專利名稱：具有封裝隔離區(qū)域的半導(dǎo)體裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施例一般涉及半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)以及相關(guān)的制造方法，且更特別的是，本發(fā)明的實施例涉及形成在半導(dǎo)體材料的電性隔離區(qū)域上的裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
晶體管，例如金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)，其為大多數(shù)半導(dǎo)體裝置方塊的核心構(gòu)件塊。部分半導(dǎo)體裝置，例如高效率處理器裝置，可以包括數(shù)百萬的晶體管。對于此種裝置，減少晶體管尺寸并因此增加晶體管密度在半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)中具有傳統(tǒng)上高的優(yōu)先級。增加密度必須涉及減少相鄰裝置之間的區(qū)域，其依序在裝置間需要可靠的隔離以防止漏電流、寄生電容以及其它可能降低性能以及/減少產(chǎn)量的不良的電氣影響
發(fā)明內(nèi)容
提供一種用以在半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體襯底上制造半導(dǎo)體裝置的方法。該方法涉及了下列步驟在相鄰于半導(dǎo)體材料的第一區(qū)域的半導(dǎo)體襯底中形成第一介質(zhì)材料的隔離區(qū)域，形成覆蓋于該隔離區(qū)域與該第一區(qū)域的第二介質(zhì)材料的第一層，以及去除覆蓋于第一區(qū)域殘留完全覆蓋于該隔離區(qū)域的第二介質(zhì)材料部分的第二介質(zhì)材料。隔離區(qū)域相對于該第一區(qū)域凹入(recess),且該第二介質(zhì)材料相較于該第一介質(zhì)材料更能抵抗蝕刻劑(etchant)。在另一實施例中，一種在半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體襯底上制造半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的方法涉及了下列步驟相鄰于半導(dǎo)體材料的第一區(qū)域形成氧化物隔離區(qū)域，一致地(conformably)沉積覆蓋于該第一區(qū)域與氧化物隔離區(qū)域的氮化物材料，且去除覆蓋于第一區(qū)域殘留完全覆蓋于氧化物隔離區(qū)域的氮化物材料部分的氮化物材料。氧化物隔離區(qū)域相對于第一區(qū)域凹入。在另一實施例中，提供另一裝置作為半導(dǎo)體裝置。半導(dǎo)體裝置包括半導(dǎo)體材料的主動區(qū)域，在該主動區(qū)域上形成有晶體管結(jié)構(gòu)，氧化物隔離區(qū)域相鄰于半導(dǎo)體材料的主動區(qū)域，氧化物隔離區(qū)域相對于主動區(qū)域凹入，且介質(zhì)頂蓋材料(dielectric cappingmaterial)覆蓋氧化物隔離區(qū)域。介質(zhì)頂蓋材料比氧化物隔離材料更能抵抗蝕刻劑。此發(fā)明內(nèi)容用以引入簡單形式的概念的選擇，其將于詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述。此發(fā)明內(nèi)容并非用以確定請求標(biāo)的的關(guān)鍵特征或是基本特征，也不是用以協(xié)助決定請求標(biāo)的的范圍。


當(dāng)考慮結(jié)合以下的圖式時，通過參閱詳細(xì)描述以及權(quán)利要求書，可以推導(dǎo)出本發(fā)明標(biāo)的更完整的了解，其中，在圖式中相似的組件符號代表相似的組件。圖I至圖7為在示范實施例中說明半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)以及制造半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的方法的剖面圖。
[主要組件符號說明]100半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)102半導(dǎo)體材料104、106氧化物隔離區(qū)域108、110、112 電性隔離區(qū)域114、118、120 氧化物材料116掩模材料122、124介質(zhì)材料 126掩模材料128掩模130平面132、134頂蓋140晶體管結(jié)構(gòu)142晶體管結(jié)構(gòu)144本體區(qū)域146本體區(qū)域148、150柵極結(jié)構(gòu)152、源極區(qū)域154漏極區(qū)域160、164介質(zhì)材料162金屬材料d深度、距離。
