專利名稱：用于形成具有改進角部圓角化的淺槽隔離結(jié)構(gòu)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于半導體工藝，詳言的，是關(guān)于在半導體組件制造期間執(zhí)行溝槽隔離的方法。
背景技術(shù)：
淺槽隔離(STI)技術(shù)是使用淺的、再充填的溝槽來隔離組件，該組件是相同型態(tài)于硅局部氧化隔離(LOCOS isolation)，以取代硅局部氧化隔離。工藝開始是藉由沉積一層焊墊氧化物于硅基板上并圖案化氮化物光罩而定義于硅基板上的作用區(qū)(active area)。然后蝕刻各淺槽于作用區(qū)之間氮化硅光罩上的各開口而進入硅基板。于生長有薄層氧化物的凹部執(zhí)行襯底氧化工藝(liner oxidation process)。接著，在硅基板上沉積氧化物(例如二氧化硅)，然后回蝕刻而使得僅保留氧化物于溝槽中，其頂面與氮化物光罩成水平。于回蝕刻氧化物后，剝除氮化物光罩以曝露焊墊氧化物并在焊墊氧化物上執(zhí)行回浸漬工藝(dip back process)。其后，可以圖案化一層的多晶硅(聚硅1)以界定半導體組件的浮置閘極(floating gate)結(jié)構(gòu)。
雖然STI工藝有消除LOCOS工藝的鳥嘴部的優(yōu)點，而具有平坦的表面，但是該STI工藝亦有幾個缺點。第l圖為顯示現(xiàn)有的STI工藝期間，制造的半導體部分的橫剖視面的區(qū)塊圖。于基板12的隔離區(qū)18鄰近于作用區(qū)20已蝕刻有溝槽10，在該作用區(qū)20上沉積有一層多晶硅14。于該作用區(qū)20上的硅基板12形成溝槽10的側(cè)壁22。如圖中所示，現(xiàn)有的STI工藝造成于溝槽10具有尖銳的角部16。因為硅基板12和多晶硅14皆為可導電，由于出現(xiàn)了電場，則尖銳的角部16增加多晶硅14和硅基板12之間漏電(E)的機會，經(jīng)由基板角部16的尖銳性而增強電場。
現(xiàn)有用來圓角化溝槽角部16的方法，包括1)用雙重消耗(sacrificial)氧化作用，而執(zhí)行單一襯底氧化，或2)用單一犧牲氧化作用，而執(zhí)行雙重襯底氧化。然而，此二個方法皆未能充分圓角化溝槽角部16減少漏電而達到可接受的水準。
因此，需要有一種STI工藝可改善溝槽角部圓角化而充分防止基板的多晶硅和作用區(qū)之間的漏電。本發(fā)明可滿足此一需求。


第1圖為顯示于現(xiàn)有的STI工藝期間制造半導體裝置的一部分的橫剖面視圖的區(qū)塊圖。
第2圖為顯示依照本發(fā)明的一個實施例中STI間隔件工藝的流程圖。
第3A至3N圖為對應顯示于第2圖的步驟中基板的橫剖面視圖。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種于半導體制造期間執(zhí)行淺槽隔離以改善溝槽的角部圓角化的方法。本方法包括蝕刻溝槽進入硅基板作用區(qū)之間，并于該溝槽上執(zhí)行雙重襯底氧化工藝。本方法進一步包括于該作用區(qū)上執(zhí)行雙重犧牲氧化工藝(double sacrificial process)，其中該溝槽的角部可藉由此四個氧化工藝而實質(zhì)上形成圓角化。
依照本發(fā)明，溝槽角部可實質(zhì)地圓角化，而顯著減少基板的多晶硅和作用區(qū)之間的漏電，并增加半導體組件的性能。
具體實施例方式
本發(fā)明是關(guān)于在半導體組件制造期間執(zhí)行溝槽隔離的方法。下列所呈現(xiàn)的說明可使此技藝方面的一般技術(shù)人員制造并使用本發(fā)明，并提供作為專利申請的內(nèi)容和其說明書。對于較佳實施例的各種不同修飾和其中說明的一般原理和特征，對于此技藝方面的一般技術(shù)人員而言是容易明白的。因此，本發(fā)明并不欲受所示實施例的限制，反的，本發(fā)明將與按照其中所述原理和特征的最廣范圍相一致。
