專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的示例性實(shí)施方式涉及半導(dǎo)體器件的制造技術(shù)，更具體而言，涉及一種包括隔離層的半導(dǎo)體器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體器件包括多個結(jié)構(gòu)，例如多個晶體管。各個晶體管具有不同的工作電壓。 即，通過將多個高壓晶體管和多個低壓晶體管集成到單個芯片或裸片而制造半導(dǎo)體器件。同時，半導(dǎo)體器件需要對具有不同工作電壓的晶體管進(jìn)行電氣隔離的隔離層。根據(jù)晶體管的工作電壓，隔離層具有不同的形狀，即，臨界尺寸和/或深度。一般地，將多個高壓晶體管彼此隔離開的隔離層的臨界尺寸和深度大于將多個低壓晶體管隔離開的隔離層的臨界尺寸和深度。圖IA至IE是例示了制造半導(dǎo)體器件的常規(guī)方法的剖面圖。參照圖1A，基板11具有要形成高壓晶體管的高壓區(qū)域和要形成低壓晶體管的低壓區(qū)域。低壓晶體管是工作電壓比高壓晶體管低的晶體管。通過將雜質(zhì)離子分別注入到基板11的低壓區(qū)域和高壓區(qū)域來形成第一阱12和第二阱13。在基板11上形成硬掩模圖案14，且通過使用硬掩模圖案14作為蝕刻阻劑 (barrier)來蝕刻基板11在高壓區(qū)域和低壓區(qū)域中形成多個溝槽(trench)。此后，在低壓區(qū)域中形成的溝槽將被稱為第一溝槽15，在高壓區(qū)域中形成的溝槽將被描述為第二溝槽 16。參照圖1B，形成犧牲圖案17以覆蓋高壓區(qū)域且暴露低壓區(qū)域。在基板11上沉積絕緣層18以填充第一溝槽15。參照圖1C，通過執(zhí)行平坦化工藝(planarization process)直到硬掩模圖案14的頂面露出，在低壓區(qū)域中形成第一隔離層18A。去除犧牲圖案17從而露出高壓區(qū)域的溝槽， 即第二溝槽16。另外，使用硬掩模圖案14作為蝕刻阻劑來蝕刻高壓區(qū)域的第二溝槽16的底面，由此增加第二溝槽16的深度。此后，深度增加的第二溝槽16將用標(biāo)號“16A”來表示。參照圖1D，在基板11上沉積絕緣層19以完全填充第二溝槽16A。為了消除在低壓區(qū)域中形成的第一隔離層18A導(dǎo)致的絕緣層19的高度差異，形成光刻膠圖案20以覆蓋高壓區(qū)域。通過局部蝕刻在低壓區(qū)域中形成的絕緣層19來減小絕緣層19在高壓區(qū)域與低壓區(qū)域之間的高度差異。然后去除光刻膠圖案20。參照圖1E，通過執(zhí)行平坦化工藝直到硬掩模14的頂面露出，在高壓區(qū)域中形成第二隔離層19A，并去除硬掩模圖案14。通過上述工藝制造的半導(dǎo)體器件具有這種結(jié)構(gòu)第一隔離層18A布置在第一阱12 與第二阱13彼此接觸的邊界區(qū)域的一邊，而第二隔離層19A布置在其另一邊。因此，應(yīng)力集中在第一阱12與第二阱13彼此接觸的邊界區(qū)域中(見圖IE的符號“A”)。尤其是，因?yàn)榈谝缓偷诙綦x層18A和19A與第一和第二阱12和13彼此接觸的邊界區(qū)域之間的間隙窄，所以應(yīng)力進(jìn)一步集中。應(yīng)力的集中劣化了將通過后續(xù)工藝在第一和第二阱12和13中制造的半導(dǎo)體器件的特性。而且，因?yàn)榈谝悔?2和第二阱13在第一和第二隔離層18A和19A之間彼此接觸， 所以高壓區(qū)域和低壓區(qū)域之間的工作電壓的差異劣化了阱間擊穿電壓特性和漏電流特性。 為了改善阱間擊穿電壓特性和漏電流特性，必須增大與第一和第二阱12和13彼此接觸的邊界區(qū)域相鄰的第一和第二隔離層18A和19A之間的間隙。然而，如果第一和第二隔離層 18A和19A之間的間隙增大，半導(dǎo)體器件的集成度就會降低。此外，因?yàn)榈谝悔?2和第二阱13在它們的接觸區(qū)域中的表面處于露出狀態(tài)，所以當(dāng)執(zhí)行硅化工藝時會發(fā)生阱間電氣短路。因此，需要額外的工藝來大體上防止阱間電氣短路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個實(shí)施方式涉及一種能夠通過高壓區(qū)域和低壓區(qū)域彼此接觸的邊界區(qū)域中的隔離層而大體防止應(yīng)力的集中的半導(dǎo)體器件，以及該半導(dǎo)體器件的制造方法。本發(fā)明的另一實(shí)施方式涉及一種包括隔離層的半導(dǎo)體器件以及該半導(dǎo)體器件的制造方法，該隔離層能夠改善阱間電壓特性和漏電流特性。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，一種半導(dǎo)體器件包括形成在基板中并具有不同摻雜濃度的第一阱和第二阱；分別形成在第一阱和第二阱中的第一隔離層和第二隔離層，其中第一隔離層和第二隔離層屬于不同的類型；以及第三隔離層，其形成在第一阱和第二阱彼此接觸的邊界區(qū)域中，并且是通過第一隔離層類型和第二隔離層類型的組合而形成的。所述基板可以具有低壓區(qū)域和高壓區(qū)域，第一阱可以布置在低壓區(qū)域中，第二阱可以布置在高壓區(qū)域中。第一阱的摻雜濃度可以高于第二阱的摻雜濃度。第一隔離層的深度可以小于第二隔離層的深度。