具體實施例方式下面的詳細(xì)描述，僅僅是說明性質(zhì)，且并非用以限制本發(fā)明標(biāo)的的實施例或是這些實施例的應(yīng)用與使用。由于此處所使用的文字“示范”意思是“作為范例、實例或說明”。任何在此描述作為示范的實作并不一定要解釋為比其它實作為較佳或有利。此外，并沒有任何通過前面的技術(shù)領(lǐng)域、背景技術(shù)、發(fā)明內(nèi)容或是以下的詳細(xì)描述所顯示的任何明示或暗示理論所限制的意思。這里所敘述的方式和技術(shù)可用以制造MOS晶體管裝置在半導(dǎo)體襯底的電性隔離區(qū)域上。雖然“M0S裝置”的名稱適當(dāng)?shù)乇硎揪哂薪饘贃烹姌O以及氧化物柵極絕緣體的裝置，該名詞將用以整個有關(guān)于任何包括有導(dǎo)電柵電極(無論是金屬或是其它的導(dǎo)電材料)的半導(dǎo)體裝置，其位于柵極絕緣體(無論是氧化物或是其它絕緣體)上方，其依序位于半導(dǎo)體襯底上方。制造半導(dǎo)體裝置的各個步驟為習(xí)知的，因此，在簡要的利益中，許多傳統(tǒng)的步驟將只會在這里被簡單的提到或者是在不提供習(xí)知工藝細(xì)節(jié)的情況下將被完全地省略。圖I至圖7說明半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)100以及用以制造該半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的工藝步驟?，F(xiàn)在參閱圖I至圖2，在示范實施例中，制造半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)100的一開始通過提供半導(dǎo)體材料102的適當(dāng)?shù)囊r底并且在半導(dǎo)體襯底102中形成氧化物隔離區(qū)域104、106以獲得半導(dǎo)體材料102的電性隔離區(qū)域108、110、112。如以下的詳細(xì)說明中所描述，電性隔離區(qū)域108、110、112可能以傳統(tǒng)的方式摻雜，且用以形成電性隔離晶體管裝置或其它裝置。因此，為了方便起見，但是并不限制，該電性隔離區(qū)域108、110、112可在此交替地代表主動區(qū)域。在示范實施例中，半導(dǎo)體襯底102用以作為包含有硅材料的塊狀半導(dǎo)體襯底(bulk semiconductor substrate),其中在這里所用的名詞“娃材料”包括在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)所通常使用的相對純凈的硅材料以及與如鍺、碳等等的其它組件所摻雜的硅。另外，半導(dǎo)體材料102可作為鍺、砷化鎵等等，或者半導(dǎo)體材料102可包括不同半導(dǎo)體材料的層。此外，應(yīng)注意的是，雖然制造工藝可在這里描述為塊狀半導(dǎo)體襯底的內(nèi)容，其標(biāo)的并不打算限制于塊狀半導(dǎo)體襯底，而實際上，制造工藝可使用絕緣體上娃(silicon-on-insulator ;簡稱S0I)襯底以等效方式對應(yīng)修改至描述于下的相對的尺寸以適應(yīng)絕緣體上硅襯底的硅的厚度。在示范實施例中，通過在半導(dǎo)體襯底上形成淺溝槽隔離(shallow trenchisolation ;簡稱STI)而形成電性隔離區(qū)域108、110、112。在說明的實施例中，形成氧化物材料114的層(或是這里所稱的墊片氧化物(pad oxide))覆蓋半導(dǎo)體材料102，且形成掩模材料(masking material) 116的層覆蓋氧化物材料114。在示范實施例中，氧化物材料114的層相對地薄，典型地小于10納米(nm)，較佳約5納米或更少，且以傳統(tǒng)方式，氧 化物材料114可為熱成長或沉積在半導(dǎo)體襯底102的外露表面上。掩模材料116的層通過一致地沉積覆蓋于氧化物材料114的層的硬掩模材料，例如氮化物材料(例如氮化硅、氮氧化硅等等)至大約80納米的范圍中的厚度。例如氮化硅的氮化物材料是比較好的，因為當(dāng)后來用以作為蝕刻掩模時，它可適應(yīng)基礎(chǔ)半導(dǎo)體材料(underlying semiconductormaterial) 102的選擇性蝕刻。因此，覆蓋于主動區(qū)域108、110、112的掩模材料116部分可在以下的內(nèi)文中簡稱為墊片氮化物，但是不以此為限。墊片氮化物116圖案化以掩模所需的半導(dǎo)體材料102的主動區(qū)域108、110、112，且各向異性蝕刻劑用以去除墊片氧化物114以及半導(dǎo)體材料102外露(或沒有保護)的部分以形成位于主動區(qū)域108、110、112之間的溝槽。雖然并未在圖I說明，溝槽可形成在主動區(qū)域108、110、112周邊附近或除此之外的限制主動區(qū)域108、110、112以實體隔離相鄰的主動區(qū)域108、110、112。蝕刻溝槽至深度超過任何后續(xù)形成在主動區(qū)域108、110、112中的本體區(qū)域(或井區(qū)域(wellregion))的深度。例如，根據(jù)一實施例，蝕刻溝槽至相對于半導(dǎo)體材料102的上表面約300納米的深度。在形成蝕刻之后，在示范實施例中，氧化物材料118的層形成在溝槽中的半導(dǎo)體材料102的外露表面上。例如，通過外露半導(dǎo)體材料102至溫度上升的氧化環(huán)境中以促進(jìn)在半導(dǎo)體材料102的外露表面上的氧化物材料(例如二氧化硅)的選擇性生長，氧化物材料118可能熱成長在溝槽的外露表面上。在示范實施例中，氧化物材料118的層相對地薄，且較佳地，形成至大約5納米或更薄的厚度。