專利名稱：低壓力襯里的淺溝隔離元件的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種淺溝隔離元件的制備方法，更具體地說，涉及一種應用于半導體元件上的低應力襯里的淺溝隔離元件的制備方法。
在集成電路元件中，為防止相鄰二電晶體間發(fā)生電子漂移，而產(chǎn)生漏電流的現(xiàn)象，通常會以一隔離元件作為間隔。傳統(tǒng)的隔離元件為場氧化層，其是以區(qū)域氧化法(LOCOS)所形成。但隨著目前集成電路中電晶體的密度愈來愈大而線寬卻愈來愈細，對于0.25微米以下的半導體加工，目前應用最廣的是一淺溝渠隔離(STN)元件。
熟知的淺溝隔離元件是以下列步驟所形成氧化一硅底材表面以形成一墊氧化層；沉積一氮化硅帽蓋于該墊氧化層上；涂布一層光阻于該氮化硅帽蓋上，并經(jīng)由平版印刷、蝕刻等步驟于硅底材上形成一淺溝渠；沉積一襯里于該淺溝渠中；最后，沉積一氧化層以填充該淺溝渠形成一隔離元件。
在上述熟知的淺溝隔離元件中，其襯里多以氮化硅或氧化物為材質。其中，以氧化物為襯里的淺溝隔離元件并不能完全防止相鄰二電晶體間的電子漂移，所以仍然會有漏電流現(xiàn)象的發(fā)生。目前應用較廣的隔離元件襯里是以氮化硅為材料，但是當?shù)璩练e于硅底材上時，會有極大的應力產(chǎn)生，所以一般以氮化硅為襯里的淺溝隔離元件皆需經(jīng)過一高溫退火步驟，以降低氮化硅襯里與硅底材間的應力。
本發(fā)明的目的在提供一種低應力襯里的淺溝隔離元件的制備方法，以降低氮化硅襯里與硅底材間的應力，且避免硅底材或是襯里發(fā)生裂痕。
為達成上述目的并避免熟知的缺點，本發(fā)明公開一種低應力襯里的淺溝隔離元件的制備方法，包含步驟(a)至(e)。在步驟(a)中，氧化一硅底材的表面以形成一墊氧化層。在步驟(b)中，沉積一氮化硅帽蓋于該墊氧化層上。在步驟(c)中，于該氮化硅帽蓋上涂布一層光阻，并經(jīng)平版印刷蝕刻而于該硅底材中形成一淺溝渠。在步驟(d)中，沉積一氮氧化硅或氧化硅/氮化硅/氧化硅的多層結構于該淺溝渠內(nèi)以形成襯里，在步驟(e)中，沉積一氧化層以填充該淺溝渠。
本發(fā)明還可于步驟(e)之后，進一步包含一化學機械研磨的步驟，用以平坦化該氧化層表面且暴露出該氮化硅帽蓋。且于步驟(e)中，該氧化層可利用高密度等離子化學氣相沉積法而形成，以防止填洞時產(chǎn)生孔隙。
本發(fā)明的前述和其他目的、優(yōu)點以及實現(xiàn)方式，根據(jù)下列詳細說明和配合附圖將更加清楚，其中

圖1(a)至1(e)為本發(fā)明的一具體實施例的淺溝隔離元件的加工步驟。
圖式元件符號說明10硅底材11墊氧化層12氮化硅帽蓋13光阻14淺溝渠15襯里16氧化層較佳具體實施例的說明淺溝隔離元件一般是用于防止相鄰的二電晶體之間發(fā)生電子漂移而產(chǎn)生漏電流的現(xiàn)象。以下，請參照圖1(a)至圖1(e)詳細說明本發(fā)明的一較佳具體實施例。
如圖1(a)所示，首先，提供一硅底材10，一般為硅晶圓片。將該硅底材10的表面氧化以形成一墊氧化層11，厚度約為100-400埃之間。接著，沉積氮化硅于該墊氧上層11的上以形成一氮化硅帽蓋12，該氮化硅帽蓋的沉積方式一般是以低壓化學氣相沉積法所形成，其厚度約為500-2500埃之間。其中，該墊氧化層11是做為一緩沖層，以緩解氮化硅帽蓋12與硅底材10間的應力，而氮化硅帽蓋12則做為氧化過程的硬罩幕。于該氮化硅帽蓋12上涂布一層光阻13，并經(jīng)由平版印刷蝕刻等步驟，于硅底材10中形成一淺溝渠14，如圖1(b)所示。本發(fā)明所公開的淺溝渠較佳者是利用活性離子蝕刻方式所形成，其深度是介于約0.1微米至1微米間。