本發(fā)明提供執(zhí)行淺槽隔離的方法，以改善于半導體裝置中STI角部圓角化。于蝕刻淺槽進入基板后，工藝包括于STI填滿前，執(zhí)行雙重襯底氧化工藝。接著，執(zhí)行雙重犧牲氧化工藝，而得到改善的STI角部圓角化。
第2圖顯示依照本發(fā)明的一個實施例中STI間隔件工藝的流程圖。第3A至3G圖為對應于顯示于第2圖的步驟中基板的橫剖面視圖。
工藝開始于步驟50(第3A圖)，是藉由提供硅基板24一層焊墊氧化物26(SiO2)和譬如氮化硅層28的光罩材料，來界定于該基板24上的作用區(qū)30和隔離區(qū)32。然后，于步驟52(第3B圖)，使用氮化物28作為光罩而蝕刻溝槽34進入硅基板24。如圖中所示，該基板24的作用區(qū)30形成溝槽34的壁和角部35。
已形成該溝槽34后，于步驟54預先清理基板24，以于焊墊氧化物26上建立凹切(undercut)36，如第3C圖中所示。必需底切焊墊氧化物26而曝露該溝槽角部35以用于后續(xù)的圓角化步驟。于較佳實施例中，使用氫氟酸溶液(HF solution)于預先清洗，其中該底切36的量為所使用的氫氟酸時間的函數(shù)。于較佳實施例中，于該底切36上去除了大約100至300埃的焊墊氧化物26。
于預先清理后，于步驟56(第3D圖)，執(zhí)行第一襯底氧化作用，以在該溝槽34中生長薄層氧化物38。于較佳實施例中，使用攝式900至1100度的氧化作用溫度生長該氧化物38達大約100至300埃的厚度。如于此技藝中已知的，用來生長此氧化物的材料的一半是來自該硅基板24。因此，在此工藝中于溝槽34耗用了該基板24上50至100埃的厚度，于此圓化了溝槽角部35。
于步驟58(第3E圖)，完成第一襯底氧化作用后，執(zhí)行回浸漬以從溝槽34的表面去除氧化物38。去除該氧化物38后，于步驟60(第3F圖)，執(zhí)行第二襯底氧化作用，以使第二層的氧化物40再次生長在該溝槽34中。于較佳實施例中，該第二襯底氧化作用生長約100至500埃厚度的氧化物40，該第二襯底氧化作用生長的厚度要大于該第一襯底氧化作用生長的厚度。因此，于此工藝中于溝槽34中耗用了基板24上另外50至250埃的厚度，如此第二次圓化了該溝槽角部35。
于完成第二襯底氧化作用后，于步驟64藉由沉積譬如TEOS(原硅酸四乙脂)或HDP(高密度電漿)的隔離氧化物42在該基板24上而填滿溝槽34(第3H圖)。于沉積該隔離氧化物42后，于步驟66研磨回該隔離氧化物42，而使得于溝槽34中其頂面與氮化物光罩28近似水平(第3I圖)。然后于步驟68(第3J圖)剝除氮化物28以露出焊墊氧化物26。于剝除氮化物28后，于步驟70在該硅基板24的作用區(qū)30上，于此氧化該焊墊氧化物26的一小部分(例如，4至5埃)。
圖3K至3N為顯示填滿的溝槽34和于作用區(qū)30下硅基板24的部分放大橫剖面視圖。茲回頭參照第2圖和第3K至3N圖，于清洗過后，于步驟72(第3K圖)，執(zhí)行初次犧牲氧化作用，以在該硅基板24的作用區(qū)30上生長薄層的氧化物櫬底(liner)44。于較佳實施例中，使用攝式900至1000度的氧化作用溫度生長該氧化物44達大約50至150埃的厚度。因為用來生長此氧化物44的材料的一半是來自硅基板24，則于此工藝中約耗用了基板24上25至75埃的厚度，而第三次圓化了溝槽角部35。
于完成初次犧牲氧化作用后，于步驟74執(zhí)行回浸漬以去除該氧化物44。于較佳實施例中，回浸漬去除約200埃的材料，該去除的材料要稍微大于于初次氧化作用期間所生長的氧化物44的厚度。因此，回浸漬不僅去除了氧化物44，而且亦去除了充填材料42的一部分，如此曝露出用于第二次犧牲氧化作用的溝槽的角部，如第3I圖所示。
于去除該氧化物44之后，于步驟76(第3M圖)，執(zhí)行第二次犧牲氧化作用，以于硅基板24的作用區(qū)30上再生長第二層的氧化物46。于較佳實施例中，在與初次犧牲氧化作用一些相同的狀況下執(zhí)行第二次犧牲氧化作用。因此，于此工藝中耗用了基板24上另外50至75埃的厚度，而第四次圓化了溝槽角部35。