第三隔離層可以具有第一底面和比第一底面低的第二底面。第一底面的高度可以大體等于第一隔離層的底面的高度，第二底面的高度可以大體等于第二隔離層的底面的高度。第一底面和第二底面彼此接觸的界面可以對準(zhǔn)第一阱和第二阱彼此接觸的界面。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，一種制造半導(dǎo)體器件的方法包括以下步驟在基板上形成具有不同摻雜濃度的第一阱和第二阱；通過蝕刻第一阱和第二阱彼此接觸的邊界區(qū)域的基板來形成溝槽；形成覆蓋所述溝槽的底面的一部分的犧牲圖案；使用所述犧牲圖案作為蝕刻阻劑來蝕刻所述溝槽的露出的底面；去除所述犧牲圖案；以及用絕緣材料填充所述溝槽以形成相對于基板的頂面具有兩個不同深度的隔離層。所述基板可以具有低壓區(qū)域和高壓區(qū)域，第一阱可以布置在低壓區(qū)域中，第二阱可以布置在高壓區(qū)域中。第一阱的摻雜濃度可以高于第二阱的摻雜濃度。所述隔離層可以具有第一底面和比第一底面低的第二底面，并且第一底面和第二底面彼此接觸的界面可以對準(zhǔn)第一阱和第二阱彼此接觸的界面。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式，一種制造半導(dǎo)體器件的方法包括以下步驟在基板上形成具有不同摻雜濃度的第一阱和第二阱；對基板進(jìn)行選擇性蝕刻以分別在第一阱和第二阱中形成第一溝槽和第二溝槽，并在第一阱和第二阱彼此接觸的邊界區(qū)域中形成第三溝槽；形成填充第一溝槽并覆蓋第三溝槽的底面的一部分的犧牲圖案；使用所述犧牲圖案作為蝕刻阻劑來蝕刻第二溝槽的底面和第三溝槽的露出的底面；去除所述犧牲圖案；以及用絕緣材料填充第一溝道、第二溝槽和第三溝槽以分別在第一阱和第二阱中形成第一隔離層和第二隔離層，并在第一阱和第二阱彼此接觸的邊界區(qū)域中形成第三隔離層，該第三隔離層相對于基板的頂面具有兩個不同的深度。所述基板可以具有低壓區(qū)域和高壓區(qū)域，第一阱可以布置在低壓區(qū)域中，第二阱可以布置在高壓區(qū)域中。第一阱的摻雜濃度可以高于第二阱的摻雜濃度。第三隔離層可以具有第一底面和第二底面，該第一底面的高度大體等于第一隔離層的底面的高度，該第二底面的高度大體等于第二隔離層的底面的高度。第一底面和第二底面彼此接觸的界面可以對準(zhǔn)第一阱和第二阱彼此接觸的界面。在形成第一阱和第二阱之后，該方法還可以包括以下步驟在所述基板上形成硬掩模圖案以形成第一溝槽、第二溝槽和第三溝槽。所述硬掩模圖案可以具有第一氧化物層、 氮化物層以及第二氧化物層依次堆疊的結(jié)構(gòu)。第二氧化物層可以通過LPCVD工藝來沉積且可以形成為約IOOnm到約300nm范圍內(nèi)的厚度。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，一種制造半導(dǎo)體器件的方法包括以下步驟在基板上依次沉積第一絕緣層、第二絕緣層和第三絕緣層，并通過蝕刻第一溝槽、第二溝槽和第三溝槽直到所述基板露出，來形成硬掩模圖案；通過使用所述硬掩模圖案作為蝕刻阻劑蝕刻所述基板來形成溝槽；形成覆蓋所述溝槽的底面的一部分以及所述溝槽的一面(one side) 的犧牲圖案；使用所述犧牲圖案作為蝕刻阻劑來蝕刻所述溝槽的露出的底面；去除所述犧牲圖案；以及用絕緣材料填充所述溝槽以形成相對于所述基板的頂面具有兩個不同深度的隔1 層。根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施方式，一種半導(dǎo)體器件包括第一導(dǎo)電類型的基板；布置在所述基板上的第二導(dǎo)電類型的第一阱；布置在所述基板上且摻雜濃度比第一阱低的第二導(dǎo)電類型的第二阱；布置在第一阱中的第一隔離層；布置在第二阱中且深度比第一隔離層大的第二隔離層；以及布置在第一阱和第二阱彼此接觸的邊界區(qū)域中且具有第一隔離層和第二隔離層相組合的結(jié)構(gòu)的第三隔離層。


圖IA至IE是例示了制造常規(guī)半導(dǎo)體器件的方法的剖面圖。圖2是例示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的剖面圖。圖3A至3G是例示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的制造半導(dǎo)體器件的方法的剖面圖。
具體實(shí)施例方式下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。不過，本發(fā)明可以以不同形式實(shí)施且不應(yīng)理解為限于此處提出的實(shí)施方式。相反，提供這些實(shí)施方式是為了使公開將更透徹和完整，向本領(lǐng)域技術(shù)人員完全傳達(dá)本發(fā)明的范圍。貫穿本公開說明，在各個附圖和本發(fā)明的實(shí)施方式中，相同的標(biāo)號表示相同的部件。附圖不必按比例繪制且在一些情形中，比例可以放大以清晰地說明實(shí)施方式的特征。當(dāng)?shù)谝粚颖环Q為在第二層“上”或在基板“上”時，它不僅表示第一層直接形成在第二層或基板上的情況，還表示在第一層和第二層或基板之間存在第三層的情況。
