專利名稱：淺溝槽隔離的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種淺溝槽隔離(Shallow Trench Isolation)(STI)的制造方法，特別是有關(guān)于一種利用氮化硅蝕刻制程的淺溝槽隔離的形成方法。
背景技術(shù)：
隨著集成電路的密度不斷地?cái)U(kuò)大，為使芯片(chip)面積保持一樣甚至縮小，以持續(xù)降低電路的單位成本，唯一的辦法就是不斷地縮小電路設(shè)計(jì)規(guī)格(designrule)，以符合高科技產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的趨勢。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，集成電路的組件的尺寸已經(jīng)縮減到深次微米的范圍。當(dāng)半導(dǎo)體連續(xù)縮減到深次微米的范圍時(shí)，產(chǎn)生了一些在制程微縮上的問題。
淺溝槽隔離為一種制造半導(dǎo)體組件的隔離技術(shù)。參考圖1A至圖1D所示，顯示一現(xiàn)有的淺溝槽隔離的制程剖面圖，首先提供一半導(dǎo)體底材100。然后形成一墊氧層110于半導(dǎo)體底材100上，接著形成一氮化物層120于墊氧層110上。進(jìn)行一光顯影制程與一蝕刻制程以便于從氮化物層120通過墊氧層110直到半導(dǎo)體底材100中形成一溝槽130。之后，沉積一襯墊氧層(liner oxide layer)140于上述的氮化物層120與溝槽130的表面上。隨后，沉積一隔絕氧化層150于襯墊氧層140上，且借助一化學(xué)機(jī)械研磨法(Chemical Mechanical Polishing)(CMP)加以研磨。其中上述的化學(xué)機(jī)械研磨法(CMP)可移除隔絕氧化層150與襯墊氧層140，直到曝露氮化物層120為止。最后，去除氮化物層120與襯墊氧層140以及隔絕氧化層150直到曝露半導(dǎo)體底材100上的墊氧層110為止。
集成電路的進(jìn)展已經(jīng)牽涉到組件幾何學(xué)的規(guī)格縮小化。在深次微米的半導(dǎo)體技術(shù)中，為了降低組件所占有的空間則必須減小組件的尺寸。因此，現(xiàn)今為了減小組件的尺寸，而利用一氮化物蝕刻制程來形成一尺寸較小的淺溝槽隔離組件。然而，傳統(tǒng)的蝕刻氮化物層120的制程將導(dǎo)致溝槽130結(jié)構(gòu)產(chǎn)生尖角(corner-tipped)160，以致于淺溝槽隔離在組件尺寸縮小時(shí)造成高電場與預(yù)崩潰或是尖端放電的現(xiàn)象，如圖1E所示。
此外，若要形成不具尖角的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，在傳統(tǒng)的氮化物層的蝕刻制程后，必須進(jìn)行一長時(shí)間的高溫?zé)峄瞥桃员阌趯⒓饨菆A化。因此，舊有的制程難以在深次微米以下進(jìn)行。尤其是淺溝槽隔離的形成方法變得更加復(fù)雜與耗時(shí)，且因此造成制程成本的增加。
鑒于上述的種種原因，我們更需要一種新的淺溝槽隔離的形成方法，以便于提升后續(xù)制程的生產(chǎn)率與優(yōu)良率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要的目的在于提供一種溝槽的制造方法，以避免在溝槽結(jié)構(gòu)的頂端形成尖角以及淺溝槽隔離在組件尺寸縮小時(shí)所造成的高電場與預(yù)崩潰或是尖端放電的現(xiàn)象，從而可適用于半導(dǎo)體組件的深次微米的技術(shù)中。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種淺溝槽隔離的方法，以在后續(xù)制程中，以一執(zhí)行時(shí)間較短的低溫?zé)峄瞥倘〈鷤鹘y(tǒng)的執(zhí)行時(shí)間較長的高溫?zé)峄瞥?，從而降低傳統(tǒng)制程的復(fù)雜度及其成本。