專利名稱：淺溝渠隔離區(qū)的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種淺溝渠隔離區(qū)的制造方法，且特別是有關(guān)于一種能防止于淺溝渠隔離區(qū)中產(chǎn)生孔洞的方法。
背景技術(shù)：
淺溝渠隔離法是一種利用非等向性蝕刻的方式在半導(dǎo)體基底中形成溝渠，然后再于溝渠中填入氧化物，以形成器件的隔離區(qū)的技術(shù)。由于淺溝渠隔離法所形成的隔離區(qū)具有可調(diào)整大小的優(yōu)點(diǎn)，并且可避免傳統(tǒng)區(qū)域氧化(LOCOS)法隔離技術(shù)中鳥嘴侵蝕的缺點(diǎn)，因此，對于次微米的金氧半導(dǎo)體工藝而言，是一種較為理想的隔離技術(shù)。
然而，隨著集成電路集成度的提升，器件的尺寸也越作越小。當(dāng)淺溝渠隔離區(qū)隨著集成電路積極度的提升而縮小化之后，伴隨而來的問題就是因溝渠過高的深寬比(Aspect ratio)而造成氧化層填入溝渠內(nèi)的填溝不完全，而使得最后所形成的淺溝渠隔離區(qū)內(nèi)會有孔洞產(chǎn)生。倘若在淺溝渠隔離區(qū)內(nèi)存在有孔洞，將會使得淺溝渠隔離區(qū)的隔離能力惡化，進(jìn)而造成器件漏電流或器件可靠度變差等等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種淺溝渠隔離區(qū)的制造方法，以解決公知于淺溝渠隔離區(qū)中會有孔洞產(chǎn)生，而造成淺溝渠隔離區(qū)的隔離能力不佳的問題。
本發(fā)明的再一目的是提供一種填溝的方法，以解決當(dāng)器件縮小化之后，會有因過高的深寬比而有填溝不完全的問題。
本發(fā)明提出一種淺溝渠隔離區(qū)的制造方法，此方法首先在一基底上形成一罩幕層，并且以罩幕層為一蝕刻罩幕圖案化基底，而形成一溝渠，其中此溝渠具有一第一深寬比。接著在溝渠內(nèi)部分的填入一第一絕緣層，其中溝渠在填入第一絕緣層之后具有一第二深寬比，之后，進(jìn)行一表面處理步驟，以部分第一絕緣層的表面與側(cè)壁處形成一處理層。在本發(fā)明中，此處理步驟例如是一傾斜離子植入步驟。隨后，進(jìn)行一濕式蝕刻工藝，以移除位于第一絕緣層表面的處理層，其中此蝕刻工藝的參數(shù)對處理層的蝕刻速率大于對第一絕緣層的蝕刻速度。在此，移除處理層之后的溝渠深度小于或等于移除處理層之前的溝渠深度，但是移除處理層之后的溝渠寬度大于移除處理層之前的溝渠寬度，且移除處理層之后第一絕緣層的表面高度小于移除處理層之前第一絕緣層的表面高度。因此移除處理層之后的溝渠具有一第三深寬比，且第三深寬比小于第一深寬比。之后，在第一絕緣層上形成一第二絕緣層，并填滿溝渠，最后移除罩幕層，以形成一淺溝渠隔離區(qū)。
本發(fā)明又提出一種填溝的方法，此方法首先提供一基底，其中基底中已形成一開口，其中此開口具有一第一深寬比。接著，在開口內(nèi)部分的填入一第一材料層，其中開口在填入第一材料層之后具有一第二深寬比，且第二深寬比小于第一深寬比。之后，進(jìn)行一表面處理步驟，以在部分第一材料層的表面及側(cè)壁形成一處理層。在本發(fā)明中，此表面處理步驟例如是一傾斜離子植入步驟。隨后，進(jìn)行一濕式蝕刻工藝，以移除處理層，其中此蝕刻工藝的參數(shù)對處理層的蝕刻速率大于對第一材料層的蝕刻速度。在此，移除處理層之后的開口深度小于或等于移除處理層之前的開口深度，但是移除處理層之后的開口寬度大于移除處理層之前的開口寬度，且移除處理層之后第一材料層的表面高度小于移除處理層之前第一材料層的表面高度。因此移除處理層之后的開口具有一第三深寬比，且第三深寬比小于第一深寬比。之后，在第一材料層上形成一第二材料層，并填滿開口。