在一實施例中，氧化物材料118的厚度大約在3納米至4納米的范圍之間。在溝槽中形成氧化物材料118的層之后，制造工藝通過形成氧化物材料120的第二層在溝槽中并覆蓋半導(dǎo)體襯底102而持續(xù)，產(chǎn)生圖I所述的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)100。氧化物材料120的第二層較佳地通過一致地沉積例如二氧化硅的氧化物材料而形成，其使用等離子增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)工藝或是另一個適合的沉積工藝。在這方面，氧化物材料120可實現(xiàn)為高寬度比等離子(HARP)的氧化物。在示范實施例中，氧化物材料120沉積至大于或等于溝槽的深度的厚度，接著減少至主動區(qū)域108、110、112的半導(dǎo)體材料102的上表面以下的高度，將在以下作更為詳細(xì)的描述。例如，根據(jù)一實施例，蝕刻溝槽至相對于半導(dǎo)體材料102的表面大約300納米的深度，且氧化物材料120的層的厚度在大約300納米至大約500納米的范圍內(nèi)。然而，在另一實施例中，氧化物材料120可沉積至小于溝槽的深度的厚度。例如，根據(jù)一替代的實施例，蝕刻溝槽至相對于半導(dǎo)體材料102的表面大約300納米的深度，且氧化物材料120的層的厚度在大約250納米至大約300納米的范圍內(nèi)。在溝槽中形成氧化物材料118、120后，制造工藝通過去除覆蓋于主動區(qū)域108、110、112的氧化物材料120部分而繼續(xù)，產(chǎn)生圖2的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)100。在一示范實施例中，制造工藝拋光(polish)氧化物材料120以經(jīng)過半導(dǎo)體襯底102去除氧化物材料120部分，直到到達(dá)墊片氮化物116的上表面。根據(jù)一實施例，化學(xué)機械平坦化(CMP)用以拋光具有化學(xué)衆(zhòng)(chemical slurry)的氧化物材料120作為時間的預(yù)定數(shù)量,使得當(dāng)墊片氮化物116的上表面外露時，停止該CMP。換句話說，當(dāng)墊片氮化物116到達(dá)時，制造工藝停止氧化物材料120平坦化。在這樣的方式下，覆蓋于主動區(qū)域108、110、112的氧化物材料120部分被均勻地去除，直到外露基礎(chǔ)墊片氮化物116的上表面。在位于主動區(qū)域108、110、112之間的溝槽中氧化物材料118、120的殘留部分提供氧化物隔離區(qū)域104、106電性隔離相鄰的主動區(qū)域108、110、112。如圖2所述，在一示范實施例中，通過對應(yīng)于位于溝槽中的氧化物材料120的上表·面與主動區(qū)域108、110、112的半導(dǎo)體材料102的上表面的距離的深度(d)，氧化物隔離區(qū)域104、106相對于主動區(qū)域108、11、112凹入。在一示范實施例中，位于氧化物材料120的上表面與半導(dǎo)體材料102的上表面的距離(d)在溝槽深度大約百分之五至大約百分之二十的范圍中。例如，根據(jù)一實施例，蝕刻溝槽至相對于半導(dǎo)體材料102表面大約300納米的深度，且氧化物材料120的上表面與半導(dǎo)體材料102的上表面之間的距離大約20納米至大約50納米的范圍內(nèi)。如此，如果氧化物材料120的層的厚度超過溝槽的厚度，使得在CMP工藝后溝槽中氧化物材料102的上表面與半導(dǎo)體材料102的上表面之間的距離小于所需的距離(d)，可以在CMP后進(jìn)行額外的蝕刻工藝步驟，以減少在溝槽中氧化物材料102的高度并提供位于氧化物材料120的上表面與半導(dǎo)體材料102的上表面之間的所需的距離(d)。例如，根據(jù)一或多個實施例，在執(zhí)行CMP以去除覆蓋于主動區(qū)域108、11、112的氧化物材料120后，通過執(zhí)行各向異性蝕刻工藝去除溝槽中超出的氧化物材料120以去除溝槽中的氧化物材料120部分以提供相對于主動區(qū)域108、110、112的氧化物隔離區(qū)域104、106所需的凹入深度(recessed depth) (d)。例如，可使用各向異性蝕刻劑執(zhí)行以等離子為基礎(chǔ)的反應(yīng)式離子蝕刻(RIE)，其各向異性蝕刻具有良好選擇性的氧化物材料120至墊片氮化物116直到氧化物材料120的上表面與半導(dǎo)體材料102的上表面之間的距離位于溝槽深度大約百分之五至大約百分之二十的范圍內(nèi)。在這方面，蝕刻工藝步驟可以在沒有任何掩模或其它光刻步驟而執(zhí)行，當(dāng)其余墊片氮化物116保護主動區(qū)域108、110、112的基礎(chǔ)半導(dǎo)體材料102防止外露到蝕刻劑，同時去除氧化物材料120部分，。在其它的實施例中，用以去除覆蓋于主動區(qū)域108、110、112的氧化物材料120部分的CMP工藝可被修改以同時以一速率去除溝槽中氧化物材料120的部分，其提供相對于半導(dǎo)體材料102的上表面所需的深度(d)?，F(xiàn)在參閱圖3，在示范實施例中，制造工藝通過去除該墊片氮化物116而繼續(xù)，形成覆蓋于主動區(qū)域108、110、112與隔離區(qū)域104、106的介質(zhì)材料122的層并形成覆蓋于介質(zhì)材料122的層的介質(zhì)材料124的另一層。