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明一方面提供一種形成一具有弧狀表面的開口的方法，其特點(diǎn)是，至少包含下列步驟提供一半導(dǎo)體底材，所述半導(dǎo)體底材上具有一墊層于所述半導(dǎo)體底材上，與一介電層于所述墊層上；將一低聚合物氣體當(dāng)成一蝕刻劑進(jìn)行一殘余蝕刻制程以蝕刻所述介電層，且形成一開口于所述介電層中，并殘余一所述介電層的凸?fàn)顨埩粑镉谒鲩_口中的所述墊層上；與將所述凸?fàn)顨埩粑锂?dāng)成一蝕刻面以及一中聚合物氣體當(dāng)成一蝕刻劑進(jìn)行一頂部圓化制程以蝕刻所述凸?fàn)顨埩粑锱c所述墊層以及所述半導(dǎo)體底材，且形成具有一弧狀表面的所述開口于所述半導(dǎo)體底材上。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明另一方面提供一種形成一淺溝槽隔離的方法，其特點(diǎn)是，所述形成方法至少包含下列步驟提供一半導(dǎo)體底材，其上具有一氧化物層；形成一氮化物層于所述氧化物層上；將一CF4/HBr的聚合物氣體當(dāng)成一蝕刻劑進(jìn)行一殘余蝕刻制程以蝕刻所述氮化物層，且形成一開口于所述氮化物層中，并殘余一所述氮化物層的殘留物于所述開口中的所述氧化物層上；將所述殘留物當(dāng)成一蝕刻面進(jìn)行一具有一蝕刻比約大于1的頂部圓化制程以蝕刻所述殘留物與所述氧化物層以及所述半導(dǎo)體底材，且形成一具有兩弧狀側(cè)壁與一弧狀底部的凹槽于所述半導(dǎo)體底材上；蝕刻所述凹槽以形成一具有兩圓角的淺溝槽于所述半導(dǎo)體底材中；與形成所述淺溝槽隔離。
本發(fā)明由于使用殘余蝕刻與頂部圓化制程，使得淺溝槽具有圓角，而得以避免高電場、預(yù)崩潰乃至于尖端放電現(xiàn)象。同時(shí)免除圓化尖角的高溫?zé)峄瞥蹋靡院喕瞥糖医档统杀尽?br> 為更清楚理解本發(fā)明的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳


圖1A至圖1D為傳統(tǒng)淺溝槽隔離的制程的結(jié)構(gòu)剖面圖；圖1E為采用一傳統(tǒng)蝕刻制程形成的淺溝槽隔離的的結(jié)構(gòu)剖面圖；圖2A與圖2D為根據(jù)本發(fā)明的第一較佳實(shí)施例中，采用殘余蝕刻制程以制造具有圓角的淺溝槽的形成方法的結(jié)構(gòu)剖面圖；與圖3A與圖3G為根據(jù)本發(fā)明的第二較佳實(shí)施例中，形成具有圓角的淺溝槽隔離的形成方法的結(jié)構(gòu)剖面圖。
具體實(shí)施例方式
為了能徹底地了解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳盡的步驟。顯然地，本發(fā)明的施行并未限定于半導(dǎo)體領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習(xí)的特殊細(xì)節(jié)。另一方面，眾所周知的制程步驟并未描述于細(xì)節(jié)中，以避免造成本發(fā)明不必要的限制。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他參考圖2A所示，在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，首先提供半導(dǎo)體底材200，其上具有一墊層210。然后，形成一氮化物層220于墊層210上。接著，形成且限定一光阻層230于氮化物層220上。之后，利用光阻層230當(dāng)成一蝕刻罩幕且借助一殘余蝕刻制程以形成一開口240于氮化物層220中，并殘余一氮化物層220的凸?fàn)顨埩粑?50于開口240中與墊層210上，如圖2B所示。其中上述的殘余蝕刻制程至少包含一蝕刻劑，例如，CF4/HBr，其蝕刻比約大于2；一總流量，其流量范圍約為90至110立方厘米/秒(sccm)；一壓力，其壓力范圍約為5至15毫托；一上電源，其電源范圍約為500至750瓦；與一下電源，其電源范圍約為110至150瓦。
