專利名稱：半導(dǎo)體器件中形成器件隔離膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般性地涉及一種半導(dǎo)體器件中形成器件隔離膜的方法，更具體地講，涉及一種半導(dǎo)體器件中形成器件隔離膜的方法，其中在一單元區(qū)域中形成一相對(duì)較薄的側(cè)壁氧化膜，而在一周邊電路區(qū)域中形成一相對(duì)較厚的側(cè)壁氧化膜，以改善保持時(shí)間特征，防止熱載流子現(xiàn)象，并減小維持電流。
背景技術(shù)：
圖1a至1d為說(shuō)明依據(jù)一現(xiàn)有技術(shù)用以形成器件隔離膜的方法的橫截面圖。
參考圖1a，在具有一單元區(qū)域與一周邊電路區(qū)域的一半導(dǎo)體襯底10上依次形成一墊氧化物層20與一墊氮化物層30。將硬掩模層圖案40用作蝕刻掩模，蝕刻該墊氮化物層30、該墊氧化物層20及該半導(dǎo)體襯底10的預(yù)定區(qū)域以形成溝槽50。
參考圖1b，在該溝槽50的一表面上形成側(cè)壁氧化膜60。一般地，該單元區(qū)域與周邊電路區(qū)域中的側(cè)壁氧化膜60的厚度相同。
參考圖1c，在包括該溝槽50與該墊氮化物層30的半導(dǎo)體襯底10的整個(gè)表面上依次形成一襯墊氮化物膜70與一襯墊氧化物膜80。
參考圖1d，淀積一HDP氧化膜90以填滿該溝槽50。接下來(lái)，該HDP氧化膜90需經(jīng)受一CMP工序直至暴露該墊氮化物層30。然后移除該墊氮化物層30以形成半導(dǎo)體器件的器件隔離膜。
依據(jù)半導(dǎo)體器件中形成器件隔離膜的傳統(tǒng)方法，形成側(cè)壁氧化膜60是為了防止在半導(dǎo)體襯底與HDP氧化膜的界面上產(chǎn)生晶體缺陷。在隨后的熱處理中，該HDP氧化膜的體積膨脹，在半導(dǎo)體襯底上施加壓應(yīng)力，從而產(chǎn)生結(jié)泄漏電流。結(jié)果，使得半導(dǎo)體器件的數(shù)據(jù)保持時(shí)間特征劣化。
此外，形成于該HDP氧化膜與該半導(dǎo)體襯底之間的襯墊氮化物膜減小了施加于該半導(dǎo)體襯底的壓應(yīng)力并改善了數(shù)據(jù)保持時(shí)間特征。但是，該襯墊氮化物膜在該側(cè)壁氧化膜與該襯墊氮化物膜之間產(chǎn)生熱電子陷阱從而引起溝道縮短與熱載流子現(xiàn)象。結(jié)果，使得pMOS晶體管的泄漏電流特征退化而維持電流增大。泄漏電流造成的加熱現(xiàn)象在半導(dǎo)體器件中造成工作速度降低。
為解決以上問(wèn)題，在捕獲負(fù)電荷的溝道邊緣形成一柵極抽頭(gate tap)以防止溝道邊緣處的熱載流子效應(yīng)。然而，柵極抽頭減小了溝道的寬度。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種半導(dǎo)體器件中形成器件隔離膜的方法，其中在單元區(qū)域中形成相對(duì)較薄的側(cè)壁氧化膜，而在周邊電路區(qū)域中形成相對(duì)較厚的側(cè)壁氧化膜，以減小由襯墊氮化物膜施加于半導(dǎo)體襯底的應(yīng)力并改善半導(dǎo)體器件的保持時(shí)間特征。
此外，本發(fā)明的另一目的是，通過(guò)在周邊電路區(qū)域中形成厚的側(cè)壁氧化膜，防止在襯墊氮化物膜與側(cè)壁氧化膜的結(jié)區(qū)累積負(fù)電荷，從而防止在pMOS晶體管中因溝道縮短現(xiàn)象而產(chǎn)生的熱載流子效應(yīng)并減小維持電流。因此，改善半導(dǎo)體器件的特性。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，提供一種半導(dǎo)體器件中形成器件隔離膜的方法，該方法包括以下步驟(a)在具有單元區(qū)域與周邊電路區(qū)域的半導(dǎo)體襯底上依次形成墊氧化物層與墊氮化物層；(b)蝕刻該墊氮化物層、墊氧化物層以及半導(dǎo)體襯底的預(yù)定區(qū)域以形成溝槽；(c)在該溝槽的表面上形成側(cè)壁氧化膜；(d)蝕刻該單元區(qū)域中的側(cè)壁氧化膜的一預(yù)定厚度；(e)在包括溝槽與墊氮化物層的半導(dǎo)體襯底上形成襯墊氮化物膜與襯墊氧化物膜；(f)淀積一HDP氧化膜以填滿溝槽；(g)進(jìn)行平面化工序以暴露該墊氮化物層；以及(h)移除該墊氮化物層。