然后于步驟78進行一般的半導體制造，包括去除氧化物46、執(zhí)行植入、和在作用區(qū)30上圖案化至少一層多晶硅48層(第3N圖)。因為由于四個分別的角部圓角化工藝步驟，而已顯著地將溝槽角部35圓角化。本發(fā)明實質(zhì)地減少多晶硅48和基板24的作用區(qū)30之間的漏電，因此增加了半導體裝置的性能。
本發(fā)明揭示了執(zhí)行STI的方法，其中在各溝槽中執(zhí)行二個襯底氧化作用，接著執(zhí)行二個犧牲氧化作用。本發(fā)明已依照所示實施例而作了說明，然于此技藝方面的一般技術(shù)人員當可了解到該等實施例可作各種變化，而任何變化將仍在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。因此，可由此技藝方面的一般技術(shù)人員作許多的修飾而不偏離本發(fā)明所附申請專利范圍的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種在半導體制造期間執(zhí)行淺槽隔離的方法，該方法可改善溝槽角部的圓角化，該方法包括下列步驟(a)蝕刻溝槽(34)進入作用區(qū)(30)之間的硅基板(24)；(b)在該溝槽(34)上執(zhí)行雙重襯底氧化工藝(56)和(60)；以及(c)在該作用區(qū)(30)上執(zhí)行雙重犧牲氧化工藝(72)和(76)，其中該溝槽(34)的角部(35)由此四個氧化工藝的每一個而形成圓角化。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該硅基板(24)包括一層焊墊氧化物(26)和光罩材料(28)，該光罩材料(28)界定在該基板(24)上的作用區(qū)(30)和隔離區(qū)(32)，步驟(a)進一步包括步驟(i)在雙重襯底氧化作用之前預先清理該基板(24)，由此在該焊墊氧化物(26)上建立凹切以曝露該等溝槽角部(35)以用于其后的氧化工藝(72)和(76)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，步驟(a)進一步包括步驟(i)去除大約100至300埃的該焊墊氧化物(26)。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，步驟(b)進一步包括步驟(i)在該溝槽(34)上執(zhí)行第一襯底氧化工藝(56)，以在該溝槽(34)中生長第一層氧化物(38)；(ii)從該溝槽(34)移除該第一層氧化物(38)；以及(iii)在該溝槽(34)上執(zhí)行第二襯底氧化工藝(60)，以在該溝槽(34)中生長第二層氧化物(40)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，在步驟(c)之前，該方法進一步包括步驟在該基板(24)上沉積隔離氧化物(42)；研磨該隔離氧化物(42)，以使得該隔離氧化物(42)約與該光罩材料(28)水平；以及去除該光罩材料(28)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，進一步包括步驟在去除該光罩材料(28)后，在該基板(24)的作用區(qū)(30)上執(zhí)行標準的清洗。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，步驟(c)進一步包括步驟(i)在該基板(24)上執(zhí)行第一犧牲氧化工藝(72)，以在該基板(24)上生長第一層氧化物(44)；(ii)由該溝槽(34)移除該第一層氧化物(44)；以及(iii)在該基板(24)上執(zhí)行第二犧牲氧化工藝(76)，以在該基板(24)上生長第二層氧化物(40)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，進一步包括步驟(d)繼續(xù)所述制造工藝，包括在該基板(24)上于該作用區(qū)(30)中圖案化一層多晶硅，其中由于圓角化溝槽角部，而使得該多晶硅和該硅基板(24)之間的漏電實質(zhì)上減少。