由于本發(fā)明先于開口內(nèi)部分的填入第一材料層之后，再移除部分第一材料層，以使開口的深寬比降低。因此，本發(fā)明的方法可以改善因過高的深寬比而導(dǎo)致填溝不完全的問題。
由于本發(fā)明之淺溝渠隔離區(qū)的制造方法可以防止于其中產(chǎn)生有孔洞，因此利用本發(fā)明的方法所制造出的淺溝渠隔離區(qū)具有較佳的隔離效果。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明。


圖1A至圖1G是依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的淺溝渠隔離區(qū)的制造流程剖面示意圖。
標(biāo)示說明100基底102墊氧化層104罩幕層106、106a、106b溝渠
108、108a第一絕緣層110表面處理步驟112處理層114第二絕緣層116絕緣層H、H’、H”深度W、W’、W”寬度具體實(shí)施方式
圖1A至圖1G所示，其繪示是依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的淺溝渠隔離區(qū)的制造流程剖面示意圖。
請參照圖1A，在一基底100上形成一墊氧化層102以及一罩幕層104，其中形成墊氧化層102以及罩幕層104的方法例如是進(jìn)行一熱氧化工藝，以在基底100的表面形成一薄氧化層(未繪示)，之后再于薄氧化層上沉積一氮化硅層，接著進(jìn)行微影工藝與蝕刻工藝以圖案化氮化硅層，以形成罩幕層104。之后，以罩幕層104為蝕刻罩幕進(jìn)行一蝕刻工藝，圖案化薄氧化層以及基底100，而形成墊氧化層102，并且形成溝渠106。在此，溝渠106具有一深度H以及一寬度W，因此溝渠106的深寬比為H/W。
請參照圖1B，在基底100上形成一第一絕緣層108，而且第一絕緣層108部分的填入溝渠106內(nèi)。在此，第一絕緣層108是填入溝渠106的20％～30％左右的厚度，而且填入第一絕緣層108之后的溝渠為106a，且其具有深度H’以及寬度W’，因此溝渠106a的深寬比為H’/W’，而且溝渠106a的深寬比H’/W’小于溝渠106的深寬比H/W。在一較佳實(shí)施例中，第一絕緣層108的材質(zhì)例如是氧化硅，而且形成第一絕緣層108的方法例如是化學(xué)氣相沉積法，較佳的是高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法。
請參照圖1C，進(jìn)行一表面處理步驟110，以在部分第一絕緣層108的表面與側(cè)壁處形成一處理層112。在此，表面處理步驟110例如是一傾斜離子植入步驟，且此傾斜離子植入步驟的角度介于30度至60度之間。除此之外，此傾斜離子植入步驟所使用的摻雜物包括氮?dú)?、氬氣或其它惰性氣體，且傾斜離子植入步驟的能量介于20KeV至100KeV，傾斜離子植入步驟的劑量介于1E15/cm2至1E16/cm2。
由于上述表面處理步驟110以30度至60度左右的角度作植入，因此僅會在部分第一絕緣層108的表面與側(cè)壁處被植入摻雜物而形成處理層112，而且處理層112與其它第一絕緣層108之間的蝕刻速率會有所差異。在此，倘若上述的傾斜離子植入步驟所使用的摻雜物為氮?dú)?，則所形成的處理層112的蝕刻速率約為155至165埃/分鐘。倘若上述的傾斜離子植入步驟所使用的摻雜物為氬氣，則所形成的處理層112的蝕刻速率約為195至205埃/分鐘。而未有摻雜物植入的第一絕緣層108的蝕刻速率則是120至125埃/分鐘左右。
