專利名稱：形成淺槽隔離區(qū)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種集成電路，特別是涉及一種形成淺槽(或稱淺溝渠) 隔離區(qū)的結(jié)構(gòu)及其制造方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代集成電路是形成在半導(dǎo)體基材表面，其中半導(dǎo)體基材多為硅基 材。個別的半導(dǎo)體基材表面上形成隔離結(jié)構(gòu)，而半導(dǎo)體元件藉由隔離結(jié)構(gòu)
彼此隔離包括場氧化層及淺槽隔離(shallow trench isolation; STI )區(qū)。
場氧化層通常利用區(qū)域硅氧化(local oxidation of silicon; LOCOS) 法形成。典型的形成工藝包括在硅基材上毯覆式形成掩膜，接著對此掩膜 進行圖案化步驟，以暴露出下方硅基材多個特定區(qū)域。之后，在含氧環(huán)境 中進行熱氧化步驟，以氧化硅基材的上述暴露區(qū)域。然后，移除掩膜。
隨著集成電路的尺寸逐漸縮小，越來越多使用淺槽隔離區(qū)作為隔離結(jié) 構(gòu)。傳統(tǒng)上，淺槽隔離區(qū)通常利用以下二種方法之一形成，其一為高密度 等離子體化學(xué)氣相沉積 (high-density plasma chemical vapor ^position; HDP CVD )法，而另 一為用于填溝的高深寬比步驟(high aspect-ratio process; HARP )。高密度等離子體化學(xué)氣相襯即可用于填入 深寬比小于約6. 0的溝且不產(chǎn)生空洞。高深寬比步驟可用于填入深寬比小于 約7. 0的溝且不產(chǎn)生空洞。
圖l及圖2是說明形成淺槽隔離區(qū)的中間階段。首先，在基材10內(nèi)例 如藉由蝕刻步驟形成淺槽隔離開口。淺槽隔離開口的深寬比等于深度D1比 上寬度W1。隨著集成電路逐漸縮小尺寸，深寬比也越來越大。就40奈米以 下的技術(shù)而言，深寬比越來越大，有時甚至遠大于7. 0。填入開口中的是氧 化物12, —般以氧化硅為較佳， 一直填到氧化物12上表面高于硅基材10 的上表面。
深寬比增加也引起一些問題。請參照圖1，在填入淺槽隔離開口時，高 深寬比會不利于氧化硅填入槽而導(dǎo)致空洞14的形成，其中空洞14是氧化 物12的上部區(qū)域過早密封的結(jié)果。在經(jīng)過化學(xué)機械研磨(chemical mechanical polish; CMP )步驟移除過多的氧化物12后，STI區(qū)16留在開 口中，如圖2所示。在CMP之后很可能就暴露出空洞14。在后續(xù)工藝步驟 中，開口中會填入導(dǎo)體材料，例如復(fù)晶硅，導(dǎo)致集成電路在某些情況下產(chǎn) 生橋接(bridging)甚至短路的情形。
4當(dāng)深寬比較高時，即使沒有形成空洞，利用高深寬比步驟形成的淺槽 隔離區(qū)的中間部分(縫隙)往往較弱。
一般而言，這是由于淺槽隔離區(qū)的
乙基端(C2H5 terminals)不活化所致。由于藉由高深寬比步驟形成的氧化 物是高度共形的，因此側(cè)壁部分最后彼此相接合形成例如圖1及圖2縫隙 15的縫隙。即使側(cè)壁部分有物理上的接觸，由于有不活化的乙基端，只能 形成極少數(shù)的鍵結(jié)。因此，縫隙處的機械強度較弱。此些縫隙會因化學(xué)機 械研磨步驟或之后酸液清洗工藝而受損形成空洞。當(dāng)深寬比進而增加至7. 0 以上時，即使利用高深寬比步驟也會開始出現(xiàn)空洞。據(jù)此，現(xiàn)有的填溝技 術(shù)僅能填入深寬比小于7. 0的溝且無空洞或無細微縫隙。
美國專利公告號第7， 033， 945號專利教示一種形成淺槽隔離開口的方 法，其步驟包括將硼硅酸玻璃(borosilicate glass; BSG )部分填入淺槽 隔開口中，進行再熱流(reflow)步驟使硼硅酸玻璃再成形，在氪氟酸中進 行濕蝕刻步驟，以及進行第二填入步驟以完全填滿淺槽隔離開口 。然而，上 述步驟不僅需要付出額外成本進行硼硅酸玻璃的再熱流步驟，而且也會降 低產(chǎn)量。再則，硼硅酸玻璃有硼污染及品質(zhì)較差的問題，對電性有很大的 影響。故而亟需新的填溝方法。