本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種半導(dǎo)體器件以及該半導(dǎo)體器件的制造方法，該半導(dǎo)體器件通過高壓區(qū)域和低壓區(qū)域彼此接觸的邊界區(qū)域中的隔離層能夠大體防止了應(yīng)力集中且改善了阱間擊穿電壓特性和漏電流特性。—般地，在半導(dǎo)體器件包括具有不同工作電壓的多個晶體管的情況下，根據(jù)工作電壓而具有不同深度和臨界尺寸的隔離層由淺溝槽隔離(STI)和深溝槽隔離(DTI)的組合來構(gòu)成。然而，因?yàn)橥ㄟ^DTI工藝形成的隔離層不能改變隔離層的臨界尺寸，所以在半導(dǎo)體器件的設(shè)計(jì)上存在很多限制。而且，因?yàn)镾TI工藝和DIT工藝不能同時執(zhí)行，所以要花費(fèi)很多工藝時間。為了解決這些問題，本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種包括隔離層的半導(dǎo)體器件以及該半導(dǎo)體器件的制造方法，該隔離層根據(jù)不同的工作電壓，具有STI和DTI的組合或STI和中等溝槽隔離(MTI)的組合。圖2是例示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的剖面圖。參照圖2，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件包括具有低壓區(qū)域和高壓區(qū)域的基板31、分別形成在基板31的低壓區(qū)域和高壓區(qū)域中的第一阱32和第二阱33、形成在第一阱32中且具有STI結(jié)構(gòu)的第一隔離層39A、形成在第二阱33中且具有MTI結(jié)構(gòu)的第二隔離層39B，以及形成在第一阱32和第二阱33彼此接觸的邊界區(qū)域中且具有第一隔離層39A 和第二隔離層39B的組合類型的第三隔離層39C。低壓區(qū)域可以具有約0. 5V至約8V范圍內(nèi)的工作電壓，高壓區(qū)域可以具有約9V至100V范圍內(nèi)的工作電壓。第一阱32和第二阱33可以具有相同的導(dǎo)電類型或互補(bǔ)的導(dǎo)電類型。舉一個例子， 當(dāng)?shù)谝悔?2是N型時，第二阱33可以是N型或P型。當(dāng)?shù)诙?3是N型時，第一阱32可以是N型或P型。第一阱32的摻雜濃度可以高于第二阱33的摻雜濃度。作為參考，為了確保擊穿電壓，用于形成高壓半導(dǎo)體器件的阱被形成為摻雜濃度比用于形成低壓半導(dǎo)體器件的阱要低。舉一個例子，第一阱32可以具有約1 X 1017atoms/cm3至約1 X 1018atoms/cm3范圍內(nèi)的摻雜濃度，第二阱33可以具有約1 X 1016atoms/cm3至1 X 1017atoms/cm3范圍內(nèi)的摻雜濃度。 即，第一阱32的摻雜濃度比第二阱33的摻雜濃度高1個量級。摻雜濃度可以根據(jù)離子劑量和退火條件而改變。第一阱32的深度Wl可以小于第二阱33的深度W2。例如，第一阱32可以具有約 2μπι至3μπι范圍內(nèi)的深度W1，第二阱33可以具有約3μπι至約7μπι范圍內(nèi)的深度W2。第二阱33比第一阱32深的原因在于在用于形成第二阱33的雜質(zhì)離子注入工藝之后要以高溫執(zhí)行退火以擴(kuò)散注入的雜質(zhì)。形成在第二阱33中且具有MTI結(jié)構(gòu)的第二隔離層39Β的深度S2可以大于形成在第一阱32中且具有STI結(jié)構(gòu)的第一隔離層39Α的深度Sl (S2 > S2)。S卩，第二隔離層39Β 的底面低于第一隔離層39Α的底面。而且，第二隔離層39Β的臨界尺寸CD2可以大于第一隔離層39Α的臨界尺寸OTl (⑶1 <⑶2)。例如，具有STI結(jié)構(gòu)的第一隔離層39Α可以具有約 0. 3 μ m至約0. 5 μ m范圍內(nèi)的深度Si，具有MIT結(jié)構(gòu)的第二隔離層39B可以具有約0. 7 μ m 至2 μ m范圍內(nèi)的深度S2。第一隔離層39A可以具有約0. 15 μ m至約0. 4 μ m范圍內(nèi)的臨界尺寸⑶1，第二隔離層39B可以具有約0. 3 μ m至約0. 8 μ m范圍內(nèi)的臨界尺寸⑶2。形成在第一阱32和第二阱33彼此接觸的邊界區(qū)域中的第三隔離層39C用于通過該隔離層大體上防止應(yīng)力集中在第一阱32和第二阱33彼此接觸的邊界區(qū)域中，還用于將形成在第二阱33中的半導(dǎo)體器件與形成在第一阱32中的半導(dǎo)體器件隔離開。此外，第三隔離層39C還用于改善第一阱32和第二阱33之間的擊穿電壓特性和漏電流特性，還用于促進(jìn)硅化工藝。第三隔離層39C可以具有第一底面Bl和比第一底面Bl低的第二底面B2。S卩，第三隔離層39C可以為“ Π ”狀，相對于基板31的頂面具有兩個不同的深度。第三隔離層39C 的第一底面Bl可以具有大體等于第一隔離層39Α的底面的高度，第三隔離層39C的第二底面Β2可以具有大體等于第二隔離層39Β的底面的高度。結(jié)果，第三隔離層39C可以認(rèn)為是第一隔離層39Α和第二隔離層39Β的組合。第三隔離層的第一底面Bl和第二底面Β2彼此接觸的界面可以最大程度地對準(zhǔn)第一阱32和第二阱33彼此接觸的界面。