專利名稱：具有槽隔離結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有槽隔離結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的制造方法，特別是，設(shè)計(jì)成能增加?xùn)沤^緣層可靠性的一種半導(dǎo)體器件的制造方法。
因設(shè)計(jì)規(guī)則尺寸隨著半導(dǎo)體器件的超大規(guī)模集成電路而減小，實(shí)質(zhì)上就是要求縮小器件隔離區(qū)的尺寸。由于這個(gè)緣故，所以用設(shè)計(jì)成適宜于小間距的槽隔離結(jié)構(gòu)來代替LOCOS(硅局部氧化)。槽隔離結(jié)構(gòu)有利于縮小器件隔離區(qū)的尺寸，因?yàn)樗菀渍{(diào)整其橫向距離。
然而，具有這種槽隔離結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件包含了導(dǎo)致?lián)p害柵絕緣層可靠性的問題。由于在槽的角部不能隨著氧化很好地形成柵絕緣層，因而半導(dǎo)體器件在工作時(shí)電場(chǎng)集中于槽的角部，就會(huì)在低電壓下發(fā)生擊穿。
為了解決槽隔離結(jié)構(gòu)中的這個(gè)問題，已提出了一種制造雙層?xùn)沤^緣層(參看US5387540)的方法，并以

圖1和2的剖面圖說明該方法。
在如圖1和圖2所示的常規(guī)方法中，通過如圖1所示的氧化，在由隔區(qū)12限定的襯底11的有源區(qū)13的表面上，形成第一絕緣層141。在圖2中，采用CVD(化學(xué)汽相淀積)法形成第二絕緣層142，覆蓋未被第一絕緣層141完全覆蓋的槽的角部。由此，最終完成包括第一和第二絕緣層141和142的柵絕緣層14。
隔離區(qū)12包括槽、用于減少形成槽時(shí)的蝕刻損傷的槽墊層122、槽塞123和溝道截止區(qū)124。圖2的標(biāo)號(hào)15描繪出柵電極。
在現(xiàn)有技術(shù)中，用CVD法在第一絕緣層141上淀積第二絕緣層142，以便覆蓋住槽的角部，因此很難調(diào)整其厚度且與用氧化法形成的絕緣層相比可靠性較低。而且，因?yàn)樵贗Giga DRAM的超大規(guī)模集成器件中的柵絕緣層厚度小于70埃，所以，難以用CVD法在第一絕緣層141上淀積第二絕緣層142來調(diào)整柵絕緣層14的厚度。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種具有用以使槽的角部絕緣的柵絕緣層且同時(shí)在器件有源區(qū)上也具有一層的半導(dǎo)體器件的制造方法。
本發(fā)明的另外的特征和優(yōu)點(diǎn)在下述的說明中將顯示出來，或通過本發(fā)明的實(shí)施可以了解。本發(fā)明的各個(gè)目的和其他優(yōu)點(diǎn)，通過載入了說明書及權(quán)利要求和附圖指出的特定結(jié)構(gòu)將獲得實(shí)現(xiàn)。
為達(dá)到這些和其它優(yōu)點(diǎn)及根據(jù)本發(fā)明的目的，作為概括和一般性說明，一種具有槽隔離結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的制造方法，包括步驟形成包括槽和用于填充該槽以便在襯底上限定有源區(qū)的槽塞的隔離區(qū)，該槽塞的一部分突出于襯底表面之上；在該襯底表面上的該槽塞的該突出部分的側(cè)表面上形成氧化材料的側(cè)壁墊層；以及在該襯底有源區(qū)的表面上和該各側(cè)壁墊層上進(jìn)行氧化，以便形成使柵絕緣層延伸到襯底有源區(qū)的上部和該槽塞的側(cè)表面上。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的具有槽隔離結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的制造方法，包含步驟形成包括槽和用于填充該槽以便在襯底上限定有源區(qū)的槽塞的隔離區(qū)，該槽塞的一部分突出于襯底表面之上；在該襯底表面上的該槽塞的該突出部分的側(cè)表面上形成第一絕緣層的側(cè)壁墊層；以及在該襯底的有源區(qū)上形成由柵絕緣層和第一絕緣層的側(cè)壁構(gòu)成的第二絕緣層。
大家都知道，上述的一般說明和下述的詳細(xì)說明兩者都是舉例性說明，意圖是對(duì)所要求保護(hù)的發(fā)明提供進(jìn)一步的闡述。
含有提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解并構(gòu)成本說明書的一部分的各附圖，描述了本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例并包含于解釋本發(fā)明原理的說明在附圖中圖1和2是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的例子說明半導(dǎo)體器件制造方法的剖面圖；圖3A到3J是說明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的具有槽隔離結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件制造方法的流程圖；以及圖4A、4B和4C是說明根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的半導(dǎo)體器件制造方法的流程圖。
現(xiàn)在將詳細(xì)涉及本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，這些例子在附圖中表明。