由此可見，上述現(xiàn)有的形成淺槽隔離區(qū)的方法，顯然仍存在有不便與 缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決上述存在的問題，相關(guān)廠商莫不 費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設(shè)計被發(fā)展完成，而 一般又沒有適切的方法能夠解決上述問題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的 問題。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種新的形成淺槽隔離區(qū)的方法，實屬當(dāng)前重要研 發(fā)課題之一，亦成為當(dāng)前業(yè)界極需改進的目標。
有鑒于上述現(xiàn)有的形成淺槽隔離區(qū)的方法存在的缺陷，本發(fā)明人基于 從事此類產(chǎn)品設(shè)計制造多年豐富的實務(wù)經(jīng)驗及專業(yè)知識，并配合學(xué)理的運 用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新的形成淺槽隔離區(qū)的方法，能夠 改進一般現(xiàn)有的形成淺槽隔離區(qū)的方法，使其更具有實用性。經(jīng)過不斷的 研究、設(shè)計，并經(jīng)反復(fù)試作及改進后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實用價值的本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的形成淺槽隔離區(qū)的方法存在的缺陷，而 提供一種新的形成淺槽隔離區(qū)的方法，所要解決的技術(shù)問題是使其淺槽隔 離區(qū)的深寬比大于7. 0且無空洞及/或縫隙，非常適于實用。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是釆用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù) 本發(fā)明提出的一種形成淺槽隔離區(qū)的方法，其包括以下步驟提供一半導(dǎo) 體基材，其中該半導(dǎo)體基材至少包含一上表面；形成一開口，其中該開口 從該上表面延伸至該半導(dǎo)體基材中；進行一共形沉積步驟，以利用一介電
5材料填入該開口中；對該介電材料進行一第一處理步驟，其中該第一處理
步驟提供一能量足以破壞該介電材料的多個鍵結(jié)；以及對該介電材料進行 一蒸汽退火步驟。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。
前述的形成淺槽隔離區(qū)的方法，其中所述的第 一處理步驟至少包含將 惰性氣體或氧氣才直入該介電材料中。
前述的形成淺槽隔離區(qū)的方法，其中所述的第 一 處理步驟至少包含利 用波長大于250奈米的紫外光進行照射。
前述的形成淺槽隔離區(qū)的方法，其中所述的填入該介電材料的步驟在 該介電材料中產(chǎn)生 一縫隙，且其中該第 一處理步驟至少包含進行一植入步 驟，使深度深于該縫隙的一底部、并窄于該開口的一底表面。
前述的形成淺槽隔離區(qū)的方法，其中所述的共形沉積步驟是一 高深寬 比步驟，該開口的深寬比大于7。
前述的形成淺槽隔離區(qū)的方法，其還至少包含在該蒸汽退火步驟之 后，進行一干式退火步驟。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。依據(jù)本 發(fā)明提出的一種形成淺槽隔離區(qū)的方法，其包括以下步驟提供一半導(dǎo)體 基材，其中該半導(dǎo)體基材至少包含一上表面；形成一開口，其中該開口從 該上表面延伸至該半導(dǎo)體基材中；在該開口中形成一襯底氧化層；進行一 高深寬比步驟以將氧化硅填入該開口的至少一部分，其中該氧化硅設(shè)于該 襯底氧化層上；對該氧化硅進行一第一處理步驟，其中該第一處理步驟提 供一能量足以破壞該氧化硅的多個碳-氧鍵結(jié)；進行一蒸汽退火步驟；在該 蒸汽退火步驟之后，進行一干式退火步驟；以及在該第一處理步驟之后，進 行一平坦化步驟。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。
前述的形成淺槽隔離區(qū)的方法，其中所述的第一處理步驟至少包含利 用波長短于25 0奈米的紫外光進行照射或利用電子束進行照射。
