專利名稱：用單個掩模的淺溝道隔離方法
技術領域：
本發(fā)明涉及集成電路制造，具體涉及用單個掩模的淺溝道隔離(STI)方法。
因此，要求提供一種不需要多個工藝步驟和不用多個掩模的STI方法。
本發(fā)明的目的是，提供一種半導體器件的制造方法，它用STI但沒有附加的光刻步驟。
本發(fā)明的另一目的是提供不需要圖形模板的STI方法。
所述的

發(fā)明內容
和目的實質上綜合了本發(fā)明的特性。參考以下結合附圖對優(yōu)選實施例的詳細描述將會更充分理解本發(fā)明。
圖4和5是按本發(fā)明方法的集成電路制造工藝步驟示意圖。
隨后，對

圖1所示的氧化膜的Si-H鍵密度性能進行了研究，如圖2所示，對這些膜而言，較高的Si-H鍵密度對應較小的CMP消除速率和較高的折射率。
由于只對二氧化鈰磨料觀察到消除速率不同，甚至無表面活化劑的情況下，由于常規(guī)的堿/硅膠稀漿能以合適的高速率消除所有的氧化物材料，因此，用本身與器件結構對準的“低消除速率”氧化物停止層可制成淺溝道結構。
本工藝的第一步驟是用標準的光刻和等離子蝕刻法制造覆蓋STI“臺面”結構的常規(guī)氮化硅層。襯底20的制備過程中，進行適當?shù)那鍧?，熱氧化，離子注入等工藝步驟，如圖3所示。一旦制成臺面結構22、24，淀積阻擋層26，本發(fā)明方法的第一實施例中阻擋層26是氮化硅阻擋層，在刻蝕臺面結構22、24之前用光刻膠掩模，本文叫做第一氧化物層的常規(guī)氧化物層28，在此叫做第二氧化物層的低速氧化物層30，和叫做第三氧化物層的另一常規(guī)氧化物層32，這三層氧化物層淀積的疊層結構覆蓋臺面結構及其阻擋層。疊層結構的特征是它由拋光速率不同的多層氧化物層構成。低速氧化物層與它上面的常規(guī)氧化物層之間的界面要盡可能地與STI臺面的頂面高度一致。按要求的工藝限度確定低速層厚度。第1和第三氧化物層的拋光速率范圍是50nm/min至50Onm/min，而第2層的低速氧化物層的拋光速率范圍是10nm/min至50nm/min。
下一步驟是，用常規(guī)的無選擇性堿/硅膠稀漿消除“覆蓋層”氧化物，制成圖4所示結構。該無選擇性拋光步驟應充分消除覆蓋在器件有源區(qū)上的低速氧化物層。此外，還將達到真正的平整化。場區(qū)中的低速氧化物層不會完全消除。本文中，不要求場區(qū)中保留常規(guī)氧化物。實際上只要求保留足夠量的低速氧化物，即，可以接受無選擇性拋光步驟消除一些低速氧化物層。
用高選擇性二氧化鈰稀漿制成了STI結構，如圖5所示。該情況下，下層的常規(guī)氧化物被從器件區(qū)中除去，但被留在場區(qū)中的低速氧化物保護?？捎贸Ｒ?guī)的熱磷酸回流消除氮化物阻擋層26，同時僅除去極薄的場氧化物層。
或者，用多晶硅代替氮化物作阻擋層。還用二氧化鈰稀漿選擇地消除氧化物，而留下的多晶硅幾乎保持原樣。該情況下，完成的器件結構中可包含多晶硅層。
本發(fā)明方法極適合于制造尺寸范圍為0.18μm的VLSI CMOS IC(超大規(guī)模CMOS集成電路)，而且是更先進的器件工藝。此外，本發(fā)明方法可用于制造其它先進的器件結構。如SiGe MOSFET，F(xiàn)RAM等，為了更明智地選擇設計原則，模板結構不必包括在電路布局中。
以上已描述了本發(fā)明的用單個掩模的淺溝道隔離方法。在不脫離所附權利要求書界定的發(fā)明范圍內，還會有對發(fā)明方法的更進一步的改變和改進。
權利要求
1.淺溝道隔離方法，包括以下步驟制備襯底，包括在其上形成臺面結構；臺面結構上形成阻擋層；臺面結構和阻擋層上形成多層結構，其特征在于，多層結構中的膜層有不同的拋光速率；和結構拋光到阻擋層的高度。
2.按權利要求1的方法，其特征在于，所述的形成多層結構包括淀積有常規(guī)拋光速率的第一氧化物層，淀積有低拋光速率的第二氧化物層；和淀積有常規(guī)拋光速率的第三氧化物層。
3.按權利要求2的方法，其特征在于，所述拋光包括用無選擇的拋光劑拋光結構，以消除第三氧化物層和部分第二氧化物層；和用選擇性拋光劑拋光結構，以消除部分第二氧化物層和第一氧化物層。