第一阱32和第二阱33彼此接觸的界面可以與第三隔離層39C的第一底面Bl或第二底面Β2接觸。因?yàn)榈谌綦x層39C的第一底面Bl和第二底面Β2彼此接觸的界面對準(zhǔn)了第一阱32和第二阱 33彼此接觸的界面，所以容易調(diào)節(jié)第三隔離層39C與第一和第二阱32和33之間的應(yīng)力平衡。在具有上述構(gòu)造的半導(dǎo)體器件中，因?yàn)榈谌綦x層39C布置在第一阱32和第二阱 33彼此接觸的邊界區(qū)域中，所以第一阱32和第二阱33彼此接觸的界面的面積可以減小，且單元間(inter-cell)結(jié)可以通過第三隔離層39分離。這樣，就可以改善第一阱32和第二阱33之間的擊穿電壓特性和漏電流特性。另外，通過在第一阱32和第二阱33彼此接觸的邊界區(qū)域中布置第三隔離層39C， 容易執(zhí)行硅化工藝，因?yàn)榈谝悔?2和第二阱33彼此接觸的邊界區(qū)域并不暴露。而且，通過在第一阱32和第二阱33彼此接觸的邊界區(qū)域中布置第三隔離層39C， 可以大體防止應(yīng)力集中在第一阱32和第二阱33彼此接觸的邊界區(qū)域中。同時，即使第一隔離層39A或第二隔離層39B形成在第一阱32和第二阱33彼此接觸的邊界區(qū)域中，也可以大體防止應(yīng)力集中在第一阱32和第二阱33彼此接觸的邊界區(qū)域中。然而，在第一隔離層39A形成在第一阱32和第二阱33彼此接觸的邊界區(qū)域中的情況下，隔離層的深度不夠。因而，在形成于第二阱33中的半導(dǎo)體器件和形成于第一阱32 中的半導(dǎo)體器件之間會發(fā)生干擾現(xiàn)象。另外，因?yàn)榈诙?3的摻雜濃度比第一阱32的摻雜濃度低，第一阱32和第二阱33的接觸所產(chǎn)生的耗盡區(qū)朝向第二阱33擴(kuò)展，導(dǎo)致第二阱 33的擊穿電壓減小。相反，如果第二隔離層39B形成在第一阱32和第二阱33彼此接觸的邊界區(qū)域中， 則源于第一隔離層39A的應(yīng)力變得不同于源于第二隔離層39B的應(yīng)力，這是因?yàn)榈谝桓綦x層39A和第二隔離層39B在第一阱32中的深度彼此不同。因而，第一阱32內(nèi)發(fā)生了應(yīng)力不平衡，從而導(dǎo)致形成在第一阱32中的半導(dǎo)體器件的工作特性的劣化。因此，就像在本發(fā)明的實(shí)施方式中那樣，具有第一隔離層39A和第二隔離層39B的組合類型的第三隔離層39C可以布置在第一阱32和第二阱33彼此接觸的邊界區(qū)域中。而且，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件還包括形成在第一阱32的位于第一隔離層39A和第二隔離層39B之間的表面上的第一阱扣(welltab)40、形成在第二阱33的位于第二隔離層39B和第三隔離層39C之間的表面上的第二阱扣41以及形成在低壓區(qū)域和高壓區(qū)域中的晶體管。第一阱扣40和第二阱扣41用于減小第一阱32和第二阱33的電阻，并用于向第一阱32和第二阱33施加偏置電壓或接地電壓。第一阱扣40和第二阱扣41的導(dǎo)電類型可以與第一阱32和第二阱33的相同，而摻雜濃度可以比第一阱32和第二阱33的高。形成在低壓區(qū)域和高壓區(qū)域中的晶體管包括形成在阱中的柵極電介質(zhì)層42和 48、形成在柵極電介質(zhì)層42和48上的柵極43和49、形成在柵極43和49的兩個側(cè)壁上的間隔物44和50，以及分別形成在柵極43和49的兩邊的阱中的結(jié)區(qū)域47和53。形成在低壓區(qū)域中的柵極電介質(zhì)層42的厚度可以小于形成在高壓區(qū)域中的柵極電介質(zhì)層48的厚度。 例如，形成在低壓區(qū)域中的柵極電介質(zhì)層42可以具有約15 A至約200 A范圍內(nèi)的厚度，形成在高壓區(qū)域中的柵極電介質(zhì)層48可以具有約200 A至約1000 A范圍內(nèi)的厚度。結(jié)區(qū)域 47和53可以具有包括高濃度雜質(zhì)區(qū)域45和51以及低濃度雜質(zhì)區(qū)域46和52的輕摻雜漏極(LDD)結(jié)構(gòu)。形成在低壓區(qū)域中的柵極電介質(zhì)層43、間隔物44和結(jié)區(qū)域47可以具有與形成在高壓區(qū)域中的柵極電介質(zhì)層49、間隔物50和結(jié)區(qū)域53不同的材料、尺寸(或厚度、深度等)、摻雜濃度。圖3A至3G是例示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的制造半導(dǎo)體器件的方法的剖面圖。參照圖3A，制備具有低壓區(qū)域和高壓區(qū)域的基板31。低壓區(qū)域可以是要形成低壓半導(dǎo)體器件(例如晶體管)的區(qū)域，高壓區(qū)域可以是要形成高壓半導(dǎo)體器件的區(qū)域。高壓半導(dǎo)體器件是工作電壓比低壓半導(dǎo)體器件高的器件。例如，低壓區(qū)域可以是要形成工作電壓為約0. 5V至約8V范圍內(nèi)的晶體管的區(qū)域，高壓區(qū)域可以是要形成工作電壓為約9V至約 100V范圍內(nèi)的晶體管的區(qū)域。硅基板可以用作基板31，且可以使用摻雜了 P型或N型雜質(zhì)的硅基板。