前述的形成淺槽隔離區(qū)的方法，其中所述的第 一處理步驟至少包含利 用一氣體進行一植入步驟，而該氣體是選自于由氧氣、氮氣、氬氣及上述 組合所組成的氣體組中選擇的 一種氣體。
前述的形成淺槽隔離區(qū)的方法，其中所述的高深寬比步驟在該氧化物 及該襯底氧化層之一 中間部分產(chǎn)生 一縫隙，且其中該第 一處理步驟至少包 含利用多種元素進行一植入步驟，使深度低于該縫隙的一底部、并高于該 開口的一底表面。
前述的形成淺槽隔離區(qū)的方法，其還至少包含在該第一處理步驟之 后，將一額外介電材料填入該開口中且設(shè)于該介電材料上；以及在該蒸汽退火步驟之前，進行一第二處理步驟，其中該第二處理步驟提供一額外能 量以破壞該額外介電材料的多個碳-氧鍵結(jié)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明的主要技術(shù)內(nèi)容如下根據(jù)本發(fā)明觀點之一，就是在提供一種 形成淺槽結(jié)構(gòu)的方法，此方法包括提供半導(dǎo)體基材，其中半導(dǎo)體基材至少 包含一上表面；形成一開口，其中此開口從前述的上表面延伸至半導(dǎo)體基 材中；進行一共形沉積步驟，以利用一介電材料填入前述的開口中；對介 電材料進行一第一處理步驟，其中第一處理步驟提供一能量足以破壞介電 材料的多個鍵結(jié)；以及對介電材料進行一蒸汽退火步驟。為了達到上述目的，根據(jù)本發(fā)明其他觀點，提供一種形成集成電路結(jié) 構(gòu)的方法，此方法包括提供一半導(dǎo)體基材，其中此半導(dǎo)體基材至少包含一 上表面；形成一開口，其中此開口從前述之上表面延伸至半導(dǎo)體基材中；在 開口中形成一襯底氧化層；進行一高深寬比步驟(high aspect-ratio process; HARP)以將氧化硅填入前述開口的至少一部分，其中氧化硅設(shè)于 襯底氧化層上；對氧化硅進行一第一處理步驟，其中此第一處理步驟提供 一能量足以破壞氧化硅之復(fù)數(shù)個碳-氧^t結(jié)；之后進行一蒸汽退火步驟；在 蒸汽退火步驟之后，進行一干式退火步驟；以及在蒸汽加干式退火步驟之 后，進行一平坦化步驟。另夕卜，為了達到上述目的，根據(jù)本發(fā)明其他觀點，則是在提供一種集成 電路結(jié)構(gòu)，此集成電路結(jié)構(gòu)包括一半導(dǎo)體基材，其中此半導(dǎo)體基材至少包 含一上表面； 一開口，其中此開口從前述的上表面延伸至半導(dǎo)體基材中； 一襯 底氧化層，其中此襯底氧化層形成在開口中； 一第一氧化層，此第一氧化 層填入前述開口的底部，其中第一氧化層具有一第一蝕刻速率；以及一第 二氧化層，此第二氧化層填入前述開口的上部，其中第二氧化層具有低于 第一蝕刻速率的第二蝕刻速率。第一氧化層及第二氧化層由相同氧化物形 成，且第一氧化層及第二氧化層沒有空洞及縫隙。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明形成淺槽隔離區(qū)的方法至少具有下列優(yōu)點 及有益效果應(yīng)用本發(fā)明的淺槽隔離區(qū)的深寬比大于7, 0且無空洞及/或縫 隙。由于40奈米以下的技術(shù)需要高深寬比的STI區(qū)，因此本發(fā)明實施例能 形成STI區(qū)而用于40奈米以下的技術(shù)。綜上所述，本發(fā)明是有關(guān)于一種形成淺槽隔離區(qū)的方法，此方法包括 提供一半導(dǎo)體基材，其中半導(dǎo)體基材至少包含一上表面；形成一開口，其 中此開口從前述的上表面延伸至半導(dǎo)體基材中；進行一共形沉積步驟，以 利用一介電材料填入前述的開口中；對介電材料進行一第一處理步驟，其 中第 一處理步驟提供一能量足以破壞介電材料的多個鍵結(jié)；以及對介電材 料進行一蒸汽退火步驟。本發(fā)明具有上述諸多優(yōu)點及實用價值，其不方法或功能上皆有較大的改進，在技術(shù)上有顯著的進步，并產(chǎn)生了好用及 實用的效果，且較現(xiàn)有的形成淺槽隔離區(qū)的方法具有增進的突出功效，從 而更加適于實用，誠為一新穎、進步、實用的新設(shè)計。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的 技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和 其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附 圖，詳細i兌明如下。


