專利名稱：動態(tài)隨機存取存儲器的淺溝隔離制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導體器件的制作方法，特別是涉及具有低漏電的動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)的淺溝隔離的制作方法。
技術(shù)背景如何有效降低器件漏電流以滿足不同領(lǐng)域的應(yīng)用一直是高端CMOS 制程開發(fā)所面臨的重大挑戰(zhàn)。對于動態(tài)隨機存取存儲器而言，其特定的工 作原理決定了器件漏電流的大小對數(shù)據(jù)存儲的時間至關(guān)重要，從而對最終 產(chǎn)品的品質(zhì)起到了決定性的作用。在半導體器件線寬日益縮小以滿足更快速度和更高集成度的發(fā)展趨勢下， 一些從前可以忽略不記的漏電流開始影響甚至主宰整個器件的漏電 表現(xiàn)，使得相同工藝下的漏電水平在線寬縮小的同時迅速提升。就動態(tài)隨 機存取存儲器而言，通常用刷新時間(Refresh time)或保持時間(Retention time)來衡量器件的漏電流大小對于同樣的產(chǎn)品設(shè)計和同樣的工藝流程， 在器件線寬為0.18微米時，保持時間為 250毫秒；當線寬縮小至0.13微 米后，保持時間僅 150毫秒，削弱程度超過50%。從制程的角度，很多因素都會引起漏電流的增加，據(jù)此對工藝參數(shù)做 出適當?shù)恼{(diào)整可以有效改善[1]減小由于制程所導致的節(jié)破壞(junction damage)，如接觸孔的過蝕刻(over etch) ; [2]減小可能引起節(jié)漏電流(junction leakage)增大的離子注入劑量，如調(diào)節(jié)閾值電壓的離子注入。 然而，上述方法的針對性很強，并不具備普遍性。除此以外，隔離溝槽的深度和形狀對于器件間的有效隔離以及低漏電 流有著不可忽視的作用。通常，為了確保后續(xù)高密度等離子體氧化硅的填 充能力，要求隔離溝槽與溝槽底部內(nèi)斜角不得大于85。， 一般情況下保持 在80~82° ，如圖1中4所示。當然這樣的選擇無疑以犧牲溝槽的電隔離 能力以及漏電流能力為代價。因此，我們應(yīng)結(jié)合現(xiàn)有的先進技術(shù)，針對目前的一些不足之處，開發(fā) 出更具普遍性的解決方案來滿足業(yè)界在動態(tài)隨機存取存儲器領(lǐng)域?qū)Φ吐?電器件的需求。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是對淺溝隔離工藝進行一系列改進以獲得 低漏電的器件。為此本發(fā)明提供一種用于具有低漏電的動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)技術(shù)的淺溝隔離的制作方法。本發(fā)明的用于動態(tài)隨機存取存儲器的淺溝隔離的制作方法，包括 提供一硅襯底；在該硅襯底上定義出有源區(qū)域，形成用于器件隔離的溝槽，其中，溝 槽側(cè)壁與溝槽底部以及有源區(qū)域表面的轉(zhuǎn)角保持光滑且圓潤，溝槽側(cè)壁與 溝槽底部內(nèi)斜角大于或等于85。；對溝槽側(cè)壁進行預前清洗，確保其表面無有機雜質(zhì)和自然氧化層；在溝槽側(cè)壁表面形成第一氧化硅薄襯；在第一氧化硅薄襯表面形成氮化硅薄襯；在氮化硅層上形成第二氧化硅薄襯；高溫退火；淀積高密度等離子氧化硅，形成淺溝隔離。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選在硅襯底上依次通過光刻和干法刻蝕工藝定義出有 源區(qū)域，形成用于器件隔離的溝槽，其中，優(yōu)選溝槽側(cè)壁與溝槽底部內(nèi)斜 角大于或等于85。 90° 。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選通過硫酸、氫氟酸等對溝槽側(cè)壁進行預前清洗，確 保其表面無有機雜質(zhì)和自然氧化層。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選通過常壓熱氧化的工藝在溝槽側(cè)壁表面生長形成第一 氧化硅薄襯，優(yōu)選第一氧化硅薄襯的厚度為90~110A。根據(jù)本發(fā)明，通過低壓化學氣相沉積的工藝在第一氧化硅薄襯表面沉積 形成氮化硅薄襯，優(yōu)選氮化硅薄襯的厚度為55~65A。根據(jù)本發(fā)明，通過低壓化學氣相沉積的工藝在氮化硅層上沉積形成第二 氧化硅薄襯，優(yōu)選第二氧化硅薄襯的厚度為90 110A。