9.一種在半導體制造期間執(zhí)行淺槽隔離的方法，該方法可改善溝槽角部的圓角化，該方法包括下列步驟(a)在硅基板(24)上具有一層焊墊氧化物(26)和光罩材料(28)，該光罩材料(28)界定在該基板(24)上的作用區(qū)(30)和隔離區(qū)(32)，蝕刻溝槽(34)進入該硅基板(24)的該隔離區(qū)(32)；(b)在該溝槽(34)上執(zhí)行第一襯底氧化工藝(56)，以在該溝槽(34)中生長第一層的氧化物(38)；(c)由該溝槽(34)移除該第一層的氧化物(38)；(d)在該溝槽(34)上執(zhí)行第二襯底氧化工藝(56)，以在該溝槽(34)中生長第二層的氧化物(40)；(e)移除該光罩材料(28)；(f)在該基板(24)上執(zhí)行第一犧牲氧化工藝(72)，以在該基板(24)上生長第一層氧化物(44)；(g)從該基板(24)上移除該第一層氧化物(44)；(h)在該基板(24)上執(zhí)行第二犧牲氧化工藝(76)，以在該基板(24)上生長第二層氧化物(46)；以及(i)從該基板(24)上移除該第二層氧化物(46)，其中該溝槽(34)的角部(35)由此四個氧化工藝的每一個形成圓角化。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，步驟(a)進一步包括步驟(i)在雙重襯底氧化作用之前預先清理該硅基板(24)，由此在該焊墊氧化物(26)上建立底切以曝露該等溝槽角部(35)以用于其后的氧化工藝。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，進一步包括步驟(i)繼續(xù)所述制造工藝，包括在該基板(24)上在作用區(qū)(30)中圖案化一層多晶硅，其中由于圓角化溝槽角部，而使得該多晶硅和該硅基板(24)之間的漏電實質(zhì)上減少。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，在執(zhí)行該第一犧牲氧化工藝(72)之前，該方法進一步包括步驟(a)在該基板(24)上沉積隔離氧化物(42)；以及(b)研磨回該隔離氧化物(42)，以使得該隔離氧化物(42)約與該光罩材料(28)水平。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，進一步包括步驟在去除該光罩材料(28)后，在該基板(24)的作用區(qū)(30)上執(zhí)行標準的清洗。
14.一種在半導體基板上的晶體管結(jié)構(gòu)，該基板在制造工藝階段具有隔離區(qū)和作用區(qū)(30)，包括形成在基板(24)的隔離區(qū)(32)上的溝槽(34)，該溝槽(34)具有由該基板(24)在該作用區(qū)(30)所形成的壁；沉積在該作用區(qū)(30)上的第一層多晶硅；以及實質(zhì)圓角化的溝槽角部(35)，是鄰近第一層的多晶硅，該多晶硅顯著地減少該多晶硅和該基板在作用區(qū)(30)之間的漏電，由此改進晶體管結(jié)構(gòu)的性能，其中是在制造工藝期間藉由在該溝槽(34)上形成雙重襯底氧化作用(56)和(60)，接著執(zhí)行雙重犧牲氧化工藝(72)和(76)，而形成該溝槽角部(35)。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種于半導體制造期間執(zhí)行淺槽隔離以改善溝槽的角部圓角化的方法。本方法包括蝕刻溝槽(34)進入作用區(qū)(30)之間的硅基板(24)，并在該溝槽(34)上執(zhí)行雙重襯底氧化工藝。本方法進一步包括于該作用區(qū)(30)上執(zhí)行雙重犧牲氧化工藝(72)和(76)，其中各溝槽(34)的角部(35)由此四個氧化工藝而實質(zhì)上形成圓角化。
文檔編號H01L21/76GK1610968SQ02826380
公開日2005年4月27日 申請日期2002年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月27日
發(fā)明者金恩順, 孫禹, 木下博元, 張國棟, H·K·沙奇, M·S·張 申請人:先進微裝置公司