圖3A到3J是說明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的具有槽隔離結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件制造方法的流程圖。
參看圖3A，在半導(dǎo)體襯底31上形成蝕刻阻擋層36。用硅作該襯底31。該蝕刻阻擋層36包括硅氧化層的緩沖膜361，及在此緩沖膜361上形成的氮化硅層362。緩沖膜361，可用CVD(化學(xué)汽相淀積)法形成硅氧化層，但最好，用熱氧化法形成。
如圖3B所示，在蝕刻阻擋層36上形成光刻膠掩模37，而后除去蝕刻阻擋層的一部分，使襯底31的第一部分39露出。在圖3B中的標(biāo)號(hào)36′描繪已刻制成圖形的蝕刻阻擋層。此外，標(biāo)號(hào)361′和362′分別描繪已刻制成圖形的緩沖膜和已刻制成圖形的氮化硅膜。
在圖3C中，經(jīng)過蝕刻襯底31的第一部分39形成了槽321。該槽321在襯底31的第二部分中限定了有源區(qū)33。采用一種各向異性的蝕刻法作為形成該槽321的蝕刻方法。接著，除去上述光刻膠掩模37。
參看圖3D，在該槽321的內(nèi)表面，即，在槽321的側(cè)表面和底面上形成絕緣材料的槽墊層322。為減小形成該槽時(shí)用蝕刻工藝造成的損傷而形成的該槽墊層322，最好是采用熱氧化法形成硅氧化層。該蝕刻阻擋層36′則用作阻擋氧化的掩模。另外，槽墊層322可由無應(yīng)力的氮氧化硅形成，氮氧化硅是具有高收縮力的氧化硅和具有張力的氮化硅的中間混合物。然后，把溝道截止離子注入到襯底31的槽321的底部，以便形成溝道截止區(qū)324。該溝道截止區(qū)324還可以在形成槽墊層322之前形成。
如圖3E所示，形成槽填充材料層40，以便覆蓋該槽墊層322和蝕刻阻擋層36′。所形成的槽填充材料層40實(shí)際上完全填滿該槽321。這是用CVD法形成的硅氧化層，并且可用TEOS(四乙基原硅酸鹽)分解獲得。
在圖3F中，選擇地除去一部分槽填充材料層40，以便通過CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)法，或等離子蝕刻法形成槽塞323。選擇地除去槽填充材料層40以便露出用作蝕刻擋板的蝕刻阻擋層36′。在本工藝中，形成隔離區(qū)32包括一槽321、槽墊層322、槽塞323和溝道截止區(qū)324。該隔離區(qū)32形成于靠近襯底31的第二部分的有源區(qū)33。
依次，如圖3G所示，除去蝕刻阻擋層36′，以便露出襯底31的有源區(qū)33的表面并使一部分槽塞323突出于襯底31的表面之上。
在圖3H中，形成氧化材料層41，以蓋住包括該槽塞323的襯底31表面。該氧化材料層41是用CVD法由多晶硅形成，而該氧化材料層41將通過氧化變成絕緣層。
在圖31中，經(jīng)過深腐蝕工藝選擇地除去一部分氧化材料層41，以便在該槽塞323的突出部分的側(cè)表面上形成氧化材料的側(cè)壁墊層341。
最后，在圖3J中，在該襯底31的有源區(qū)33表面上和該側(cè)壁墊層341的表面上用熱氧化法形成柵絕緣層34。從而，從使柵絕緣層34延伸到襯底31主表面的襯底31的有源區(qū)33的表面和該槽塞323的突出部分上。這種結(jié)構(gòu)產(chǎn)生對(duì)槽321角部的完美絕緣。由于以一定時(shí)間的氧化形成了柵絕緣層34，所以能夠增加均勻性和可靠性。
圖4A、4B和4C是說明根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的方法的流程圖。
如圖4A所示，包括槽321、槽墊層322、槽塞323和溝道截止區(qū)324的隔離區(qū)32形成于襯底31上的，以限定有源區(qū)33。然后，形成絕緣材料層42，以覆蓋包括槽塞323在內(nèi)的該襯底31的主表面。該絕緣材料層42是用CVD法淀積的硅氧化層。
在圖4B中，選擇地除去一部分絕緣材料層42，以便形成側(cè)壁墊層441，它是在襯底31的主表面上的槽塞323突出部分的側(cè)表面上的第一絕緣層。采用進(jìn)行對(duì)絕緣材料層42的深腐蝕，形成該側(cè)壁墊層441，于是在襯底31主表面上的槽塞323突出部分的側(cè)表面上，保留下一部分絕緣材料層42。因而，該側(cè)壁墊層441覆蓋槽墊層322。
參看圖4C，對(duì)該襯底的有源區(qū)33表面的熱氧化導(dǎo)致形成第二絕緣層442，而第二絕緣層442變成帶有側(cè)壁墊層441，即帶第一絕緣層的柵絕緣層44。該槽321的角部完美地被柵絕緣層44絕緣，該柵絕緣層44包括第一絕緣層，即，側(cè)壁墊層441，以及第二絕緣層442。在有源區(qū)33上的柵絕緣層44用熱氧化法由具有優(yōu)良均勻性和可靠性的硅氧化層形成。
本領(lǐng)域技術(shù)人員都應(yīng)該清楚，對(duì)本發(fā)明的具有槽隔離結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的制造方法還可以作出各種改進(jìn)和變更而不會(huì)偏離本發(fā)明的構(gòu)思或范圍。因此，本發(fā)明應(yīng)包括，在權(quán)利要求書和其等同物范圍內(nèi)提供的對(duì)本發(fā)明的改進(jìn)和變更。
權(quán)利要求