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選高溫退火溫度為1000 1200°C，退火時間為90 150分鐘。根據(jù)本發(fā)明，高密度等離子氧化硅采用化學氣相淀積方法形成。本發(fā)明的用于動態(tài)隨機存取存儲器的淺溝隔離的制作方法，通過精確 定義溝槽的輪廓，在確保后續(xù)高密度等離子體氧化硅的足夠填充能力的前 提下，最大化溝槽的電隔離能力及抑制漏電流能力；采用ONO型薄襯， 借助氮化硅致密的特性有效提升離子溢出的勢壘以及削弱轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力 集中；以高溫退火作為輔助，進一步釋放局部的應(yīng)力集中以及對晶格在干 法蝕刻過程中產(chǎn)生的缺陷的充分修復。綜合以上三個方面的改進，在不改 變其他制程工藝的前提下，能夠大幅降低了整個器件的漏電流水平，從而 使整個產(chǎn)品的保持時間(retention time)從~150毫秒提升至 300毫秒。增 幅高達100%。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的方法得到的溝槽的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本發(fā)明的方法得到的溝槽的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是表示現(xiàn)有技術(shù)的方法得到的動態(tài)隨機存取存儲器的失效位元數(shù) 對測試時間的曲線圖，其中，橫坐標表示測試時間，縱坐標表示失效位元 數(shù)。圖4是表示本發(fā)明的方法得到的動態(tài)隨機存取存儲器的失效位元數(shù)對 測試時間的曲線圖，其中，橫坐標表示測試時間，縱坐標表示失效位元數(shù)。附圖標記說明1 硅襯底2 溝槽3 氧化硅薄襯4 溝槽的內(nèi)斜角21 硅襯底22 溝槽23 第一氧化硅薄襯24 氮化硅薄襯25 第二氧化硅薄襯 26溝槽的內(nèi)斜角具體實施方式
下面通過實施例參照附圖對本發(fā)明進行較為詳細的介紹。按照常規(guī)工藝，在硅襯底21上首先依次借助常壓熱氧化的方法生成 墊氧化硅層90~110A，借助低壓化學氣相沉積形成墊氮化硅層700~900 A， 然后以有源區(qū)域掩模將有源區(qū)域的圖案轉(zhuǎn)移到光刻膠上，再以光刻膠為掩 模，分別以干式刻蝕法刻蝕墊氮化硅、墊氧化硅層以及硅襯底，將有源區(qū) 域圖案轉(zhuǎn)移到墊氮化硅層和墊氧化硅層，并去除光刻膠。干法刻蝕形成的溝槽22，其形成深度為2200 2800A，優(yōu)選為2500A; 該溝槽的內(nèi)斜角26為85~90° (即溝槽側(cè)壁與溝槽底部所成的斜角)，優(yōu) 選為87° 。這樣的角度能帶來最大化的電隔離能力及抑制漏電流能力。然后以常壓熱氧化的方法，在溝槽中形成第一氧化硅薄襯層23,厚度 為100A;再以低壓化學氣相沉積(LPCVD)的方法形成氮化硅薄襯層24， 厚度為60A;再以低壓化學氣相沉積的方法形成第二氧化硅薄襯層25，厚 度為100A，如圖2所示。這樣的ONO薄襯，尤其氮化硅薄襯，能夠有效 提升離子溢出的勢壘以及削弱轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中。然后進行高溫退火，溫度為1000 1200°C，優(yōu)選為110(TC，退火時間 為90~150分鐘，優(yōu)選為120分鐘。通過該退火能進一步釋放局部的應(yīng)力 集中以及對晶格在干法蝕刻過程中產(chǎn)生的缺陷的充分修復。以高密度等離子(HDP) CVD方法將氧化硅填充到溝槽中。再用化學 機械研磨(CMP)方法去除多余的氧化硅，形成淺溝隔離(STI)。因為采用了先進的高密度等離子制程，能夠完成高寬比大于4.5的溝 槽的填充能力。因此，即使提高溝槽的斜角，也可以確保沒有空洞的存在， 保證了溝槽中氧化硅的填充質(zhì)量以及最終的絕緣效果。圖3和圖4是現(xiàn)有技術(shù)的方法和本發(fā)明的方法的失效位元數(shù)對測試時 間(retention time)所作曲線的對比結(jié)果縱軸表示失效位元數(shù)(FBC:Failure Bit Count)，橫軸表示測試時間。隨著測試時間的增加，失效單元 的個數(shù)會逐漸上升。我們定義失效位元數(shù)達到32個的時間為保持時間 (retention time)。從圖中可以看出現(xiàn)有技術(shù)的方法得到的動態(tài)隨機存取 存儲器的保持時間是150毫秒，而在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)制程基礎(chǔ)上改進的本 發(fā)明的方法得到的動態(tài)隨機存取存儲器的保持時間可以達到300毫秒。雖然以上是通過具體實施方式