在示范實施例中，介質(zhì)材料122的層實施為氧化物材料，例如二氧化硅，的層，其例如通過使用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)工藝或另一合適的沉積工藝，一致地沉積覆蓋于圖I的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)100。為方便起見，但并非用以限制，介質(zhì)材料122可在此作為氧化物材料。相對于主動區(qū)域108、110、112的上表面，氧化物材料122的厚度小于隔離區(qū)域104、106的上表面的凹入深度(d)，且較佳地小于隔離區(qū)域104、106約百分之二十五的凹入深度(d)。例如，根據(jù)一實施例，位于氧化物材料120的上表面與半導(dǎo)體材料102的上表面間的距離(d)在約20納米至約50納米的范圍內(nèi)，且氧化物材料122的厚度約為5納米或更小。較佳地，如以下的詳細(xì)說明中所描述，氧化材料122的層盡可能薄。在一示范實施例中，介電材料124作為比隔離區(qū)域104、106的氧化 物材料118、120更能抵抗一個或多個蝕刻劑的材料。在示范實施例中，介電材料124比隔離區(qū)域104、106的氧化物材料118、120更能抵抗氫氟酸(hydrofluoric acid)及/或包含氫氟酸的蝕刻劑，也就是說，氫氟酸在相對于氧化物材料118、120以減少的速率蝕刻介質(zhì)材料124。在示范實施例中，氫氟酸抵抗介質(zhì)材料(hydrofluoric acid resistant dielectric material) 124作為氮化物材料，例如氮化硅。應(yīng)注意的是，具有相同的一般性質(zhì)與特點的其它材料可作為氫氟酸抵抗介質(zhì)材料124以取代氮化硅。那就是說，氮化硅在半導(dǎo)體的制造工藝中普遍地用以作為其它用途，是被業(yè)界所接受的，并且是有據(jù)可查的。因此，較佳實施例采用氮化硅作為氫氟酸抵抗介質(zhì)材料124，且氫氟酸抵抗介質(zhì)材料124可選擇的在此稱為氮化物材料。在說明的實施例中，在形成氧化物122材料的層之后，通過使用LPCVD或另一個適合的沉積工藝而一致地沉積覆蓋于氧化物材料122的氮化硅形成氮化物材料124的層。如同以下的詳細(xì)說明所描述，氮化物材料124作為頂蓋材料，其封裝氧化物隔離區(qū)域104、106的上表面，并保護氧化物材料118、120防止外露到氫氟酸及/或可能另外去除氧化物材料118、120的其它化學(xué)蝕刻劑。在這方面，氮化物材料1124的沉積厚度大于相對于主動區(qū)域108、110、112的半導(dǎo)體材料102的隔離區(qū)域104、106的凹入深度(d)。在示范實施例中，氮化物材料124的厚度為相對于主動區(qū)域108、110、112的半導(dǎo)體材料102的上表面的隔離區(qū)域104、106的至少二倍的凹入深度(d)(例如氮化物材料124的厚度2d)。例如，根據(jù)一實施例，位于氧化物材料120的上表面以及半導(dǎo)體材料102的上表面的距離(d)在約20納米至約50納米的范圍內(nèi)，且氮化物材料124的厚度在約40納米至約100納米的范圍內(nèi)。如以下的詳細(xì)說明中所描述，在后續(xù)的工藝步驟之后，覆蓋于隔離區(qū)域104、106的氮化物材料124較佳地減少至實質(zhì)上等于隔離區(qū)域104、106的凹入深度(d)的厚度。參閱圖4，根據(jù)一個或多個實施例，制造工藝通過掩模覆蓋于隔離區(qū)域104、106的氮化物材料124部分，與去除覆蓋于任何大的主動區(qū)域的氮化物材料124的層部分而繼續(xù)。在這方面，大的主動區(qū)域應(yīng)被了解作為半導(dǎo)體材料102的電性隔離區(qū)域，其具有約400平方微米或更多的區(qū)域。例如，在說明的實施例中，半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)100包括大的主動區(qū)域112，可用以于其上制造多個晶體管裝置而不需要隔離，晶體管裝置大于那些制造在主動區(qū)域108、110或另一構(gòu)件上的裝置，例如MOS電容、二極管等等。如圖3所述，實際上，氮化物材料124的一致地沉積可由位于小主動區(qū)域108、110與大主動區(qū)域112之間的地形變化(topographical variation)而為非均勻的，導(dǎo)致覆蓋于大主動區(qū)域112的氮化物材料124部分比覆蓋于小主動區(qū)域108、110的氮化物材料124還要厚。在這方面，減少覆蓋于大主動區(qū)域112的氮化物材料124的厚度可提升后續(xù)的工藝步驟，例如以下所述的氮化物材料124的平坦化。為了去除氮化物材料124部分，形成掩模材料124覆蓋于圖3的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)100，并圖案化以定義外露覆蓋于大主動區(qū)域112的氮化物材料124部分的蝕刻掩模128。在這方面，覆蓋于隔離區(qū)域104、106與相對較小的主動區(qū)域108、110的掩模材料126部分則維持完整。