參考圖2C所示，在本實(shí)施例中，借助一頂部圓化制程、將光阻層230當(dāng)成一蝕刻罩幕與凸?fàn)顨埩粑?50當(dāng)成一蝕刻面蝕刻氮化物層220的凸?fàn)顨埩粑?50與墊層210以及半導(dǎo)體底材200，以形成一凹槽260于開口240內(nèi)的半導(dǎo)體底材200上。凹槽260具有弧狀側(cè)壁270A與弧狀底部280。其中上述的頂部圓化制程至少包含一蝕刻劑，例如，HBr/CF4，其蝕刻比約大于1；一總流量，其流量范圍約為100至110立方厘米/秒(sccm)；一壓力，其壓力范圍約為20至50毫托；一上電源，其電源范圍約為500至750瓦；與一下電源，其電源范圍約為130至150瓦。之后，借助一形成溝槽的制程蝕刻凹槽260以形成一具有圓角270B的淺溝槽290，如圖2D所示。
參考圖3A至圖3C所示，在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，首先提供半導(dǎo)體底材300，其上具有一墊層310，例如，一氧化物層，與一介電層320，例如，一氮化物層。接著，進(jìn)行一開口制程以形成一開口330于介電層320中，且殘余一部份介電層320的殘留物340于開口330的底部表面上，其中上述的開口制程至少包含一殘留蝕刻制程，且殘留蝕刻制程至少包含一低聚合物氣體(low polymer gas)，例如，CF4/HBr。之后，借助一頂部圓化制程移除介電層320的殘留物340與一部份位于開口330中的墊層310與半導(dǎo)體底材300以形成一凸?fàn)畎疾?50于開口330內(nèi)的半導(dǎo)體底材300上。其中上述的頂部圓化制程至少包含一中聚合物氣體(middle polymer gas)，例如，HBr/CF4，或是一高聚合物氣體(high polymer gas)，例如，CH2F2/CF4或CHF3/CF4。隨后，借助一形成溝槽的制程移除位于凸?fàn)畎疾?50中的半導(dǎo)體底材300以形成一具有圓角370的淺溝槽360，如圖3D所示。
參考圖3E至圖3F所示，在本實(shí)施例中，共形生成一襯墊層380于介電層320與淺溝槽360的表面上。然后，形成一絕緣層390于襯墊層380上。接著，借助一移除制程，例如，一化學(xué)機(jī)械研磨法(Chemical Mechanical Polishing process)(CMP)，移除襯墊層380與絕緣層390直到曝露介電層320為止。之后，移除介電層320、襯墊層380與絕緣層390直到半導(dǎo)體底材300上的墊層310的表面為止。最后，進(jìn)行后續(xù)制程以形成淺溝槽隔離395，如圖3G所示。
如上所述，在本發(fā)明的實(shí)施例中，本發(fā)明能同時(shí)使用一具有一低聚合物氣體的殘余蝕刻制程與一具有一中聚合物氣體的頂部圓化制程，以便于在形成氮化物層的開口時(shí)形成一具有較佳圓角的淺溝槽隔離，借此避免在溝槽結(jié)構(gòu)的頂端形成尖角以及淺溝槽隔離在組件尺寸縮小時(shí)所造成的高電場與預(yù)崩潰或是尖端放電的現(xiàn)象。因此，本方法能適用于半導(dǎo)體組件的深次微米的技術(shù)中。本方法能借助一具有一中聚合物氣體的殘余蝕刻制程在蝕刻氮化物層后形成一凸?fàn)顨埩粑?，然后進(jìn)行一具有一高聚合物氣體的頂部圓化制程以圓化溝槽的頂角。此外，本發(fā)明還可以在后續(xù)制程中，以一執(zhí)行時(shí)間較短的低溫?zé)峄瞥倘〈鷤鹘y(tǒng)的執(zhí)行時(shí)間較長的高溫?zé)峄瞥?。因此，本發(fā)明能降低傳統(tǒng)制程的復(fù)雜度及其成本。所以，本發(fā)明的方法能夠符合經(jīng)濟(jì)上的效益。
當(dāng)然，本發(fā)明可能用在淺溝槽隔離的制程上，也可能用在任何半導(dǎo)體的溝槽的制造上。而且，本發(fā)明藉由殘余蝕刻制程形成凸?fàn)顨埩粑镆赃M(jìn)行頂部圓化制程，迄今仍未發(fā)展用在關(guān)于淺溝槽隔離的制程方面。對深次微米的制程而言，本方法為一較佳可行的淺溝槽隔離的制程。
