化物層 200...基板 201...襯墊氧化物層 202…襯墊氧化物層圖樣 203...研磨檔止層 204…研磨擋止層圖樣 205...金屬光罩層 206...金屬光罩層圖樣 210…溝渠 212...溝渠内壁氧化物層 213...SOG 層 214…氧化矽層 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4规格（210X297公釐） 32

Claims (1)

1. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 DB 申請專利範圍 ι· -種於半導體製造過程製造氧切層之方法， 步驟： 4 塗覆包括結構式-(SiH2NH2)n_(此處η表示正整數） 之聚石夕胺燒之旋塗式玻璃（s〇G)溶液於其上形成有階 級邛之半導體基板上俾形成平面SOG層；以及 經由執行第-加熱處理將該S〇G層轉成氧化物，以 及然後施行第二加熱處理俾密化如此所得的氧化物，形 成具有平坦面之氧化矽層。 2·如申請專利範圍第丨項之於半導體製造過程製造氧化石夕 層之方法’其中該聚矽胺烷具有重量平均分子量係於約 4,000至8,0〇〇之範圍及分子量分散度係於約3 〇至4 〇之 範圍。 3_如申請專利範圍第i項之於半導體製造過程製造氧化碎 層之方法，其中氧化矽層係藉下列步驟製成·· 於約100-500 C之溫度範圍預烤乾經歷第一段時 間；以及 於約400-1,200 C之溫度範圍進行主烤乾經歷第二 段時間，該主烤乾包括第一及第二加熱處理。 4.如申請專利範圍第3項之於半導體製造過程製造氧化矽 層之方法，其中該第一加熱處理係於氧化氣氛於約 8〇〇-90(TC之溫度範圍施行，以及該第二加熱處理係於 氧化氣氛及惰性氣體氣氛之混合氣氛下或真空下於約 9〇(M，i〇〇°c之溫度範圍施行。 5·如申請專利範圍第丨項之於半導體製造過程製造氧化矽 本紙張尺度適财__家轉（CNs ) A4規格（ 210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

   33 506016 Α8 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍 層之方法’其中該SOG溶液具有均勻黏度於約54至約 420(1/秒）範圍之切變率約1至約1〇 mPa s之黏度。 ：---：-I：-I-I (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 6.如申請專利範圍第1項之於半導體製造過程製造氧化矽 層之方法，其中該SOG溶液相對於該溶液塗覆之底層具 有接觸角不大於約4度。 7·如申請專利範圍第1項之於半導體製造過程製造氧化矽 層之方法，其中該SOG溶液進一步包含至少一種選自 硼、氟、磷、砷、碳、氧及其混合物組成之族群之雜質 材料。 8.如申請專利範圍第1項之於半導體製造過程製造氧化矽 層之方法，其中該階級部的形成係經由部分蝕刻半導體 基板上部形成溝渠實施，以及該SOG層形成而掩蓋溝 渠。 9·如申請專利範圍第8項之於半導體製造過程製造氧化矽 層之方法’其中該聚石夕胺烧之重量平均分子量係於約 65000-8,000 之範圍。 10. —種用以界定半導體元件之主動區之元件之隔離方 法，包含下列步驟： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經由部分蝕刻半導體基板上部而形成溝渠； 塗覆旋塗式玻璃（SOG)溶液，SOG溶液包括具有結 構式_(SiH2NH2)n·»之聚石夕胺烧，此處η表示正整數，具有 平均分子量於約6,000至約8,000之範圍，以及分子量分 散度於約3.0至約4.0之範圍，該SOG溶液塗覆於有階級 部形成於其上之半導體基板上而形成掩蓋溝渠之平面 34 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 506016 A8 B8 C8 D8

   經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 SOG 層； 施行SOG層之第-加熱處理俾將聚㈣院轉成氧化矽； 施行轉化後之氧化石夕之第二加熱處理俾密化轉化 後之氧化矽而形成掩蓋溝渠之氧化矽層；以及 經由部分餘刻氧化石夕層而形成掩蓋溝渠的場氧化 物’界定該半導體元件之主動區。 11·如申請專利範圍第10項之隔離方法，其進一纟包含於約 1〇〇损。(：之溫度範圍預烘烤第—段時間俾施行第一加 熱處理之步驟。 12·如申請專利範圍第10項之隔離方法，其中該第一加熱處 理係於氧化氣氛於約800-90(TC之溫度範圍施行，以及 該第二加熱處理係於氧化氣氛及惰性氣體氣氛之混合 氣氛下或真空下於約900-U〇(rc之溫度範圍施行。 13.如申请專利範圍第1〇項之隔離方法，其中該s〇g溶液具 有均勻黏度於約54至約420(1/秒）範圍之切變率約工至約 10 mPa.s之黏度。 14·如申請專利範圍第10項之隔離方法，其中該s〇G溶液相 對於氮化石夕層具有接觸角不大於4度。 本紙張尺度適用T國國豕標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） —^^-I^ (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 、言 35