1.一種具有槽隔離結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的制造方法，包括下列步驟在襯底上形成蝕刻阻擋層；選擇地除去一部分蝕刻阻擋層，以便露出該襯底；在該襯底上形成槽；在該槽的內(nèi)表面上形成絕緣材料的槽墊層；形成覆蓋該槽墊層和該蝕刻阻擋層的槽填充材料層；選擇地除去一部分槽填充材料層，以便露出該蝕刻阻擋層和形成填充該槽的槽塞；除去蝕刻阻擋層，以便露出襯底和突出在該襯底表面以上的槽塞部分；以及在該襯底和該槽塞突出的突出部分的側(cè)面上形成柵絕緣層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，該蝕刻阻擋層由依次淀積氧化硅層和氮化硅層構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，該槽由各向異性蝕刻形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，該槽墊層由熱氧化法形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，該槽填充材料層由淀積氧化硅層形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，該槽塞由對(duì)該槽填充材料層進(jìn)行拋光形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，該槽塞由對(duì)該槽塞填充材料層進(jìn)行等離子蝕刻形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，還包括把溝道截止離子注入該襯底的槽底表面的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，形成柵絕緣層的步驟包括下列步驟形成覆蓋包括該槽塞的該襯底表面的氧化材料層；選擇地除去一部分氧化材料層，以便在該槽塞的突出部分的側(cè)表面上形成氧化材料的側(cè)壁墊層；以及在該襯底表面和該側(cè)壁上進(jìn)行氧化。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，該氧化材料層由淀積多晶硅形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，該側(cè)壁墊層由進(jìn)行對(duì)該氧化材料層的深腐蝕形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，形成該柵絕緣層的步驟包括下列步驟形成覆蓋包括該槽塞的該襯底的絕緣材料層；選擇地除去一部分絕緣材料層，以便形成側(cè)壁墊層，而該側(cè)壁墊層是在所述的該槽塞突出部分表面上的第一絕緣層；以及在該襯底表面上進(jìn)行氧化以形成第二絕緣層。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，該絕緣材料層由淀積氧化硅層形成。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，該側(cè)壁墊層由對(duì)該絕緣材料層進(jìn)行深腐蝕形成。
15.一種具有槽隔離結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的制造方法，包括下列步驟在襯底上形成蝕刻阻擋層；選擇地除去一部分所述阻擋層，以露出所述襯底；應(yīng)用所述蝕刻阻擋層作為掩模在所述襯底中形成槽；在所述槽的表面形成第一絕緣材料的槽墊層；在所述槽墊層和所述蝕刻阻擋層的側(cè)表面上形成第二絕緣材料的槽塞；除去所述蝕刻阻擋層，以露出所述槽塞和所述襯底的一部分；以及在所述槽塞和所述襯底的所述部分上形成絕緣層。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述蝕刻阻擋層包括氧化物層和氮化物層。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述槽由各向異性蝕刻形成。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述槽墊層由熱氧化法形成。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述第一絕緣材料是氧化物而所述第二絕材料是TEOS的分解物。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，形成所述絕緣層的步驟包括下列步驟在該槽塞的部分上形成氧化材料的側(cè)壁墊層；對(duì)該襯底和側(cè)壁墊層上進(jìn)行氧化。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，該氧化材料是氧化物。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述形成所述絕緣層的步驟包括下列步驟在該槽塞的部分上形成絕緣材料的側(cè)壁墊層；在該襯底上進(jìn)行氧化。
全文摘要
一種具有槽隔離結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的方法,包括步驟:形成包括槽和用于填充該槽以便在襯底上限定有源區(qū)的槽塞的隔離區(qū),該槽塞的一部分突出于該襯底表面之上;在襯底表面上的該槽塞的突出部分的側(cè)表面上形成氧化材料的側(cè)壁墊層;以及對(duì)襯底有源區(qū)和各側(cè)壁墊層的表面上進(jìn)行氧化,以便形成延伸到襯底有源區(qū)的上部和槽塞的側(cè)表面上的柵絕緣層。
文檔編號(hào)H01L21/76GK1186333SQ9711953
公開日1998年7月1日 申請(qǐng)日期1997年9月18日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月26日
發(fā)明者金煐官 申請(qǐng)人:Lg半導(dǎo)體株式會(huì)社