上述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用以限定本發(fā)明；凡其它未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效變化和等效替換均應(yīng)包含在本發(fā)明申請的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種形成一具有弧狀表面的開口的方法，其特征在于，至少包含下列步驟提供一半導(dǎo)體底材，所述半導(dǎo)體底材上具有一墊層于所述半導(dǎo)體底材上，與一介電層于所述墊層上；將一低聚合物氣體當(dāng)成一蝕刻劑進(jìn)行一殘余蝕刻制程以蝕刻所述介電層，且形成一開口于所述介電層中，并殘余一所述介電層的凸?fàn)顨埩粑镉谒鲩_口中的所述墊層上；與將所述凸?fàn)顨埩粑锂?dāng)成一蝕刻面以及一中聚合物氣體當(dāng)成一蝕刻劑進(jìn)行一頂部圓化制程以蝕刻所述凸?fàn)顨埩粑锱c所述墊層以及所述半導(dǎo)體底材，且形成具有一弧狀表面的所述開口于所述半導(dǎo)體底材上。
2.如權(quán)利要求1所述的形成一具有弧狀表面的開口的方法，其特征在于，所述的低聚合物氣體至少包含一CF4/HBr。
3.如權(quán)利要求1所述的形成一具有弧狀表面的開口的方法，其特征在于，所述的殘余蝕刻制程至少包含一約為90至110立方厘米/秒(sccm)的總流量。
4.如權(quán)利要求1所述的形成一具有弧狀表面的開口的方法，其特征在于，所述的殘余蝕刻制程至少包含一約為5至15毫托的壓力。
5.如權(quán)利要求1所述的形成一具有弧狀表面的開口的方法，其特征在于，所述的中聚合物氣體至少包含一CHF3/CF4。
6.如權(quán)利要求1所述的形成一具有弧狀表面的開口的方法，其特征在于，所述的中聚合物氣體至少包含一CH2F2/CF4。
7.如權(quán)利要求1所述的形成一具有弧狀表面的開口的方法，其特征在于，所述的頂部圓化制程至少包含一約為100至110立方厘米/秒(sccm)的總流量。
8.如權(quán)利要求1所述的形成一具有弧狀表面的開口的方法，其特征在于，所述的頂部圓化制程至少包含一約為20至50毫托的壓力。
9.一種形成一淺溝槽隔離的方法，其特征在于，所述形成方法至少包含下列步驟提供一半導(dǎo)體底材，其上具有一氧化物層；形成一氮化物層于所述氧化物層上；將一CF4/HBr的聚合物氣體當(dāng)成一蝕刻劑進(jìn)行一殘余蝕刻制程以蝕刻所述氮化物層，且形成一開口于所述氮化物層中，并殘余一所述氮化物層的殘留物于所述開口中的所述氧化物層上；將所述殘留物當(dāng)成一蝕刻面進(jìn)行一具有一蝕刻比約大于1的頂部圓化制程以蝕刻所述殘留物與所述氧化物層以及所述半導(dǎo)體底材，且形成一具有兩弧狀側(cè)壁與一弧狀底部的凹槽于所述半導(dǎo)體底材上；蝕刻所述凹槽以形成一具有兩圓角的淺溝槽于所述半導(dǎo)體底材中；與形成所述淺溝槽隔離。
10.如權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離的形成方法，其特征在于，所述的殘余蝕刻制程的蝕刻比約大于2。
全文摘要
一種半導(dǎo)體組件的制造中形成一淺溝槽隔離的方法首先提供一半導(dǎo)體底材，其上具有一墊氧層；然后，形成一氮化物層于墊氧層上；接著，形成且限定一光阻層于氮化物層上；之后，進(jìn)行一殘余蝕刻制程蝕刻氮化物層以形成一開口與一氮化物層的凸?fàn)顨埩粑?；然后，借助一頂部圓化制程蝕刻氮化物層的凸?fàn)顨埩粑锱c半導(dǎo)體底材，以便于在半導(dǎo)體底材上形成圓角；隨后，進(jìn)行一溝槽形成制程以形成一具有圓角的溝槽；最后，進(jìn)行后續(xù)制程以形成淺溝槽隔離。
文檔編號(hào)H01L21/76GK1400650SQ0112507
公開日2003年3月5日 申請日期2001年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月6日
發(fā)明者余旭昇, 李俊鴻, 梁明中 申請人:旺宏電子股份有限公司