請參照圖1D，進(jìn)行一蝕刻工藝，較佳的是一濕式蝕刻工藝，以移除第一絕緣層108表面的處理層112，移除處理層112之后的溝渠為106b。其中，溝渠106b的深度為H”且寬度為W”，因此溝渠106b的深寬比為H”/W”。特別值得一提的是，溝渠106b的深度H”小于或等于溝渠106a的深度H’，但是溝渠106b的深寬W”大于溝渠106a的寬度W’。換言之，在移除處理層112之前與移除處理層112之后的溝渠深度并無太大改變，但是在移除處理層112之后的溝渠寬度會明顯變大，而且移除處理層112之后第一材料層108的表面高度小于移除處理層112之前第一材料層108的表面高度。因此，溝渠106b的深寬比H”/W”小于溝渠106的深寬比H/W。如此一來，后續(xù)于溝渠106b內(nèi)填絕緣材料時，便可以輕易的且完全的將溝渠106b填滿。
請參照圖1E，在基底100上形成一第二絕緣層114，并填滿溝渠106b，而第一絕緣層108a與第二絕緣層114共同作為淺溝渠隔離區(qū)的絕緣材料層116。在一較佳實(shí)施例中，第二絕緣層114的材質(zhì)例如是氧化硅，而形成第二絕緣層114的方法例如是化學(xué)氣相沉積法，較佳的是高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法。
如同先前所述，由于溝渠106b的深寬比H”/W”相較于溝渠106的深寬比H/W來說已大幅的降低，因此，本發(fā)明的方法可以使溝渠完全的被絕緣材料層116填滿，而不會有孔洞存在于其中。
請參照圖1F，移除部分絕緣材料層116，直到罩幕層104暴露出來。在此，移除部分絕緣層116的方法例如是進(jìn)行一化學(xué)機(jī)械研磨工藝或是一回蝕刻工藝。
請參照圖1G，將罩幕層104以及墊氧化層102移除，而完成一淺溝渠隔離區(qū)的制作。
由于本發(fā)明的淺溝渠隔離區(qū)的制造方法先于溝渠內(nèi)部份的填入第一絕緣層之后，再移除部分第一絕緣層，以使溝渠的深寬比降低，然后才繼續(xù)將溝渠填滿，因此本發(fā)明的方法可以完全的將溝渠填滿，而不會于隔離區(qū)中形成有孔洞。因此，本發(fā)明所形成的淺溝渠離區(qū)具有較佳的隔離能力。
本發(fā)明通過改善淺溝渠隔離區(qū)工藝中絕緣材料的填溝效果的方式，可以有效的避免于隔離區(qū)中產(chǎn)生孔洞。因此，本發(fā)明先于開口內(nèi)部分的填入第一材料層，再移除部分第一材料層，以降低開口的深寬比的方式，亦可以應(yīng)用在其它填溝工藝(填開口工藝)中，例如可以應(yīng)用在有機(jī)材料或是金屬材料等等的填溝工藝(填開口工藝)，而并非僅能用淺溝渠隔離工藝中。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許之更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種淺溝渠隔離區(qū)的制造方法，其特征在于，包括在一基底上形成一罩幕層；以該罩幕層為一蝕刻罩幕圖案化該基底，以形成一溝渠；在該溝渠內(nèi)部分的填入一第一絕緣層；進(jìn)行一表面處理步驟，以在部分該第一絕緣層的表面與側(cè)壁處形成一處理層；移除該處理層；在該第一絕緣層上形成一第二絕緣層，并填滿該溝渠；以及移除該罩幕層，以形成一淺溝渠隔離區(qū)。
2.如權(quán)利要求1所述的淺溝渠隔離區(qū)的制造方法，其特征在于，該溝渠于填入該第一絕緣層之前具有一第一深寬比，而該溝渠在移除該處理層之后具有一第三深寬比，該第三深寬比小于該第一深寬比。
3.如權(quán)利要求1所述的淺溝渠隔離區(qū)的制造方法，其特征在于，移除該處理層之后的該溝渠寬度大于移除該處理層之前的該溝渠寬度。
4.如權(quán)利要求1所述的淺溝渠隔離區(qū)的制造方法，其特征在于，移除該處理層之后的該溝渠深度小于或等于移除該處理層之前的該溝渠深度。