4.按權利要求3的方法，其特征在于，所述的用無選擇的拋光劑拋光結構包括用堿/硅膠稀漿拋光結構。
5.按權利要求3的方法，其特征在于，所述的用選擇性拋光劑拋光結構包括用二氧化鈰稀漿拋光結構。
6.按權利要求2的方法，其特征在于，所述淀積有常規(guī)拋光速率的第一氧化物層包括淀積其拋光速率范圍在50nm/min至500nm/min的氧化物層。
7.按權利要求2的方法，其特征在于，所述淀積有低拋光速率的第二氧化物層包括淀積其拋光速率范圍在10nm/min至50nm/min的氧化物層。
8.按權利要求2的方法，其特征在于，所述淀積有常規(guī)拋光速率的第3氧分物層包括淀積其拋光速率范圍在50nm/min至500nm/min的氧化物層。
9.按權利要求1的方法，其特征在于，所述的在臺面結構上形成阻擋層包括在臺面結構上形成氮化硅層。
10.按權利要求3的方法，還包括消除氮化硅阻擋層。
11.按權利要求1的方法，其特征在于，所述的在臺面結構上形成阻擋層包括在臺面結構上形成多晶硅層。
12.淺溝道隔離方法，包括以下步驟制備襯底，包括在其上形成臺面結構；臺面結構上形成阻擋層；臺面結構及阻擋層上形成氧化物多層結構；包括淀積有常規(guī)拋光速率的第一氧化物層，淀積有低拋光速率的第二氧化物層，淀積有常規(guī)拋光速率的第三氧化物層；和拋光該結構至阻擋層高度。
13.按權利要求12的方法，其特征在于，所述拋光包括用無選擇拋光劑拋光結構，以消除第三氧化物層和部分第二氧化物層；和用選擇的拋光劑拋光結構，以消除部分第二氧化物層和第一氧化物層。
14.按權利要求13的方法，其特征在于，用無選擇拋光劑拋光結構包括用堿/硅膠稀漿拋光結構。
15.按權利要求13的方法，其特征在于，所述用選擇的拋光劑拋光結構包括用二氧化鈰稀漿拋光結構。
16.按權利要求12的方法，其特征在于，所述淀積有常規(guī)拋光速率的第一氧化物層包括淀積其拋光速率范圍在50-500nm/min的氧化物層。
17.按權利要求12的方法，其特征在于，所述淀積有低拋光速率的第二氧化物層包括淀積其拋光速率范圍在10-50nm/min的氧化物層。
18.按權利要求12的方法，其特征在于，所述淀積有常規(guī)拋光速率的第三氧化物層包括淀積其拋光速率范圍在50-500nm/min的氧化物層。
19.按權利要求12的方法，其特征在于，在所述臺面結構上形成阻擋層包括在臺面結構上形成氮化硅層。
20.按權利要求19的方法，它還包括消除氮化硅阻擋層的步驟。
21.按權利要求12的方法，其特征在于，所述在臺面結構上形成阻擋層包括在臺面結構上形成多晶硅層。
22.淺溝道隔離方法，包括以下步驟制備襯底，包括在其上形成臺面結構；用選自氮化硅和多晶硅組成的阻擋材料組中的阻擋材料在臺面結構上形成阻擋層；臺面結構和阻擋層上形成氧化物多層結構，包括淀積其拋光速率范圍在50-500nm/min的第一氧化物層，淀積其拋光速率范圍在10-50nm/min的第二氧化物層，和淀積其拋光速率范圍在50-500nm/min的第三氧化物層；和拋光結構至阻擋層高度，包括用無選擇拋光劑拋光結構，以消除第三氧化物層和部分第二氧化物層；用選擇的拋光劑拋光結構以消除部分第二氧化物層和第一氧化物層。
23.按權利要求22的方法，其特征在于，所述用無選擇拋光劑拋光結構包括用堿/硅膠稀漿拋光結構。
24.按權利要求22的方法，其特征在于，所述用選擇的拋光劑拋光結構包括用二氧化鈰稀漿拋光結構。
全文摘要
淺溝道隔離方法包括制備襯底，襯底上形成臺面結構；臺面結構上形成阻擋層；臺面和阻擋層上形成氧化物多層結構，包括淀積有常規(guī)拋光速率的第一氧化物層，淀積有低拋光速率的第二氧化物層，和淀積有常規(guī)拋光速率的第三氧化物層；和結構拋光至阻擋層高度。
文檔編號H01L21/762GK1400652SQ0214159
公開日2003年3月5日 申請日期2002年7月16日 優(yōu)先權日2001年7月16日
發(fā)明者D·R·埃文斯, 許勝籐 申請人:夏普公司