專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在淺槽隔離(STI)結(jié)構(gòu)中具有雙重柵絕緣膜的半導(dǎo)體器件以及該半導(dǎo)體器件的制造方法。
背景技術(shù)：
在STI結(jié)構(gòu)中具有雙重柵絕緣膜的半導(dǎo)體器件的常規(guī)制造方法中，當(dāng)形成了STI、具有較大厚度的柵絕緣膜(厚柵絕緣膜)以及具有較小厚度的柵絕緣膜(薄柵絕緣膜)時(shí)，是在形成所述STI之后，形成所述薄柵絕緣膜和厚柵絕緣膜的(參見(jiàn)例如，日本專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)第2003-60025號(hào))。
制造在STI結(jié)構(gòu)中具有雙重柵絕緣膜的半導(dǎo)體器件的相關(guān)方法的例子包括如下步驟首先，在硅襯底101上形成熱氧化膜102；形成氮化膜103；在形成光致抗蝕劑(未示出)之后，通過(guò)使用所述光致抗蝕劑作為掩模，從而在STI形成區(qū)域110中對(duì)氮化膜103和熱氧化膜102進(jìn)行蝕刻；去除所述光致抗蝕劑；以及通過(guò)使用所述氮化膜103作為掩模對(duì)所述硅襯底101進(jìn)行蝕刻，從而形成具有預(yù)定深度的溝槽101a(參見(jiàn)圖5A)。接著，要作為STI的CVD(化學(xué)氣相淀積)氧化膜104被淀積在所述襯底上，由此在圖5A的溝槽101a中嵌入CVD氧化膜104(參見(jiàn)圖5B)。接下來(lái)，使用氮化膜103作為阻擋層，通過(guò)CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)方法對(duì)所述CVD氧化膜104進(jìn)行平坦化處理(參見(jiàn)圖5C)。此后，蝕刻圖5C的氮化膜103，以及隨后蝕刻圖5C的熱氧化膜102(參見(jiàn)圖5D)。接下來(lái)，形成了作為厚柵絕緣膜的第二熱氧化膜105(參見(jiàn)圖5E)。接下來(lái)，在襯底的厚柵絕緣膜形成區(qū)域120和STI形成區(qū)域110上形成了光致抗蝕劑107，以及通過(guò)使用所述光致抗蝕劑107作為掩模對(duì)薄柵絕緣膜形成區(qū)域130的第二熱氧化膜105進(jìn)行蝕刻(參見(jiàn)圖5F)。隨后，在去除圖5F的光致抗蝕劑107之后，形成了要作為薄柵絕緣膜的第三熱氧化膜106，所述薄柵絕緣膜比所述厚柵絕緣膜(第二熱氧化膜105)薄(參見(jiàn)圖5G)。至此，可以獲得具有STI結(jié)構(gòu)以及雙重柵絕緣膜的半導(dǎo)體器件。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在上述制造半導(dǎo)體器件的常規(guī)方法中，形成了這樣的部分在STI 104和厚柵絕緣膜105之間的邊界附近的厚柵絕緣膜105不夠厚(參見(jiàn)，圖6A)。這是由于熱氧化速率隨平面方位而變化，以及應(yīng)力集中在STI 104和厚柵絕緣膜105之間的邊界部分，從而導(dǎo)致厚柵絕緣膜105變薄。因此，在厚柵絕緣膜105中局部地產(chǎn)生了電場(chǎng)集中，導(dǎo)致厚柵絕緣膜105耐壓性降低。
此外，由于熱氧化膜和CVD氧化膜的蝕刻速率的差異，在薄柵絕緣膜106和STI 104之間的邊界附近的STI 104上形成了比薄柵絕緣膜106表面低的凹陷部分104a，由此導(dǎo)致了這樣的缺點(diǎn)形成在薄柵絕緣膜106上的柵極(未示出)組分(例如，多晶硅)的殘留物仍然殘留在所述凹陷部分104a上(參見(jiàn)，圖6B)。因此，所述柵極組分的殘留物可能導(dǎo)致故障性的漏電。