圖l及圖2是繪示現(xiàn)有習(xí)知技術(shù)淺槽隔離(STI)工藝的剖面圖。 圖3至圖6B及圖8至圖IO是繪示根據(jù)本發(fā)明一實施例制造淺槽隔離 的中間階段的剖面圖。圖7A至圖7C是繪示縫隙相對側(cè)的鍵結(jié)示意圖。10:基材焊接結(jié)構(gòu)37空洞12:氧化物38縫隙14:空洞40頂部接合處15:縫隙42箭頭20:半導(dǎo)體基材44底線22:襯墊層50虛線24:掩膜52STI區(qū)26:光刻膠52i:底部28:開口522:上部32:開口Dl/D2/D3:深度34:襯底氧化層Wl/W2/W3:寬度36:介電材料/氧化物具體實施方式
為更進一步闡述本發(fā)明為達成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功 效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的形成淺槽隔離區(qū)的方 法其具體實施方式
、步驟、特征及其功效，詳細說明如后。以下詳細討論本發(fā)明較佳實施例的制造及應(yīng)用。但應(yīng)理解的是，本發(fā) 明提供許多可應(yīng)用的，明概念，，jt,匕些發(fā)明概念能a施成各種，定內(nèi)容。所本發(fā)明的范疇。本發(fā)明提供一種形成淺槽隔離區(qū)(shallow trench isolation; STI)8的方法，并說明本發(fā)明較佳實施例的中間階段。之后，討論較佳實施例的 變化例。本發(fā)明的各種視圖、例示實施例、相似圖號是用以表示相似元件。 請參閱圖3所示，首先提供半導(dǎo)體基材20。在一較佳實施例中，半導(dǎo)體基材20包括硅。半導(dǎo)體基材20亦可包括其他常用的材料，例如碳、鍺、 鎵、砷、氮、銦、磷等。半導(dǎo)體基材20可由單晶或化合物材料形成，且半 導(dǎo)體基材20可為塊狀基材或絕緣層上半導(dǎo)體(semiconductor-on-insulator; S0I )基材。襯墊層22及掩膜24形成在半導(dǎo)體基材20上。襯墊層22以利用熱氧 化步驟、由例如氧化硅形成的薄膜為較佳。襯墊層22可作為半導(dǎo)體基材20 與掩膜24之間的粘合層。襯墊層22亦可作為蝕刻掩膜24時的蝕刻終止 層。在一較佳實施例中，掩膜24可利用低壓化學(xué)氣相沉積(low-pressure chemical vapor deposition; LPCVD)法、由例如氮化硅形成。在其他實 施例中，掩膜24利用硅的熱氮化(thermal nitridation)法、等離子體 加強型化學(xué)氣相沉積(plasma enhanced CVD; PECVD )法或等離子體陽極 氮化(plasma anodic nitridation)法而形成。掩膜24在后續(xù)的樣i影工 藝中可作為硬掩膜。光刻膠26形成在掩膜24上，且隨后經(jīng)圖案化而形成 開口 28。請參閱圖4所示，透過開口 28蝕刻掩膜24及襯墊層22，暴露出下方 的半導(dǎo)體基材20。暴露的半導(dǎo)體基材20隨即經(jīng)過蝕刻而形成開口 32。之 后移除光刻膠26。接著，進行清洗步驟為較佳，以移除半導(dǎo)體基材20的原 生(native)氧化物。清洗步驟可利用稀釋的氬氟酸進行。在一例示實施 例中，開口 32的深度D2介于約2100埃(A)至"OO埃之間，而寬度W2 介于約42埃至約48埃之間。但是本技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者可以理解 的是，本說明書所指的尺寸僅為例示，因此可改變以配合不同規(guī)格的集成 電路。爾后，開口 32中形成襯底氧化層34，如圖5所示。在一實施例中，襯 底氧化層34可為熱氧化層，其厚度以介于約20埃至約500埃為較佳。在 其他實施例中，村底氧化層34利用原處蒸汽產(chǎn)生(in-situ steam generation; ISSG)法而形成。另一種方式，襯底氧化層34可利用能形成 共形氧化層的沉積技術(shù)而形成，例如選擇區(qū)域型化學(xué)氣相沉積(selective area chemical vapor deposition; SACVD)法、高深寬比工藝(high aspect ratio process; HARP)等。