對本發(fā)明進行了較為詳細的說明，但這 些并構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思的前提下，還可以 有更多變化的實施方式。
權(quán)利要求
1.一種用于動態(tài)隨機存取存儲器的淺溝隔離的制作方法，包括提供一硅襯底；在該硅襯底上定義出有源區(qū)域，形成用于器件隔離的溝槽，其中，溝槽側(cè)壁與溝槽底部以及有源區(qū)域表面的轉(zhuǎn)角保持光滑且圓潤，溝槽側(cè)壁與溝槽底部內(nèi)斜角大于或等于85°；對溝槽側(cè)壁進行預前清洗，確保其表面無有機雜質(zhì)和自然氧化層；在溝槽側(cè)壁表面形成第一氧化硅薄襯；在第一氧化硅薄襯表面形成氮化硅薄襯；在氮化硅層上形成第二氧化硅薄襯；高溫退火；淀積高密度等離子氧化硅，形成淺溝隔離。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于動態(tài)隨機存取存儲器的淺溝隔離的制作 方法，其特征在于，通過光刻和干法刻蝕工藝定義有源區(qū)域。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于動態(tài)隨機存取存儲器的淺溝隔離的制作 方法，其特征在于，用硫酸、氫氟酸進行所述預清洗。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于動態(tài)隨機存取存儲器的淺溝隔離的制作 方法，其特征在于，通過常壓熱氧化的工藝形成所述第一氧化硅薄襯。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于動態(tài)隨機存取存儲器的淺溝隔離的制作 方法，其特征在于，通過低壓化學氣相沉積的工藝形成氮化硅薄襯。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于動態(tài)隨機存取存儲器的淺溝隔離的制作 方法，其特征在于，通過低壓化學氣相沉積的工藝形成第二氧化硅薄襯。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于動態(tài)隨機存取存儲器的淺溝隔離的制作 方法，其特征在于，所述的溝槽側(cè)壁與溝槽底部內(nèi)斜角為85~90° 。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的用于動態(tài)隨機存取存儲器的淺溝隔離的 制作方法，其特征在于，所述的第一氧化硅薄襯的厚度為90 110A。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的用于動態(tài)隨機存取存儲器的淺溝隔離的 制作方法，其特征在于，所述的氮化硅薄襯的厚度為55 65A。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的用于動態(tài)隨機存取存儲器的淺溝隔離的制作方法，其特征在于，所述的第二氧化硅薄襯的厚度為90 110A。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于動態(tài)隨機存取存儲器的淺溝隔離的制作方法，其特征在于，所述的高溫退火溫度為1000 1200°C，退火時間為 90~150分鐘。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于動態(tài)隨機存取存儲器的淺溝隔離的制 作方法，其特征在于，所述的高密度等離子氧化硅采用化學氣相淀積方法 形成。
全文摘要
一種用于動態(tài)隨機存取存儲器的淺溝隔離的制作方法，包括在硅襯底上形成有源區(qū)域和溝槽，該溝槽的斜角為85°以上；在溝槽中形成第一氧化硅薄襯；在第一氧化硅薄襯上形成氮化硅薄襯；在氮化硅層上形成第二氧化硅薄襯；高溫退火；淀積高密度等離子氧化硅。通過該方法可以在原有的基礎(chǔ)制程基礎(chǔ)上降低動態(tài)隨機存取存儲器的漏電量，從而提高保持時間(Retention time)。
文檔編號H01L21/70GK101325170SQ20071004207
公開日2008年12月17日 申請日期2007年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月15日
發(fā)明者維 周 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司