圖1a至1d為說(shuō)明半導(dǎo)體器件中形成器件隔離膜的傳統(tǒng)方法的橫截面圖。
圖2a至2f為說(shuō)明依據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中形成器件隔離膜的方法的橫截面圖。
圖中各元件符號(hào)說(shuō)明10、100半導(dǎo)體襯底20、110墊氧化物層30、120墊氮化物層40硬掩模層圖案50、135溝槽60、140側(cè)壁氧化膜70、170襯墊氮化物膜80、180襯墊氧化物膜90、190HDP氧化膜130、150光刻膠膜圖案具體實(shí)施方式
現(xiàn)在，將參考附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中形成器件隔離膜的方法。只要可能，在所有附圖中都使用相同的參考編號(hào)來(lái)指代相同或類似的部分。
參考圖2a，在具有一單元區(qū)域與一周邊電路區(qū)域(分別表示為‘A’與‘B’)的半導(dǎo)體襯底100上依次形成墊氧化物層110與墊氮化物層120。接下來(lái)，將一光刻膠膜圖案130用作蝕刻掩模來(lái)蝕刻該墊氮化物層120、墊氧化物層110及半導(dǎo)體襯底100的預(yù)定區(qū)域以形成溝槽135。然后移除該光刻膠膜圖案130。
參考圖2b，在該溝槽135的表面上形成側(cè)壁氧化膜140。優(yōu)選地，該側(cè)壁氧化膜140具有200至300范圍內(nèi)的厚度。
參考圖2c，形成暴露該單元區(qū)域A的光刻膠膜圖案150。然后，將該光刻膠膜圖案150用作蝕刻掩模來(lái)蝕刻該單元區(qū)域A中的側(cè)壁氧化膜140的預(yù)定厚度。優(yōu)選地，該側(cè)壁氧化膜140被蝕刻的預(yù)定厚度在100至150的范圍內(nèi)。該蝕刻工序可包括一濕法蝕刻工序。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，進(jìn)行一干法蝕刻工序與一濕法蝕刻工序的組合，以蝕刻該單元區(qū)域中的側(cè)壁氧化膜140。優(yōu)選地，由干法及濕法蝕刻工序來(lái)蝕刻的側(cè)壁氧化膜的厚度分別在50至80的范圍內(nèi)。
參考圖2e，在包括溝槽135與墊氮化物層120的半導(dǎo)體襯底的整個(gè)表面上依次形成襯墊氮化物膜170與襯墊氧化物膜180。優(yōu)選地，在800℃至900℃的溫度下形成該襯墊氮化物膜170與該襯墊氧化物膜180。
參考圖2f，淀積一HDP氧化膜190以填滿溝槽135，然后平面化該HDP氧化膜以暴露出墊氮化物層120。然后移除該墊氮化物層120以形成器件隔離膜190。
如上所述，依據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中形成器件隔離膜的方法，蝕刻單元區(qū)域中的側(cè)壁氧化膜，使得該側(cè)壁氧化膜的厚度小于周邊電路區(qū)域中的側(cè)壁氧化膜的厚度，以減小隨后工序中形成的襯墊氮化物膜施加到半導(dǎo)體襯底100的應(yīng)力，并改善半導(dǎo)體器件的保持時(shí)間特征。
同時(shí)，該方法還通過(guò)在周邊電路區(qū)域中形成厚側(cè)壁氧化膜防止了襯墊氮化物膜與側(cè)壁氧化膜的結(jié)區(qū)處的負(fù)電荷，從而防止PMOS晶體管中由溝道縮短現(xiàn)象導(dǎo)致的熱載流子效應(yīng)并減小維持電流。從而，改善了器件的特性。