環(huán)繞開口 32的角落形成襯底氧化層34,藉由 減少電場而改善所得集成電路的效能。在形成襯底氧化層34后，以相同程度測量到基材20上表面，其開口 32的剩余部分具有寬度W3及深度D3。在全篇說明書中，開口 32的深寬比 指的是寬度W3與深度D3的比值。在一例示實施例中，此深寬比大于約7. O，例如介于約7. 0至約8. 5之間。在其他例示實施例中，此深寬比可大 于約8. 5，但亦可低于約7. 0。請參閱圖6A所示，介電材料36至少部分填滿開口 32。介電材料36以 包括氧化硅為較佳，也就是全篇說明書中所指的氧化物36,然而也可使用 其他介電材料，例如氮化硅、碳化硅等。氧化物36可利用共形沉積技術(shù)填 入，而形成高度共形層。在一例示實施例中，氧化物36是利用HARP形成。由 于利用共形沉積技術(shù)，當(dāng)STI開口 32與底部的沉積速率相近時，介電材料 會長在STI開口 32的側(cè)壁上，而且側(cè)壁部分的氧化物36會彼此接合而在 STI開口 32中形成縫隙38。由于STI開口 32的側(cè)壁一般具有小于90度的 傾斜角a，故進行沉積步驟時，縫隙38會向上生長。換言之，沉積步驟持 續(xù)進行時，相對側(cè)壁部分的氧化物36會于頂部接合處40接觸，且頂部接 合處40會向上移動。如圖6B所示，氧化物36包括空洞37?？斩?7以狹窄且其寬度小于約 5埃為較佳，藉此在后續(xù)處理及退火工藝消除空洞37。在本發(fā)明一實施例中，在頂部接合處40移至高于基材20上表面之 前，暫停填入氧化物36并進行(第一 )處理步驟，此處理步驟提供一能量足 以破壞氧化硅36的多個鍵結(jié)。在本發(fā)明一實施例中，是由紫外光提供此能 量。紫外光的波長以小于約250奈米為較佳。因此，紫外光提供的能量大于 約5. 21電子伏特(eV)，足以破壞氧化硅36的多個碳-氧(C-0 )鍵結(jié)。在 其他實施例中，在頂部接合處40成長至高于基材20上表面之后，進行此處 理步驟。請參閱圖7A所示，其是繪示在縫隙38處的^:結(jié)。在接下來的例子中，以 碳-氧鍵結(jié)及乙基端(C2H5 terminals)為例解釋本發(fā)明的概念。但STI區(qū) 可由不同材料形成，且相對應(yīng)的鍵結(jié)亦不同。本發(fā)明的概念雖可應(yīng)用，但 需要用來破壞鍵結(jié)的能量不同則除外。在縫隙38的兩側(cè)，還有碳-氧鍵 結(jié)(如箭頭42所指)以及例如乙基的非活化端。此外，還有其他形式的 鍵結(jié)，例如硅-氫氧鍵結(jié)以及硅-氧-硅鍵結(jié)。藉由此處理步驟提供能量，可 以破壞箭頭42所指的鍵結(jié)。因此，活化了氧原子并形成懸空鍵(dangling bonds )。在其他實施例中，可利用植入例如氮、氬等惰性氣體進行處理步驟。而 在其他實施例中，可利用植入氧氣進行處理步驟，其中氧是氧化硅36的必 要元素。原子/離子的植入能量亦可破壞氧化硅36的4建結(jié)。又在其他實施 例中，亦可使用其他可提供能量足以破壞碳-氧鍵結(jié)且活化氧原子的處理方 法，例如電子束(e-beam )。請再參閱圖6A所示，為了減少對基材20類似的傷害，氧化硅36的處 理部分以深度足以包括所有細微縫隙38、但高于STI開口 32的底部為較佳。簡而言之，倘若進行植入步驟，氧化硅36植入(處理)部分的底線44
就介于細微縫隙38與STI開口 32底部之間。據(jù)此，氧化硅36在底線44 以上的部分就被處理，但底線44以下的部分就未處理。在其他實施例中，底 線44以可高于縫隙38底部。
請參閱圖8所示，雖然可利用與氧化硅36不同的材料例如氮氧化硅、氮 化硅等填滿開口 32的剩余部分，但利用與氧化硅36相同的材料填滿開口 32的剩余部分為較佳。利用HARP持續(xù)填滿STI開口 32為較佳。另一種方 式，亦可利用其他共形沉積方法，例如高密度等離子體化學(xué)氣相沉積 (high-density plasma chemical vapor deposition; HDP)法、選擇區(qū) 域型化學(xué)氣相沉積(S ACV D )法、或常壓化學(xué)氣相沉積(a t mo s phe r i c p r e s s u r e chemical vapor deposition; APCV)法。