如圖所示，在示范實施例中，覆蓋于大主動區(qū)域112部分相鄰或者以其它方式毗鄰隔離區(qū)域106的掩模材料126部分維持完整，使得掩模128覆蓋大主動區(qū)域112周邊以確保當(dāng)覆蓋于大主動區(qū)域112的氮化物材料124被去除時，覆蓋于相鄰的隔離區(qū)域106的氮化物材料124的任何部分不被去除。在形成掩模128后，通過執(zhí)行RIE以去除氮化物材料124的外露部分以使用蝕刻掩模128各向異性蝕刻具有各向異性化學(xué)蝕刻劑的外露的氮化物材料124。如圖4所示,在示范實施例中,覆蓋于大主動區(qū)域112的外露的氮化物材料124被蝕刻直到覆蓋于大主動區(qū)域112的外露的氮化物材料124的上表面實質(zhì)地對準(zhǔn)(align)覆蓋于隔離區(qū)域104、106的氮化物材料124的上表面。在這方面，可源自于相對于較小區(qū)域(例如主動區(qū)域108、110)的大區(qū)域(例如主動區(qū)域112)上的一致沉積(conformal deposition)的相對于半導(dǎo)體材料102的上表面的氮化物材料124的厚度的變化可能減少。在去除覆蓋于大主動區(qū)域112的外露的氮化物材料124部分，使得覆蓋于主動區(qū)域112的氮化物材料124實質(zhì)上對準(zhǔn)覆蓋于隔離區(qū)域106、104的氮化物材料124之后，任何殘留的掩模材料126皆被去除。 現(xiàn)在參閱圖5至圖6，在示范實施例中，通過去除氮化物材料124部分而繼續(xù)制造工藝以獲得對準(zhǔn)氧化物材料122的上表面的實質(zhì)平面130，產(chǎn)生如圖5所示的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)100。在示范實施例中，制造工藝平坦化氮化物材料124以去除經(jīng)過半導(dǎo)體襯底102的氮化物材料124部分，直到到達(dá)氧化物材料122的上表面。換句話說，當(dāng)氧化物材料122的上表面外露時，制造工藝停止對氮化物材料124平坦化。根據(jù)一實施例，CMP用以拋光具有化學(xué)漿的氮化物材料124以作為時間的預(yù)定數(shù)量，使得當(dāng)氧化物122的上表面外露時停止CMP。如圖5所示，當(dāng)氧化物材料122的上表面外露時，氮化物材料124完全地從主動區(qū)域108、110、112去除，同時覆蓋于隔離區(qū)域104、106的氮化物材料124部分維持完整并提供封裝氧化物隔離區(qū)域104、106的上表面的氫氟酸抵抗頂蓋132、134。在去除覆蓋于主動區(qū)域108、110的氮化物材料124后，制造工藝通過去除氧化物材料122的外露部分與覆蓋于主動區(qū)域108、110、112的墊片氧化物144而繼續(xù)，以獲得如圖6所示的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)100。在示范實施例中，稀釋的氫氟酸蝕刻工藝或另一個已知的蝕刻工藝用以去除外露的氧化物材料114、122，直到主動區(qū)域108、110、112的半導(dǎo)體材料102的上表面外露。在這方面，氫氟酸抵抗頂蓋132、134的氮化物材料124保護基礎(chǔ)氧化物材料118、120、122防止蝕刻劑之，同時從主動區(qū)域108、110、112去除氧化物材料114、122。除了墊片氧化物114相對薄(例如約5納米或更少)，氧化物材料122的層相對薄(例如約5納米或更少)，位于相對于主動區(qū)域108、110、112的半導(dǎo)體材料102周圍的上表面的氮化物頂蓋132、134的上表面間的差異相對地小,且對應(yīng)于氧化物層122與墊片氧化物114的結(jié)合厚度(例如約10納米或更少)，從而減少經(jīng)過半導(dǎo)體襯底102上方的地形變化。因此，減少氧化物層122的厚度及/或墊片氧化物144導(dǎo)致氮化物頂蓋132、134的上表面更緊密地對準(zhǔn)主動區(qū)域108、110、112的上表面，且因此，在示范實施例中，氧化物層122則盡可能薄。墊片氧化物114也較佳地盡可能??；然而，值得贊賞的是，墊片氧化物114的厚度可能通過其它工藝步驟(例如蝕刻溝槽以作為隔離區(qū)域104、106的工藝步驟)而受限。應(yīng)值得注意的是在實施例中想要經(jīng)過半導(dǎo)體襯底提供了高的平面，制造工藝可通過執(zhí)行一個或多個蝕刻步驟或平坦化步驟而繼續(xù)以減少氮化物頂蓋132、134的高度，直到實質(zhì)對準(zhǔn)相鄰的主動區(qū)域108、110、112的半導(dǎo)體材料102。現(xiàn)在參閱圖7，雖然一個或多個額外的工藝步驟可能接著被執(zhí)行，在說明的實施例中，晶體管結(jié)構(gòu)140、142形成在較小主動區(qū)域108、110上。在這方面，制造工藝?yán)^續(xù)形成本體區(qū)域(或井區(qū)域)144、146作為在主動區(qū)域108、110中的晶體管結(jié)構(gòu)140、142，形成覆蓋于井區(qū)域144、146的柵極結(jié)構(gòu)148、150，并形成柵極結(jié)構(gòu)148、150附近分離開的源極與漏極區(qū)域152、154。