雜質(zhì)離子被注入到基板31中以分別在低壓區(qū)域和高壓區(qū)域中形成第一阱32和第二阱33。第一阱32的摻雜濃度可以高于第二阱33的摻雜濃度。這是因?yàn)榈蛪喊雽?dǎo)體器件形成在第一阱32所形成在的低壓區(qū)域中，而不是在第二阱33所形成在的高壓區(qū)域中。作為參考，為了確保擊穿電壓，用于形成高壓半導(dǎo)體器件的阱被形成為摻雜濃度比用于形成低壓半導(dǎo)體器件的阱要低。舉個例子，第一阱32可以具有約lX1017atomS/ cm3至約lXlO^toms/cm3范圍的摻雜濃度，第二阱33可以具有約1 X 1016atomS/Cm3至約 lX1017atOmS/Cm3范圍的摻雜濃度。S卩，第一阱32的摻雜濃度比第二阱33的摻雜濃度高1 個量級。摻雜濃度可以根據(jù)離子劑量和退火條件而改變。為了增大高壓區(qū)域的第二阱33中的結(jié)擊穿電壓，可以進(jìn)一步形成漂移區(qū)域 (drift region)。漂移區(qū)域被形成為具有高于第二阱33的摻雜濃度。而且，相對于基板31的頂面，第二阱33的深度可以小于第一阱32的深度。例如， 第一阱32具有約2 μ m至約3 μ m范圍的深度，第二阱33可以具有約3 μ m至約7 μ m范圍的深度W2。第一阱32和第二阱33的深度可以通過離子注入能量或者退火工藝來調(diào)節(jié)。第一阱32和第二阱33可以具有相同的導(dǎo)電類型或互補(bǔ)的導(dǎo)電類型。舉個例子， 當(dāng)?shù)谝悔?2是N型時，第二阱33可以是N型或P型。當(dāng)?shù)诙?3是N型時，第一阱32可以是N型或P型。下面更詳細(xì)地描述形成第一阱32和第二阱33的方法。
首先，執(zhí)行雜質(zhì)離子注入工藝以形成深度比第一阱32大的第二阱33。執(zhí)行驅(qū)進(jìn) (drive-in)退火工藝以擴(kuò)散注入在基板31中的雜質(zhì)離子。在約1，100°C至約1，200°C范圍的溫度下執(zhí)行退火工藝。這樣，通過高溫退火工藝注入的雜質(zhì)離子就在基板下方擴(kuò)散由此形成了第二阱33。執(zhí)行雜質(zhì)離子注入工藝以形成第一阱32。并不執(zhí)行用于第一阱32的額外退火工藝，而使用后續(xù)工藝之間執(zhí)行的退火工藝來激活第一阱32。在形成第二阱33之后執(zhí)行用于形成第一阱32的雜質(zhì)離子注入工藝以避免在高溫下執(zhí)行的驅(qū)進(jìn)退火工藝所導(dǎo)致的擴(kuò)散。如果在用于形成第一阱32和第二阱33的雜質(zhì)離子注入工藝之后執(zhí)行了高溫退火工藝，則阱32的深度通過高溫退火工藝而增大。結(jié)果，第一阱32的深度變得不同于目標(biāo)深度。如果沒有執(zhí)行高溫驅(qū)進(jìn)退火工藝，則第一阱32和第二阱33的形成順序可以根據(jù)半導(dǎo)體器件的形成條件而改變。另外，可以在形成具有MTI結(jié)構(gòu)的隔離層之后形成第一阱32。即，在形成第二阱 33之后，可以形成隔離層然后形成第一阱32。另選地，可以在形成隔離層之后形成第一阱 32和第二阱33。在執(zhí)行了高溫驅(qū)進(jìn)退火工藝的情況下，在形成第二阱33之后執(zhí)行用于形成第一阱32的離子注入工藝。為方便起見，在該實(shí)施方式中，假設(shè)在形成第一阱32和第二阱33之后形成具有STI結(jié)構(gòu)和MIT結(jié)構(gòu)的隔離層。為了形成用于器件隔離的溝槽，在基板31上形成硬掩模圖案34。硬掩模圖案34 可以包括選自氧化物層、氮化物層、氮氧化物層、含碳層及其堆疊層所構(gòu)成的組中的一層。例如，硬掩模圖案34是通過依次堆疊第一氧化物層34A、氮化物層34B和第二氧化物層34C而形成的堆疊層。第二氧化物層34C保護(hù)氮化物層34B且在隨后執(zhí)行的初次蝕刻工藝和二次蝕刻工藝中用作硬掩模。下面描述形成硬掩模圖案34的方法。依次在基板31上形成第一氧化物層34A、氮化物層34B和第二氧化物層34C。第一氧化物層34A是在750°C或更高溫度下形成的高溫?zé)嵫趸飳忧冶恍纬蔀榫哂屑sIOnm至約30nm范圍的厚度。氮化物層34B和第二氧化物層34C是使用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)工藝形成的。氮化物層34B被形成為具有約SOnm至約250nm范圍的厚度。第二氧化物層34C被形成為具有約IOOnm至約300nm范圍的厚度。在第二氧化物層34C上沉積用于減反涂層的BARC材料和光刻膠層，且通過曝光工藝和顯影工藝對BARC材料和光刻膠層進(jìn)行構(gòu)圖。使用經(jīng)構(gòu)圖的BARC材料和光刻膠層作為掩模來依次蝕刻第二氧化物層34C、氮化物層34B和第一氧化物層34A，由此形成露出基板31的硬掩模圖案34。形成硬掩模圖案34之后，通過灰化工藝或剝離工藝去除BARC材料和光刻膠層。參照圖:3B，通過使用硬掩模圖案34作為蝕刻阻劑來執(zhí)行初次蝕刻工藝將基板31 蝕刻到預(yù)定深度，由此分別在第一阱32和第二阱33中形成第一溝槽35和第二溝槽36，并在第一阱32和第二阱33彼此接觸的邊界區(qū)域中形成具有第一溝槽35和第二溝槽36的組合類型的第三溝槽37。