接著，可進行第二處理步驟。第二處理步驟主要可利用與第一處理步 驟相同的方法。再者，不想要的末端與不想要的鍵結(jié)連接的話，例如碳-氧 鍵結(jié)可藉由第二處理步驟而破壞，并可活化氧原子。
之后，進行蒸汽退火步驟。蒸汽退火步驟可包括如圖8所示的退火結(jié) 構(gòu)，以逐漸升高的溫度，例如介于約600。 C至約700。 C，并導(dǎo)入蒸汽(H20 )。 圖7B所示，氧懸空鍵可與水(H20)之氫原子產(chǎn)生鍵結(jié)，而形成氫氧(OH) 端。乙基(C2H5)懸空鍵端則可與&0之氫氧(OH)基產(chǎn)生鍵結(jié)而被移除。因 此，縫隙38的兩側(cè)可包括硅-氫氧(Si-OH)端。
在蒸汽退火步驟之后，可在溫度例如約1050° C,進行干式退火步驟。因 此，具有氫氧(OH)端的材料(如第7B圖所示)會分解，而形成硅的氧化 物，其中縫隙38相對側(cè)的硅-氫氧形成硅-氧-硅(Si-O-Si )鍵結(jié)。硅-氫 氧(Si-0H)中的氫及氧原子形成水(H20)而被移除(如第7B圖之虛線50 所指)。故此，如圖7C所示，縫隙38相對側(cè)的的硅原子緊密接合，結(jié)果改 善了機械強度。所得的結(jié)構(gòu)如圖9所示，其中縫隙38至少實質(zhì)上、可能完 全地纟皮排除。
本發(fā)明的實施例可包括各種變化。舉例而言，可僅以一次處理步驟取 代二次處理步驟，而且在所有氧化物36形成之后，如圖8所示，再進行此 處理步驟為較佳。唯——次處理步驟亦可在頂部接合處40高于基材20上 表面之后進行，如圖6B所示。在其他實施例中，可進行二次以上處理步驟，且 于形成一層氧化物36之后進行每一步驟。而在另外實施例中，可進行多個 蒸汽退火步驟而取代單一蒸汽退火步驟，其中每一處理步驟之后進行一次 蒸汽退火步驟。利用多個處理步驟(蒸汽退火步驟)的優(yōu)點在于，雖然會 增加制造成本，但卻可更徹底活化氧原子。
隨后，進行化學(xué)積4成研磨(chemical mechanical polish; CMP)步驟，以 移除過量的氧化物36，而形成如圖10所示的結(jié)構(gòu)。圖9所指的掩膜24可作為CMP終止層。氧化物36的剩余部分形成STI區(qū)52。
爾后，移除掩膜24及襯墊層22,而亦如圖IO所示。掩膜24倘若由氮 化硅形成，則可利用熱磷酸進行濕清潔步驟移除；而襯墊層22倘若由氧化 硅形成，則可利用稀釋氫氟酸移除。正如此技術(shù)領(lǐng)域所熟知，移除掩膜24 襯墊層22并相關(guān)的清潔步驟會導(dǎo)致STI區(qū)52之上表面變低。
正因上述處理步驟，在蒸汽退火及干式退火步驟后，所得的STI區(qū)可 包括上部522及底部52,，其中上部522經(jīng)過處理，而底部52,則未經(jīng)處理。由 于上部522具有較佳的鍵結(jié)，因此相較于底部52,,上部522的密度較高、蝕 刻率較低。
本發(fā)明實施例具有數(shù)個優(yōu)點特征。藉由提供能量破壞碳-氧鍵結(jié)，可改 善后續(xù)蒸汽退火步驟的效率。因此能形成具有高深寬比且無空洞及/或縫隙
之STI區(qū)。在實驗中，具有深寬比約8. 5的STI區(qū)已觀察到無空洞及/或縫 隙。由于40奈米以下的技術(shù)需要高深寬比的STI區(qū)，因此本發(fā)明實施例能 形成STI區(qū)而用于40奈米以下的技術(shù)。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式 上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā) 明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利 用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但 凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所 作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種形成淺槽隔離區(qū)的方法，其特征在于其包括以下步驟提供一半導(dǎo)體基材，其中該半導(dǎo)體基材至少包含一上表面；形成一開口，其中該開口從該上表面延伸至該半導(dǎo)體基材中；進行一共形沉積步驟，以利用一介電材料填入該開口中；對該介電材料進行一第一處理步驟，其中該第一處理步驟提供一能量足以破壞該介電材料的多個鍵結(jié)；以及對該介電材料進行一蒸汽退火步驟。