在本發(fā)明的第一方面中，涉及一種在STI結(jié)構(gòu)中具有雙重柵絕緣膜的半導(dǎo)體器件的制造方法，所述方法的特征在于包括如下步驟在半導(dǎo)體襯底的柵形成區(qū)域的周?chē)纬蓽喜?；在所述溝槽中嵌入絕緣體并同時(shí)在柵形成區(qū)域上形成所述絕緣體；以及通過(guò)去除所述絕緣體從而在所述溝槽中形成器件隔離區(qū)，并同時(shí)在所述柵形成區(qū)域上形成柵絕緣膜。
在本發(fā)明的第二方面中，涉及在STI結(jié)構(gòu)中具有雙重柵絕緣膜的半導(dǎo)體器件的制造方法，所述方法的特征在于包括如下步驟在硅襯底的厚柵絕緣膜形成區(qū)域中選擇性地蝕刻氮化膜和第一熱氧化膜，其中在硅襯底上與氮化膜一起形成第一熱氧化膜，所述氮化膜形成在第一熱氧化膜上，以及其中在所述STI形成區(qū)域中形成預(yù)定深度的溝槽；通過(guò)CVD方法在溝槽和厚柵絕緣膜形成區(qū)域中嵌入第二熱氧化膜；以及在除了STI形成區(qū)域和厚柵絕緣膜形成區(qū)域之外的區(qū)域中，使用所述氮化膜作為阻擋層通過(guò)CMP方法平坦化第二熱氧化膜。
本發(fā)明的第三方面，涉及在STI結(jié)構(gòu)中具有雙重柵絕緣膜的半導(dǎo)體器件的制造方法，所述方法的特征在于包括如下步驟在硅襯底的薄柵絕緣膜形成區(qū)域上形成光致抗蝕劑，在所述薄柵絕緣膜形成區(qū)域上與氮化膜一起形成熱氧化膜，所述氮化膜形成在熱氧化膜上，以及在STI形成區(qū)域中形成具有預(yù)定深度的溝槽，并隨后通過(guò)使用光致抗蝕劑作為掩模選擇性地蝕刻厚柵絕緣膜形成區(qū)域的氮化膜，并隨后在去除所述光致抗蝕劑之后，通過(guò)使用薄柵絕緣膜形成區(qū)域的氮化膜作為掩模，選擇性地對(duì)厚柵絕緣膜形成區(qū)域的熱氧化膜進(jìn)行蝕刻；在所述溝槽和所述厚柵絕緣膜形成區(qū)域中嵌入CVD氧化膜；以及使用薄柵絕緣膜形成區(qū)域的氮化膜作為阻擋層，通過(guò)CMP方法平坦化所述CVD氧化膜。
本發(fā)明的第四方面，在STI結(jié)構(gòu)中具有雙重柵絕緣膜的半導(dǎo)體器件中，所述半導(dǎo)體器件的特征在于包括在STI形成區(qū)域中具有溝槽的硅襯底；形成在硅襯底上的各溝槽和厚柵絕緣膜形成區(qū)域中的CVD氧化膜；以及形成在硅襯底上的薄柵絕緣膜形成區(qū)域的熱氧化膜，并且該熱氧化膜的厚度小于所述CVD氧化膜的厚度。所述CVD氧化膜在所述熱氧化膜的附近具有一肩部，該肩部位于比所述熱氧化膜的表面高的位置。
根據(jù)本發(fā)明第1到4方面中所描述的內(nèi)容，由于STI和厚柵絕緣膜由相同材料構(gòu)成并一體成型，因此在所述STI和所述厚柵絕緣膜之間不存在邊界，由此厚柵絕緣膜的厚度變得均勻。因此，不會(huì)由于電場(chǎng)集中而導(dǎo)致故障性的漏電，以及可以形成優(yōu)質(zhì)的厚柵絕緣膜。
根據(jù)本發(fā)明，在薄柵絕緣膜形成區(qū)域中，由于不采用熱氧化來(lái)形成厚柵絕緣膜，因此很難在STI中產(chǎn)生凹陷部分，并且可以防止出現(xiàn)柵組分的殘留物。