本體區(qū)域144、146可通過傳統(tǒng)的方式摻雜主動區(qū)域108、110而形成，例如通過植入所需的電導(dǎo)率決定雜質(zhì)類型的離子，以實現(xiàn)對于晶體管結(jié)構(gòu)104、142所需的摻雜分布。如上所述，相對于半導(dǎo)體材料102的上表面的本體區(qū)域144、146的深度小于溝槽(或隔離區(qū)域104、106)深度，如此則本體區(qū)域144、146通過隔離區(qū)域104、106形成電性隔離。柵極結(jié)構(gòu)148、150作為對于各自的晶體管結(jié)構(gòu)140、142的柵電極，且可使用傳統(tǒng)的柵極堆棧模塊或任何成熟的工藝步驟的結(jié)合而制造。柵極結(jié)構(gòu)148、150較佳地包括至少一介質(zhì)材料160的層、至少一導(dǎo)電柵電極材料162的層，以及至少一介質(zhì)頂蓋材料164的層。根據(jù)一 實施例，通過沉積覆蓋于半導(dǎo)體材料102的一個或多個高K介質(zhì)材料160的層，以形成柵極結(jié)構(gòu)148、150，沉積覆蓋于高K介質(zhì)材料160的一個或多個金屬材料162的層，且沉積一個或多個介質(zhì)材料164的層，例如氮化物材料(例如氮化硅、二氧化硅等等)，覆蓋于金屬材料164，并選擇地去除高K介質(zhì)材料160、金屬材料162以及頂蓋材料164部分，較佳地使用各向異性蝕刻劑，以定義柵極結(jié)構(gòu)148、150。在后續(xù)的工藝步驟中，頂蓋材料164的剩余部分作為保護基礎(chǔ)金屬材料162的柵極頂蓋。應(yīng)被了解的是，材料的各種數(shù)量，結(jié)合及/或配置可在實際實施時作為柵極結(jié)構(gòu)，且在此敘述的標(biāo)的并不限于在柵極結(jié)構(gòu)中的柵極材料的任何特殊數(shù)量、結(jié)合或是配置。在柵極結(jié)構(gòu)148、150形成之后，通過植入導(dǎo)電率確定的雜質(zhì)類型的摻雜離子于半導(dǎo)體材料102中可在柵極結(jié)構(gòu)148、150附近形成分離開的源極與漏極區(qū)域152、154至所需深度及/或使用柵極結(jié)構(gòu)148、150的方塊電阻(sheet resistivity)作為植入掩模與隨后的退火。植入的離子的導(dǎo)電率確定的雜質(zhì)類型作為源極/漏極區(qū)域152、154的導(dǎo)電率類型不同于本體區(qū)域144、146的導(dǎo)電率類型將在本技術(shù)領(lǐng)域中受到贊賞。值得贊賞的是雖然未在圖7中作說明，在部分實施例中，一個或多個間隔件(spacer)可能在離子注入步驟之前形成于柵極結(jié)構(gòu)148、150的側(cè)壁附近以定義或是以傳統(tǒng)的方式用不同方法控制源極/漏極區(qū)域152、154的橫向范圍。制造半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)100可使用成熟的最后工藝步驟而完成，例如深離子注入、熱退火、覆蓋于源極/漏極區(qū)域及/或柵電結(jié)構(gòu)形成導(dǎo)電接觸，在大主動區(qū)域112上形成MOS電容及/或其它組件，及/或其它后端工藝步驟，該工藝步驟將不在此作詳細(xì)說明。由氫氟酸抵抗頂蓋132、134，在后續(xù)工藝步驟中隔離區(qū)域104、106在厚度并未減少，例如當(dāng)包括氫氟酸的蝕刻劑實質(zhì)用以去除或圖案化氧化物材料或其它方式清除半導(dǎo)體襯底的表面。在這方面，包括氫氟酸的蝕刻劑可用于不去除或以其它方式損害隔離區(qū)域104、106的氧化物材料118、120。氮化物材料124沿著主動區(qū)域108、110、112的周邊區(qū)域維持完整，從而降低寄生漏電流及/或減少傳送至裝置寬度(W)變化的臨限電壓(Vt)，其可另外源自于當(dāng)柵極堆棧覆蓋至凹入的氧化物隔離區(qū)域上時可產(chǎn)生的邊緣裝置。同一時間，主要被氧化物材料118、120所填滿的作為隔離區(qū)域的溝槽用以提供或是以其它方式維持減少位于主動區(qū)域108、110、112之間的寄生電容。此外，位于氫氟酸抵抗頂蓋132、134的上表面與主動區(qū)域108、110、112的半導(dǎo)體材料102的上表面之間的距離可能會比較小(約15納米或更小)，使得半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)100在形成柵極結(jié)構(gòu)148、150之前具有實質(zhì)的平面，其依序，當(dāng)在所需平面提升良好的幾何光阻處理。當(dāng)前面的詳細(xì)描述呈現(xiàn)了至少一示范實施例時，應(yīng)值得稱贊的是存在了大量的變化。同樣應(yīng)值得稱贊的是，在此所述的示范實施例或多個實 施例并非用以任何方式限制請求標(biāo)的的范圍、應(yīng)用性或是配置。此外，前面的詳細(xì)描述將提供所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員一個方便的道路地圖用以實施所述的一個或多個實施例。應(yīng)可以理解的是，功能與組件配置在不悖離權(quán)利要求所定義的范圍，包括在本專利申請案提出的時間點的習(xí)知的等效與可預(yù)期的等效，內(nèi)可做各種變化。