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的形成淺槽隔離區(qū)的方法，其特征在于其中所 述的第一處理步驟至少包含將惰性氣體或氧氣植入該介電材料中。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成淺槽隔離區(qū)的方法，其特征在于其中所 述的第一處理步驟至少包含利用波長大于250奈米的紫外光進行照射。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成淺槽隔離區(qū)的方法，其特征在于其中所 述的填入該介電材料的步驟在該介電材料中產(chǎn)生一縫隙，且其中該第一處 理步驟至少包含進行一植入步驟，使深度深于該縫隙的一底部、并窄于該 開口的一底表面。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成淺槽隔離區(qū)的方法，其特征在于其中所 述的共形沉積步驟是一高深寬比步驟，該開口的深寬比大于7。
6、 才艮據(jù)權(quán)利要求l所述的形成淺槽隔離區(qū)的方法，其特征在于其還至 少包含在該蒸汽退火步驟之后，進行一干式退火步驟。
7、 一種形成淺槽隔離區(qū)的方法，其特征在于其包括以下步驟 提供一半導(dǎo)體基材，其中該半導(dǎo)體基材至少包含一上表面； 形成一開口，其中該開口從該上表面延伸至該半導(dǎo)體基材中； 在該開口中形成一襯底氧化層；進行一 高深寬比步驟以將氧化硅填入該開口的至少 一部分，其中該氧 化硅設(shè)于該襯底氧化層上；對該氧化硅進行一第一處理步驟，其中該第一處理步驟提供一能量足 以破壞該氧化硅的多個碳-氧鍵結(jié)；進行一蒸汽退火步驟；在該蒸汽退火步驟之后，進行一干式退火步驟；以及 在該第一處理步驟之后，進行一平坦化步驟。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的形成淺槽隔離區(qū)的方法，其特征在于其中所 述的第一處理步驟至少包含利用波長短于250奈米的紫外光進行照射或利 用電子束進行照射。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的形成淺槽隔離區(qū)的方法，其特征在于其中所述的第一處理步驟至少包含利用一氣體進行一植入步驟，而該氣體是選自 于由氧氣、氮氣、氬氣及上述組合所組成的氣體組中選擇的一種氣體。
10、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的形成淺槽隔離區(qū)的方法，其特征在于其中所述的高深寬比步驟在該氧化物及該襯底氧化層之一 中間部分產(chǎn)生一縫 隙，且其中該第一處理步驟至少包含利用多個元素進行一植入步驟，使深 度低于該縫隙的一底部、并高于該開口的一底表面。
11、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的形成淺槽隔離區(qū)的方法，其特征在于其還 至少包含在該第一處理步驟之后，將一額外介電材料填入該開口中且設(shè)于該介 電材料上；以及在該蒸汽退火步驟之前，進行一第二處理步驟，其中該第二處理步驟 提供一額外能量以破壞該額外介電材料的多個碳-氧鍵結(jié)。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種形成淺槽隔離區(qū)的方法，此方法包括提供一半導(dǎo)體基材，其中半導(dǎo)體基材至少包含一上表面；形成一開口，其中此開口從前述的上表面延伸至半導(dǎo)體基材中；進行一共形沉積步驟，以利用一介電材料填入前述的開口中；對介電材料進行一第一處理步驟，其中第一處理步驟提供一能量足以破壞介電材料的多個鍵結(jié)；以及對介電材料進行一蒸汽退火步驟。
文檔編號H01L21/70GK101515560SQ200810093278
公開日2009年8月26日 申請日期2008年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月18日
發(fā)明者張致祥, 曾國華, 蔡正原, 陳能國 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司