圖1A到1H示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件制造方法的部分工藝的剖面圖；圖2A和2B示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的放大示意剖面圖，其中2A示出了厚柵絕緣膜形成區(qū)域，而2B示出了STI形成區(qū)域；圖3A和3B示出了在形成根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的柵極之前的示意性結(jié)構(gòu)，其中3A是平面圖而3B是剖視圖；圖4A和4B示出了在形成根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的柵極之后的示意性結(jié)構(gòu)，其中4A是平面圖而4B是剖視圖；圖5A到5G示意性地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)制造半導(dǎo)體器件的方法的部分工藝的剖面圖；圖6A和6B示出了根據(jù)常規(guī)例子的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的放大示意剖面圖，其中6A示出了厚柵絕緣膜形成區(qū)域，而6B示出了薄柵絕緣膜形成區(qū)域。
具體實(shí)施例方式
將通過(guò)參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法。圖1A到1H示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件制造方法的部分工藝的剖面圖；圖2A和2B示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的放大示意剖面圖，其中2A示出了厚柵絕緣膜形成區(qū)域而2B示出了STI形成區(qū)域。應(yīng)當(dāng)指出的是，圖1A到2B所示的半導(dǎo)體器件不是完成的產(chǎn)品而是正在加工中的產(chǎn)品。
所述半導(dǎo)體器件的制造方法包括如下步驟首先，在硅襯底1(半導(dǎo)體襯底)上形成熱氧化膜2；形成氮化膜3；在形成光致抗蝕劑(未示出)之后，通過(guò)使用所述光致抗蝕劑作為掩模，從而在STI形成區(qū)域(器件隔離區(qū))10中對(duì)氮化膜3和熱氧化膜2進(jìn)行蝕刻；去除所述光致抗蝕劑；以及通過(guò)使用所述氮化膜3作為掩模，對(duì)所述硅襯底1進(jìn)行蝕刻，從而形成具有預(yù)定深度的溝槽1a，(參見(jiàn)圖1A)。
接下來(lái)，在厚柵絕緣膜形成區(qū)域20和STI形成區(qū)域10之外的區(qū)域(薄柵絕緣膜形成區(qū)域30)上形成光致抗蝕劑6，以及通過(guò)使用所述光致抗蝕劑6作為掩模選擇性地蝕刻氮化膜3(參見(jiàn)圖1B)。應(yīng)當(dāng)注意到，在這個(gè)階段，保留了薄柵絕緣膜形成區(qū)域30的氮化膜3。
此后，在去除圖1B的光致抗蝕劑6之后，通過(guò)使用薄柵絕緣膜形成區(qū)域30的氮化膜3作為掩模，選擇性地對(duì)熱氧化膜2進(jìn)行蝕刻(參見(jiàn)圖1C)。
接著，要作為STI和厚柵絕緣膜(絕緣體)的CVD氧化膜4被淀積在襯底上，并且嵌入到圖1C的溝槽1a和厚柵絕緣膜形成區(qū)域20中(參見(jiàn)圖1D)。這里，對(duì)于CVD氧化膜4來(lái)說(shuō)，可以使用例如高密度等離子(HDP)CVD氧化膜和高溫氧化物(HTO)CVD膜。
接下來(lái)，使用氮化膜3作為阻擋層，通過(guò)CMP方法對(duì)所述CVD氧化膜4進(jìn)行平坦化(參見(jiàn)圖1E)。