權(quán)利要求
1.一種在包括有半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體襯底上制造半導(dǎo)體裝置的方法，該方法包括 在該半導(dǎo)體襯底中形成有隔離區(qū)域，該隔離區(qū)域相對于相鄰該隔離區(qū)域的該半導(dǎo)體材料的第一區(qū)域凹入，該隔離區(qū)域包含第一介質(zhì)材料； 形成覆蓋于該隔離層與該第一區(qū)域的第二介質(zhì)材料的第一層，該第二介質(zhì)材料比該第一介質(zhì)材料更能抵抗蝕刻劑；以及 去除覆蓋于該第一區(qū)域殘留完整覆蓋于該隔離區(qū)域的該第二介質(zhì)材料部分的的該第二介質(zhì)材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在包括有半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體襯底上制造半導(dǎo)體裝置的方法，其中，形成該隔離區(qū)域包括在相鄰該第一區(qū)域的溝槽中形成氧化物材料，該第二介質(zhì)材料比該氧化物材料更能抵抗包含有氫氟酸的蝕刻劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在包括有半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體襯底上制造半導(dǎo)體裝置的方法，進(jìn)一步包括在形成該第一層之前形成覆蓋于該隔離區(qū)域與該第一區(qū)域的第三介質(zhì)材料的第二層，該第一層覆蓋該第二層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的在包括有半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體襯底上制造半導(dǎo)體裝置的方法，其中，去除該第二介質(zhì)材料包括將該第一層平坦化以獲得平面對準(zhǔn)覆蓋于該第一區(qū)域的第二層部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的在包括有半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體襯底上制造半導(dǎo)體裝置的方法，其中 形成該第二層包括一致地沉積覆蓋于該隔離區(qū)域與該第一區(qū)域的該第三介質(zhì)材料；以及 形成該第一層包括一致地沉積覆蓋于該第三介電材料的該第二介質(zhì)材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的在包括有半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體襯底上制造半導(dǎo)體裝置的方法，該隔離區(qū)域通過第一距離相對于該第一區(qū)域凹入，其中，一致地沉積該第二介質(zhì)材料包括沉積該第二介質(zhì)材料至大于該第一距離的第一厚度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的在包括有半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體襯底上制造半導(dǎo)體裝置的方法，其中，一致地沉積該第三介質(zhì)材料包括沉積該第三介質(zhì)材料至小于該第一厚度的第二厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的在包括有半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體襯底上制造半導(dǎo)體裝置的方法，該隔離區(qū)域通過該第一距離相對于該第一區(qū)域凹入，其中； 形成該第二層包括形成具有小于該第一距離的第一厚度的該第二層；以及 形成該第一層包括形成具有大于該第一距離的第二厚度的該第一層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的在包括有半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體襯底上制造半導(dǎo)體裝置的方法，其中 形成該第二層包括有一致地沉積覆蓋于該隔離區(qū)域與該第一區(qū)域的氧化物材料；以及 形成該第一層包括一致地沉積覆蓋于該氧化物材料的氮化物材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的在包括有半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體襯底上制造半導(dǎo)體裝置的方法，其中，去除該第二介質(zhì)材料包括對該氮化物材料進(jìn)行拋光，直到外露覆蓋于該第一區(qū)域的該氧化物材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的在包括有半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體襯底上制造半導(dǎo)體裝置的方法，其中，去除該第二介電材料包括去除該氮化物材料部分以獲得平面對準(zhǔn)覆蓋于該第一區(qū)域的該氧化物材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的在包括有半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體襯底上制造半導(dǎo)體裝置的方法，進(jìn)一步包括 去除覆蓋于該第一區(qū)域的該第三介質(zhì)材料；以及 在該第一區(qū)域上形成晶體管結(jié)構(gòu)。