5.如權(quán)利要求1所述的淺溝渠隔離區(qū)的制造方法，其特征在于，該表面處理步驟包括一傾斜離子植入步驟。
6.如權(quán)利要求5所述的淺溝渠隔離區(qū)的制造方法，其特征在于，該傾斜離子植入步驟的角度介于30度至60度之間。
7.如權(quán)利要求5所述的淺溝渠隔離區(qū)的制造方法，其特征在于，該傾斜離子植入步驟所使用的一摻雜物包括氮?dú)?、氬氣或其它惰性氣體。
8.如權(quán)利要求5所述的淺溝渠隔離區(qū)的制造方法，其特征在于，該傾斜離子植入步驟的能量介于20KeV至100KeV。
9.如權(quán)利要求5所述的淺溝渠隔離區(qū)的制造方法，其特征在于，該傾斜離子植入步驟的劑量介于1E15/cm2至1E16/cm2。
10.如權(quán)利要求1所述的淺溝渠隔離區(qū)的制造方法，其特征在于，移除該處理層的方法包括一濕式蝕刻法。
11.如權(quán)利要求1所述的淺溝渠隔離區(qū)的制造方法，其特征在于，形成該第一絕緣層與該第二絕緣層包括一高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法。
12.一種填溝的方法，其特征在于，包括提供一基底，該基底中已形成有一開口；在該開口內(nèi)部分的填入一第一材料層；進(jìn)行一表面處理步驟，以在部分該第一材料層的表面與側(cè)壁處形成一處理層；移除該處理層；以及在該第一材料層上形成一第二材料層，并填滿該開口。
13.如權(quán)利要求12所述的填溝的方法，其特征在于，該開口于填入該第一材料層之前具有一第一深寬比，而該開口在移除處理層后具有一第三深寬比，該第三深寬比小于該第一深寬比。
14.如權(quán)利要求12所述的填溝的方法，其特征在于，移除該處理層之后的該開口寬度大于移除該處理層之前的該開口寬度。
15.如權(quán)利要求12所述的填溝的方法，其特征在于，移除該處理層之后的該開口深度小于或等于移除該處理層之前的該開口深度。
16.如權(quán)利要求12所述的填溝的方法，其特征在于，該表面處理步驟包括一傾斜離子植入步驟。
17.如權(quán)利要求16所述的填溝的方法，其特征在于，該傾斜離子植入步驟的角度介于30度至60度之間。
18.如權(quán)利要求16所述的填溝的方法，其特征在于，該傾斜離子植入步驟所使用的一摻雜物包括氮?dú)?、氬氣或其它惰性氣體。
19.如權(quán)利要求16所述的填溝的方法，其特征在于，該傾斜離子植入步驟的能量介于20KeV至100KeV。
20.如權(quán)利要求16所述的填溝的方法，其特征在于，該傾斜離子植入步驟的劑量介于1E15/cm2至1E16/cm2。
全文摘要
一種淺溝渠隔離區(qū)的制造方法，此方法先在所形成的溝渠內(nèi)部分的填入一第一絕緣層之后，再進(jìn)行一表面處理步驟于部分第一絕緣層的表面與側(cè)壁處形成一處理層。隨后，移除處理層，再于第一絕緣層上形成一第二絕緣層，而填滿溝渠，以形成一淺溝渠隔離區(qū)。由于本發(fā)明先于溝渠內(nèi)部分的填入第一絕緣層，再將部分第一絕緣層移除，以降低其深寬比之后，才繼續(xù)于溝渠內(nèi)填入第二絕緣層，因此本發(fā)明可以避免因溝渠的高深寬比而造成于淺溝渠隔離區(qū)中形成孔洞的缺點(diǎn)。
文檔編號H01L21/76GK1540740SQ0312221
公開日2004年10月27日 申請日期2003年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月21日
發(fā)明者林經(jīng)祥, 廖振偉, 施學(xué)浩, 陳光釗 申請人:旺宏電子股份有限公司