此時，第二溝槽36的臨界尺寸可以大于第一溝槽35的臨界尺寸。 第三溝槽37的深度大體等于第一和第二溝槽35和36的深度。第三溝槽37的臨界尺寸大體等于第一和第二溝槽35和36的臨界尺寸之和。通過初次蝕刻工藝形成的第一至第三溝槽35、36和37被形成為具有要在低壓區(qū)域中形成的半導(dǎo)體器件所需的STI結(jié)構(gòu)的隔離層的深度。參照圖3C，在基板31上形成犧牲圖案38。犧牲圖案38可以覆蓋低壓區(qū)域而露出高壓區(qū)域，或者可以覆蓋第一阱32而露出第二阱33。即，形成填充了第一溝槽35且覆蓋了第三溝槽37的底面的一部分的犧牲圖案38。使用光刻膠(PR)層來形成犧牲圖案38。 1-線光刻膠被用作光刻膠層，且光刻膠層被沉積到約1 μ m至約2 μ m范圍的厚度。在使用光刻膠層來形成犧牲圖案38的情況下，光刻膠層沉積在基板31上方并填充第一至第三溝槽35、36和37且覆蓋硬掩模圖案34的頂面，然后通過包括使用限定了第一阱32的掩?；蛳薅说蛪簠^(qū)域的掩模的曝光工藝和顯影工藝在內(nèi)的一系列工藝來形成犧牲圖案38。在這種情況下，犧牲圖案38的接觸第三溝槽37的底面的側(cè)壁可以對準(zhǔn)第一阱32 和第二阱33彼此接觸的界面。然而，可以允許相對于第一阱32和第二阱33彼此接觸的界面的士0. 3μπι的失準(zhǔn)。參照圖3D，執(zhí)行二次蝕刻工藝以通過使用犧牲圖案38和硬掩模圖案34作為蝕刻阻劑來蝕刻基板31。具體而言，通過使用犧牲圖案38和硬掩模圖案34作為蝕刻阻劑來蝕刻第二溝槽36的底面，第二溝槽36的深度增大了。與此同時，通過蝕刻第三溝槽37的通過犧牲圖案38露出的底面，第三溝槽37的一部分的深度增大了。此后，深度增大的第二溝槽36和第三溝槽37將分別使用標(biāo)號“36Α”和“37Α”來表示。在形成深度增大的第二溝槽36Α和第三溝槽37Α的同時，硬掩模圖案34的第二氧化物層34C被蝕刻氣體部分損壞。此時，第二氧化物層34C的損壞程度根據(jù)第二氧化物層 34C與基板31之間的蝕刻選擇性而變化。深度通過二次蝕刻工藝得到增大的第二和第三溝槽36Α和37Α被形成為具有將在高壓區(qū)域中形成的半導(dǎo)體器件所需的MTI結(jié)構(gòu)的隔離層的深度。使用灰化工藝去除犧牲圖案38。同時，在去除犧牲圖案38之后，可以根據(jù)后續(xù)工藝的條件來去除硬掩模圖案34的第二氧化物層34C。例如，在用絕緣材料填充第一至第三溝槽35、36Α和37Α之前在第一至第三溝槽35、36Α和37Α上沉積襯墊氮化物(liner nitride)層的情況下，可以去除硬掩模圖案34的第二氧化物層34C。具體而言，如果在不去除第二氧化物層34C的狀態(tài)下執(zhí)行后續(xù)工藝，則在第一氧化物層34A、氮化物層34B、第二氧化物層34C和襯墊氮化物層上形成填充第一至第三溝槽35、36A和37A的絕緣材料。因而，CMP工藝過程中在第二氧化物層34C 中發(fā)生了 CMP停止因而難以去除氮化物層34B。因此，在去除犧牲圖案38之后在第一至第三溝槽35、36A和37A上形成襯墊氮化物層的情況下，可以去除作為硬掩模圖案34的頂面的第二氧化物層34C。在這種情況下，可以通過濕法蝕刻工藝或干法蝕刻工藝去除第二氧化物層34C。在不形成襯墊氮化物層的工藝中，可以不去除作為硬掩模圖案34的頂面的第二氧化物層34C。該實(shí)施方式是不去除第二氧化物層34C的實(shí)施方式。參照圖3E，在基板31上方沉積絕緣層39使之完全填充第一至第三溝槽35、36A和 37A。此時，按照在絕緣層39內(nèi)不產(chǎn)生空隙的方式來沉積絕緣層39是十分重要的。高密度等離子體(HDP)氧化物層被廣泛地使用。盡管絕緣層39的沉積厚度依賴于第一至第三溝槽35、36A和37A的蝕刻深度，但是絕緣層39被沉積為約1 μ m至約3 μ m范圍的厚度。同時，在沉積絕緣層39之前，在第一至第三溝槽35、36A和37A上沉積側(cè)壁氧化物層和襯墊氮化物層以減小應(yīng)力。襯墊氮化物層設(shè)置在基板31 (例如硅基板)和HDP氧化物層之間，用于減小基板31和HDP氧化物層之間產(chǎn)生的應(yīng)力。
11
在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的制造半導(dǎo)體器件的方法中，在形成具有相應(yīng)區(qū)域所需深度的第一至第三溝槽35、36A和37A之后，通過一次沉積工藝形成填充第一至第三溝槽35、 36A和37A的絕緣層39。因而，不像多次填充工藝那樣，可以簡化制造工藝。另外，因?yàn)橥ㄟ^一次沉積工藝形成了填充第一至第三溝槽35、36A和37A的絕緣層39，所以可以最小化相應(yīng)區(qū)域之間的高度差異。即，可以省略用于去除高度差異的額外蝕刻工藝。在有些情況下，可以執(zhí)行用于消除絕緣層39的頂面的高度差異的蝕刻工藝。例如，在沉積HDP氧化物層以填充第一至第三溝槽35、36A和37A之后，在約900 °C至約 1，100°C的溫度下執(zhí)行高溫退火處理。然后，通過使用緩沖氧化蝕刻劑(BOE)蝕刻HDP氧化物層的表面約1分鐘至約10分鐘使得沉積的HDP氧化物層具有平緩的傾斜角度，可以減小高度差異。參照圖3F，對絕緣層39進(jìn)行平坦化直到硬掩模圖案34的頂面露出，由此形成埋入第一溝槽35中的第一隔離層39A、埋入第二溝槽36A中的第二隔離層39B以及埋入第三溝槽37A中的第三隔離層39C。