如圖1(c)所示，沉積一襯里15于該淺溝渠14中，該襯里形成于該淺溝渠14上及氮化硅帽蓋12與墊氧化層11的側邊上，厚度是介于50埃至200埃之間。在本發(fā)明所公開的隔離元件中，襯里15是以氮氧化硅或是氧化硅/氮化硅/氧化硅的多層結構所形成，以降低與硅底材10間的應力。
如圖1(d)所示，沉積一氧化層16于該襯里15上并填滿該淺溝渠14。為防止一般半導體加工在填洞時會產(chǎn)生的孔隙，本發(fā)明所公開的淺溝隔離加工是利用高密度等離子化學氣相沉積法將淺溝渠14填滿。
本發(fā)明所公開的低應力襯里15除了可降低與硅底材間的應力外，并可做為一緩沖層，以增強氧化層16與硅底材10間的附著力，并避免后續(xù)加工例如高密度等離子化學氣相沉積法，對半導體元件本身所造成的損害。
如圖1(e)所示，本發(fā)明所揭示的淺溝隔離加工可進一步包含一化學機械研磨的步驟，使氧化層16表面平坦化并將氮化硅帽蓋暴露出來，以得到較佳的效果。
以上，雖已例舉本發(fā)明的較佳實施例作一說明，但在不背離本發(fā)明的精神與范圍下，仍可作任何等效的變更。因此，任何熟習此項技術領域人士所顯而易見的變更或修飾，都應包含在如下所附權利要求的范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種低應力襯里的淺溝隔離元件的制備方法，包含下列步驟(a)氧化一硅底材的表面以形成一墊氧化層；(b)沉積一氮化硅帽蓋于該墊氧化層上；(c)于該氮化硅帽蓋上涂布一層光阻，并經(jīng)平版印刷蝕刻而于該硅底材中形成一淺溝渠；(d)沉積一氮氧化硅于該淺溝渠內(nèi)以形成襯里；及(e)沉積一氧化層以填充該淺溝渠。
2.如權利要求1的制備方法，其中于步驟(e)中，該氧化層系利用高密度等離子化學氣相沉積法所形成。
3.如權利要求1的制備方法，其中于步驟(e)之后，還包含一化學機械研磨的步驟，用以平坦化該氧化層表而且暴露出該氮化硅帽蓋。
4.如權利要求1的制備方法，其中于步驟(d)中，該氮氧化硅的厚度介于50埃至200埃之間。
5.如權利要求1的制備方法，其中于步驟(e)中，該淺溝渠是經(jīng)由一活性離子蝕刻而形成。
6.一種低應力襯里的淺溝隔離元件的制備方法，包含下列步驟(a)氧化一硅底材的表面以形成一墊氧化層；(b)沉積一氮化硅帽蓋于該墊氧化層上；(c)于該氮化硅帽蓋上涂布一層光阻，并經(jīng)平版印刷蝕刻而于訪硅底材中形成一淺溝渠；(d)沉積一氧化硅/氮化硅/氧化硅于該淺溝渠內(nèi)以形成襯里；及(e)沉積一氧化層以填充該淺溝渠。
7.如權利要求6的制備方法，其中于步驟(e)中，該氧化層系利用高密度等離子化學氣相沉積法所形成。
8.如權利要求6的制備方法，其中于步驟(e)之后，還包含一化學機械研磨的步驟，用以平坦化該氧化層表面且暴露出該氮化硅帽蓋。
9.如權利要求6的制備方法，其中于步驟(d)中，該氧化硅/氮化硅/氧化硅的厚度介于50埃至200埃之間。
10.如權利要求6的制備方法，其中于步驟(c)中，該淺溝渠是經(jīng)由一活性離子蝕刻而形成。
全文摘要
在一般以氮化硅為襯里的淺溝隔離元件中,其襯里與硅底材間會有極大的應力產(chǎn)生,而造成隔離元件中有裂痕或缺陷。本發(fā)明公開了一種低應力襯里的淺溝隔離元件的制備方法,其是以一介電材料為襯里,例如氮氧化硅或是氧化硅/氮化硅/氧化硅的多層結構,除了可緩解襯里與硅底材間的應力之外,并避免后續(xù)加工對半導體元件所造成的損害,以提高淺溝隔離元件的品質。
文檔編號H01L21/70GK1374689SQ01109498
公開日2002年10月16日 申請日期2001年3月14日 優(yōu)先權日2001年3月14日
發(fā)明者徐震球, 鐘振輝, 林義雄 申請人:矽統(tǒng)科技股份有限公司