由于可以若干形式來(lái)實(shí)施本發(fā)明而不脫離其精神或范圍，因此還應(yīng)理解，上述實(shí)施例并不受前面說(shuō)明中任何細(xì)節(jié)的限制。而應(yīng)如隨附權(quán)利要求中所定義的，對(duì)本發(fā)明作廣義解釋。屬于權(quán)利要求的界限范圍內(nèi)或此類界限范圍的等效物內(nèi)的所有變化及修改都將包括在隨附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件中形成器件隔離膜的方法，該方法包括以下步驟(a)在具有一單元區(qū)域與一周邊電路區(qū)域的一半導(dǎo)體襯底上依次形成一墊氧化物層與一墊氮化物層；(b)蝕刻所述墊氮化物層、墊氧化物層以及半導(dǎo)體襯底的一預(yù)定區(qū)域以形成一溝槽；(c)在所述溝槽的一表面上形成一側(cè)壁氧化膜；(d)蝕刻所述單元區(qū)域中的該側(cè)壁氧化膜的一預(yù)定厚度；(e)在包括所述溝槽與墊氮化物層的該半導(dǎo)體襯底上形成一襯墊氮化物膜與一襯墊氧化物膜；(f)淀積一HDP氧化膜以填滿所述溝槽；(g)進(jìn)行一平面化工序以暴露所述墊氮化物層；以及(h)移除所述墊氮化物層。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟(d)包括形成一光刻膠圖案以暴露所述單元區(qū)域；用所述光刻膠圖案作為一掩模蝕刻所述單元區(qū)域中該側(cè)壁氧化膜；以及移除所述光刻膠圖案。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述側(cè)壁氧化膜的厚度在200至300的范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟(d)包括一濕法蝕刻工序。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述單元區(qū)域中該側(cè)壁氧化膜在所述步驟(d)中受到蝕刻的預(yù)定厚度在100至150的范圍內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟(d)包括進(jìn)行一干法蝕刻工序以蝕刻所述側(cè)壁氧化膜；以及進(jìn)行一濕法蝕刻工序以蝕刻所述側(cè)壁膜，其中在所述干法及濕法蝕刻工序中蝕刻的所述側(cè)壁氧化膜的厚度分別處于50至80的范圍內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述襯墊氮化物膜與襯墊氧化物膜于800℃至900℃的溫度范圍內(nèi)形成。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種半導(dǎo)體器件中形成器件隔離膜的方法，該方法包括在具有一單元區(qū)域與一周邊電路區(qū)域的一半導(dǎo)體襯底上依次形成一墊氧化物層與一墊氮化物層；蝕刻該墊氮化物層、該墊氧化物層以及該半導(dǎo)體襯底的一預(yù)定區(qū)域以形成一溝槽；在該溝槽的一表面上形成一側(cè)壁氧化膜；蝕刻該單元區(qū)域中的該側(cè)壁氧化膜的一預(yù)定厚度；在包括該溝槽與該墊氮化物層的半導(dǎo)體襯底上形成一襯墊氮化物膜與一襯墊氧化物膜；淀積一HDP氧化膜以填滿該溝槽；進(jìn)行一平面化工序以暴露該墊氮化物層；以及移除該墊氮化物層。
文檔編號(hào)H01L21/822GK1716565SQ20041008178
公開日2006年1月4日 申請(qǐng)日期2004年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月30日
發(fā)明者崔亨錫, 魏寶靈 申請(qǐng)人:海力士半導(dǎo)體有限公司