通過上述工藝在第一阱32和第二阱33彼此接觸的邊界區(qū)域中形成的第三隔離層 39C用于大體防止應(yīng)力集中在第一阱32和第二阱33彼此接觸的邊界區(qū)域中，還用于將形成在第二阱33中的半導(dǎo)體器件與形成在第一阱32中的半導(dǎo)體器件分離開。第三隔離層39C 具有高度大體等于第一隔離層39A的底面高度的第一底面Bl以及高度大體等于第二隔離層39B的底面高度的第二底面B2。因此，第三隔離層39C可以被認(rèn)為是第一隔離層39A和第二隔離層39B的組合。去除硬掩模圖案34。因此，完成了形成隔離層的工藝。參照圖3G，在第一阱32的位于第一隔離層39A和第二隔離層39B之間的表面上形成第一阱扣40，在第二阱33的位于第二隔離層39B和第三隔離層39C之間的表面上形成第二阱扣41。第一阱扣40和第二阱扣41用于減小第一阱32和第二阱33的電阻，并用于向第一阱32和第二阱33施加偏置電壓或接地電壓。第一阱扣40和第二阱扣41可以具有與第一阱32和第二阱33相同的導(dǎo)電類型，并且可以具有比第一阱32和第二阱33高的摻雜濃度。分別在低壓區(qū)域和高壓區(qū)域中形成晶體管。形成在低壓區(qū)域和高壓區(qū)域中的晶體管包括形成在阱上的柵極電介質(zhì)層42和48、形成在柵極電介質(zhì)層42和48上的柵電極43 和49、形成在柵電極43和49的兩個側(cè)壁上的間隔物44和50，以及分別形成在柵電極43 和49的兩邊的阱中的結(jié)區(qū)域47和53。形成在低壓區(qū)域中的柵極電介質(zhì)層42的厚度小于形成在高壓區(qū)域中的柵極電介質(zhì)層48的厚度。例如，形成在低壓區(qū)域中的柵極電介質(zhì)層42可以具有約15入至約200 A 范圍的厚度，而形成在高壓區(qū)域中的柵極電介質(zhì)層48可以具有約200 A至約1000 A的厚度。結(jié)區(qū)域47和53可以具有包括高濃度雜質(zhì)區(qū)域45和51以及低濃度雜質(zhì)區(qū)域46 和52的輕摻雜漏極(LDD)結(jié)構(gòu)。形成在低壓區(qū)域中的柵極電介質(zhì)層43、間隔物44和結(jié)區(qū)域47可以具有與形成在高壓區(qū)域中的柵極電介質(zhì)層49、間隔物50和結(jié)區(qū)域53不同的材料、尺寸(或厚度、深度等)、摻雜濃度。
在通過根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的制造方法而形成的半導(dǎo)體器件中，因?yàn)樵诘谝悔?2 和第二阱33彼此接觸的邊界區(qū)域中布置了第三隔離層39C，所以可以大體防止應(yīng)力集中在第一阱32和第二阱33彼此接觸的邊界區(qū)域中。另外，通過在第一阱32和第二阱33彼此接觸的邊界區(qū)域中布置第三絕緣層39C， 第一阱32和第二阱33彼此接觸的界面的面積可以減小且單元間結(jié)可以通過第三隔離層 39C而分離。這樣，就可以改善第一阱32和第二阱33之間的擊穿電壓特性和漏電流特性。而且，通過在第一阱32和第二阱33彼此接觸的邊界區(qū)域中布置第三隔離層39C， 容易執(zhí)行硅化工藝，因?yàn)榈谝悔?2和第二阱33彼此接觸的邊界區(qū)域并不暴露。而且，通過在與第三隔離層39C相鄰的第一和第二阱的表面上設(shè)置阱扣，可以進(jìn)一步改善第一阱和第二阱的電氣特性。盡管參考特定實(shí)施方式描述了本發(fā)明，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言很明顯，可以做出各種變化和調(diào)整，而不偏離下面權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神或范圍。本申請要求2010年4月21日提交的韓國專利申請No. 10-2010-0036710的優(yōu)先權(quán)，此處以引證的方式并入其全部內(nèi)容，就像在此進(jìn)行了完整闡述一樣。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括形成在基板中并具有不同摻雜濃度的第一阱和第二阱；分別形成在第一阱和第二阱中的第一隔離層和第二隔離層，其中，第一隔離層和第二隔離層為不同的類型；以及第三隔離層，其形成在第一阱和第二阱彼此接觸的邊界區(qū)域中，并且是通過第一隔離層類型和第二隔離層類型的組合而形成的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述基板具有低壓區(qū)域和高壓區(qū)域，第一阱布置在該低壓區(qū)域中，第二阱布置在該高壓區(qū)域中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，第一阱的摻雜濃度高于第二阱的摻雜濃度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，第一隔離層的深度小于第二隔離層的深度，并且第三隔離層具有第一隔離層的深度和第二隔離層的深度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其中，第一隔離層和第二隔離層彼此接觸的界面對準(zhǔn)第一阱和第二阱彼此接觸的界面。