隨后，選擇性地蝕刻圖1E的氮化膜3(參見(jiàn)圖1F)。
接著，在CVD氧化膜4(厚柵絕緣膜形成區(qū)域20和STI形成區(qū)域10)上形成光致抗蝕劑7，并通過(guò)使用光致抗蝕劑7作為掩模對(duì)圖1E的熱氧化膜2進(jìn)行蝕刻(參見(jiàn)圖1G)。
然后，在去除圖1G的光致抗蝕劑7之后，形成作為薄柵絕緣膜的第二熱氧化膜5(參見(jiàn)圖1H)。此處，將第二熱氧化膜5的厚度設(shè)置為小于厚柵絕緣膜形成區(qū)域20的CVD氧化膜4的厚度。由此，可以獲得具有STI結(jié)構(gòu)和雙重柵絕緣膜的半導(dǎo)體器件(參見(jiàn)圖3A和3B)。在那之后，在不對(duì)厚柵絕緣膜形成區(qū)域20的CVD氧化膜4進(jìn)行構(gòu)圖的情況下，在厚柵絕緣膜形成區(qū)域20(的CVD氧化膜4)和薄柵絕緣膜形成區(qū)域30(的第二熱氧化膜5)上的柵形成區(qū)域中形成由多晶硅構(gòu)成的柵極8a和8b(參見(jiàn)圖4A和4B)。
根據(jù)第一實(shí)施例，如果在形成STI的時(shí)候，通過(guò)CVD氧化膜4同時(shí)形成厚柵絕緣膜和STI(參見(jiàn)圖1D和1E)，則由于STI和厚柵絕緣膜由CVD氧化膜4的相同材料構(gòu)成并一體成型，因此在所述STI和厚柵絕緣膜之間不會(huì)出現(xiàn)邊界，因而如圖2A所示，不會(huì)導(dǎo)致所述厚柵絕緣膜的形狀的惡化(在與STI邊界附近處變薄)。換言之，厚柵絕緣膜形成區(qū)域20的CVD氧化膜4的厚度變得均勻，并且不會(huì)出現(xiàn)由于電場(chǎng)集中而引起的故障性的漏電，因此可以形成優(yōu)質(zhì)的厚柵絕緣膜。
此外，在薄柵絕緣膜形成區(qū)域30中，由于在形成薄柵絕緣膜5之前僅僅蝕刻熱氧化膜2(參見(jiàn)圖1F)(即，不進(jìn)行熱氧化而形成厚柵絕緣膜)，因此蝕刻熱氧化膜的量與常規(guī)技術(shù)的蝕刻量相比要小。因此，很難出現(xiàn)凹陷，即，在如圖1B所示的CVD氧化膜4上的圖6B的凹陷部分104a(即，僅僅在STI 4上的高于薄柵絕緣膜5的表面的位置處形成肩部4a)，從而可以防止出現(xiàn)柵組分的殘留物。
盡管已經(jīng)參考特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是這些描述不應(yīng)被解釋為具有限制意義。當(dāng)參考了本發(fā)明的說(shuō)明后，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識(shí)到所公開(kāi)的實(shí)施例的各種變化。因此，應(yīng)當(dāng)可以預(yù)見(jiàn)，所附的權(quán)利要求書(shū)將覆蓋落入本發(fā)明實(shí)際保護(hù)范圍的任何變化或?qū)嵤├?br> 權(quán)利要求
1.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括在半導(dǎo)體襯底的柵形成區(qū)域的周?chē)纬蓽喜?；在所述溝槽中嵌入絕緣體，以及同時(shí)在所述柵形成區(qū)域上形成所述絕緣體；通過(guò)去除所述絕緣體，在所述溝槽中形成器件隔離區(qū)，以及在柵形成區(qū)域上形成柵絕緣膜。