13.—種在包括有半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體襯底上制造半導(dǎo)體裝置的方法，該方法包括 相鄰于半導(dǎo)體材料的第一區(qū)域形成氧化物隔離區(qū)域，該氧化物隔離區(qū)域相對于該第一區(qū)域凹入； 一致地沉積覆蓋于該第一區(qū)域與該氧化物隔離區(qū)域的氮化物材料；以及 去除覆蓋于該第一區(qū)域殘留完整覆蓋于該氧化物隔離區(qū)域的該氮化物材料部分的該氮化物材料。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的在包括有半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體襯底上制造半導(dǎo)體裝置的方法，進(jìn)一步包括在一致地沉積該氮化物材料之前一致地沉積覆蓋于該第一區(qū)域與該氧化物隔離區(qū)域的氧化物材料，其中，去除該氮化物材料包括對該氮化物材料進(jìn)行拋光，直到外露該氧化物材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的在包括有半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體襯底上制造半導(dǎo)體裝置的方法，進(jìn)一步包括在一致地沉積該氮化物材料之前一致地沉積覆蓋于該第一區(qū)域與該氧化物隔離區(qū)域的氧化物材料，其中，去除該氮化物材料包括將該氮化物材料平坦化以獲得平面對準(zhǔn)覆蓋于該第一區(qū)域的該氧化物材料。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的在包括有半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體襯底上制造半導(dǎo)體裝置的方法，該氧化物隔離區(qū)域通過第一距離相對于該第一區(qū)域凹入，其中 一致地沉積該氧化物材料包括沉積該氧化物材料至小于該第一距離的第一厚度；以及 一致地沉積該氮化物材料包括沉積該氮化物材料至大于該第一距離的第二厚度。
17.一種半導(dǎo)體裝置，包括 半導(dǎo)體材料的主動區(qū)域，該主動區(qū)域上形成有晶體管結(jié)構(gòu)； 氧化物隔離區(qū)域，相鄰于該半導(dǎo)體材料的該主動區(qū)域，該氧化物隔離區(qū)域相對于該主動區(qū)域凹入；以及 介質(zhì)頂蓋材料，覆蓋該氧化物隔離區(qū)域，該介質(zhì)頂蓋材料相較于該氧化物隔離區(qū)域更能抵抗蝕刻劑。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置，其中，該介質(zhì)頂蓋材料包括氫氟酸抵抗材料。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置，其中 該氧化物隔離區(qū)域通過第一距離相對于該主動區(qū)域凹入；以及 該介質(zhì)頂蓋材料包括具有厚度大于或等于該第一距離的氮化物材料。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)一步包括置于該氧化物隔離區(qū)域與該氮化物材料之間的氧化物材料，其中，該氮化物材料通過由該氧化物材料的厚度所影響的距離延伸于該主動區(qū)域的上表面的上方。
全文摘要
本發(fā)明揭露一種具有封裝隔離區(qū)域的半導(dǎo)體裝置及其制造方法，其中，該裝置及其制造方法作為具有封裝隔離區(qū)域的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)。制造半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的示范方法涉及下列步驟在相鄰于半導(dǎo)體材料的第一區(qū)域的半導(dǎo)體襯底中形成第一介質(zhì)材料的隔離區(qū)域，形成覆蓋于該隔離區(qū)域與該第一區(qū)域的第二介質(zhì)材料的第一層，且去除覆蓋于該第一區(qū)域殘留完整覆蓋于該隔離區(qū)域的第二介質(zhì)材料部分的該第二介質(zhì)材料。該隔離區(qū)域相對于該第一區(qū)域凹入，且該第二介質(zhì)材料相較于該第一介質(zhì)材料更能抵抗蝕刻劑。
文檔編號H01L21/762GK102903663SQ201210153630
公開日2013年1月30日 申請日期2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月17日
發(fā)明者R·P·米卡羅, F·W·沃博雷特 申請人:格羅方德半導(dǎo)體公司