6.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括以下步驟 在基板上形成具有不同摻雜濃度的第一阱和第二阱；通過蝕刻第一阱和第二阱彼此接觸的邊界區(qū)域的所述基板來形成溝槽； 形成覆蓋所述溝槽的底面的一部分的犧牲圖案； 使用所述犧牲圖案作為蝕刻阻劑來蝕刻所述溝槽的露出的底面； 去除所述犧牲圖案；以及用絕緣材料填充所述溝槽以形成相對于所述基板的頂面具有兩個不同深度的隔離層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述基板具有低壓區(qū)域和高壓區(qū)域，第一阱布置在該低壓區(qū)域中，第二阱布置在該高壓區(qū)域中。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，第一阱的摻雜濃度高于第二阱的摻雜濃度。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述隔離層具有第一底面和比第一底面低的第二底面，并且第一底面和第二底面彼此接觸的界面對準(zhǔn)第一阱和第二阱彼此接觸的界面。
10.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括以下步驟 在基板上形成具有不同摻雜濃度的第一阱和第二阱；對所述基板進(jìn)行選擇性蝕刻，以分別在第一阱和第二阱中形成第一溝槽和第二溝槽， 并在第一阱和第二阱彼此接觸的邊界區(qū)域中形成第三溝槽；形成填充第一溝槽并覆蓋第三溝槽的底面的一部分的犧牲圖案；使用所述犧牲圖案作為蝕刻阻劑來蝕刻第二溝槽的底面和第三溝槽的露出的底面；去除所述犧牲圖案；以及用絕緣材料填充第一溝道、第二溝槽和第三溝槽，以分別在第一阱和第二阱中形成第一隔離層和第二隔離層，并在第一阱和第二阱彼此接觸的邊界區(qū)域中形成第三隔離層，第三隔離層相對于所述基板的頂面具有兩個不同的深度。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述基板具有低壓區(qū)域和高壓區(qū)域，第一阱布置在該低壓區(qū)域中，第二阱布置在該高壓區(qū)域中。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，第一阱的摻雜濃度高于第二阱的摻雜濃度。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，第三隔離層具有第一底面和第二底面，第一底面的高度大體等于第一隔離層的底面的高度，第二底面的高度大體等于第二隔離層的底面的高度。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，第一底面和第二底面彼此接觸的界面對準(zhǔn)第一阱和第二阱彼此接觸的界面。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，該方法還包括以下步驟在形成第一阱和第二阱之后，在所述基板上形成硬掩模圖案以形成第一溝槽、第二溝槽和第三溝槽。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述硬掩模圖案具有第一氧化物層、氮化物層以及第二氧化物層依次堆疊的結(jié)構(gòu)。
17.—種制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括以下步驟在基板上依次沉積第一絕緣層、第二絕緣層和第三絕緣層，并通過蝕刻第一溝槽、第二溝槽和第三溝槽直到所述基板露出，來形成硬掩膜圖案；通過使用所述硬掩膜圖案作為蝕刻阻劑蝕刻所述基板來形成溝槽； 形成覆蓋所述溝槽的底面的一部分以及所述溝槽的一面的犧牲圖案； 使用所述犧牲圖案作為蝕刻阻劑來蝕刻所述溝槽的露出的底面； 去除所述犧牲圖案；以及用絕緣材料填充所述溝槽以形成相對于所述基板的頂面具有兩個不同深度的隔離層。
18.一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括 第一導(dǎo)電類型的基板；布置在所述基板上的第二導(dǎo)電類型的第一阱；布置在所述基板上且摻雜濃度比第一阱低的第二導(dǎo)電類型的第二阱；布置在第一阱中的第一隔離層；布置在第二阱中且深度比第一隔離層大的第二隔離層；以及布置在第一阱和第二阱彼此接觸的邊界區(qū)域中且具有第一隔離層和第二隔離層相組合的結(jié)構(gòu)的第三隔離層。
全文摘要
本發(fā)明提供了半導(dǎo)體器件及其制造方法。該半導(dǎo)體器件包括形成在基板中并具有不同摻雜濃度的第一阱和第二阱；分別形成在第一阱和第二阱中且具有不同深度的第一隔離層和第二隔離層；以及第三隔離層，其形成在第一阱和第二阱彼此接觸的邊界區(qū)域中，并且具有第一隔離層和第二隔離層的組合類型。
文檔編號H01L21/762GK102237358SQ20101051846
公開日2011年11月9日 申請日期2010年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月21日
發(fā)明者吳寶石 申請人:美格納半導(dǎo)體有限公司