2.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括在半導(dǎo)體襯底的第一柵絕緣膜形成區(qū)域中，選擇性地蝕刻氮化膜和第一熱氧化膜，以便在STI形成區(qū)域中形成溝槽，其中在所述半導(dǎo)體襯底上與所述氮化膜一起形成所述第一熱氧化膜，所述氮化膜形成在所述第一熱氧化膜上；通過(guò)化學(xué)氣相淀積(CVD)方法，在所述溝槽和所述第一柵絕緣膜形成區(qū)域中形成第二熱氧化膜；以及在除了所述STI形成區(qū)域和第一柵絕緣膜形成區(qū)域之外的區(qū)域中，使用所述氮化膜作為阻擋層，通過(guò)化學(xué)和機(jī)械拋光方法(CMP)對(duì)第二熱氧化膜進(jìn)行平坦化處理。
3.如權(quán)利要求2的方法，進(jìn)一步包括在除了所述STI形成區(qū)域和第一柵絕緣膜形成區(qū)域之外的區(qū)域中，選擇性地蝕刻所述氮化膜和第一熱氧化膜；以及在除了所述STI形成區(qū)域和第一柵絕緣膜形成區(qū)域之外的區(qū)域中形成第三氧化膜，該第三氧化膜的厚度比所述第二氧化膜的厚度薄。
4.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括在半導(dǎo)體襯底的第一柵絕緣膜形成區(qū)域上形成光致抗蝕劑，其中在所述半導(dǎo)體襯底上，在熱氧化膜上形成氮化膜，并且在所述半導(dǎo)體襯底中，在STI形成區(qū)域中形成溝槽；通過(guò)使用光致抗蝕劑作為掩模，對(duì)第一柵絕緣膜形成區(qū)域的氮化膜進(jìn)行蝕刻；在去除所述光致抗蝕劑之后，通過(guò)使用第二柵絕緣膜形成區(qū)域的氮化膜作為掩膜，選擇性地蝕刻所述第一柵絕緣膜形成區(qū)域的熱氧化膜；在所述溝槽和第一柵絕緣膜形成區(qū)域中形成CVD氧化膜；以及通過(guò)CMP方法，利用第二柵絕緣膜形成區(qū)域的氮化膜作為阻擋層，對(duì)所述CVD氧化膜進(jìn)行平坦化處理。
5.如權(quán)利要求4的方法，進(jìn)一步包括選擇性地蝕刻所述第二柵絕緣膜形成區(qū)域的氮化膜；在所述CVD氧化膜的所述第一柵絕緣膜形成區(qū)域和所述STI形成區(qū)域上形成第二光致抗蝕劑；通過(guò)使用所述第二光致抗蝕劑作為掩模，蝕刻所述第二柵絕緣膜形成區(qū)域的熱氧化膜；以及在去除所述第二光致抗蝕劑之后，在第二柵絕緣膜形成區(qū)域中，形成第二熱氧化膜，所述第二熱氧化膜的厚度小于所述第一柵絕緣膜形成區(qū)域的CVD氧化膜所具有的厚度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件的制造方法，所述方法包括如下步驟在硅襯底的厚柵絕緣膜形成區(qū)域中選擇性地蝕刻氮化膜和熱氧化膜，其中在所述硅襯底上，與氮化膜一起形成熱氧化膜，所述氮化膜形成在熱氧化膜上，以及其中在所述STI形成區(qū)域中形成具有預(yù)定深度的溝槽；通過(guò)CVD方法在溝槽和厚柵絕緣膜形成區(qū)域中嵌入CVD氧化膜；以及在除了STI形成區(qū)域和厚柵絕緣膜形成區(qū)域之外的區(qū)域中，使用所述氮化膜作為阻擋層通過(guò)CMP方法對(duì)CVD氧化膜進(jìn)行平坦化處理。
文檔編號(hào)H01L21/762GK1848408SQ20061005914
公開(kāi)日2006年10月18日 申請(qǐng)日期2006年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月15日
發(fā)明者吉田浩泰 申請(qǐng)人:恩益禧電子股份有限公司