專利名稱：半導(dǎo)體器件制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種半導(dǎo)體器件制作方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，エ藝尺寸越來(lái)越小，對(duì)半導(dǎo)體器件的性能要求也越來(lái)越高。隨著工藝尺寸的減小，淺槽隔離區(qū)的STI應(yīng)カ效應(yīng)也越來(lái)越明顯。STI應(yīng)カ效應(yīng)可使窄溝道器件的離子濃度過(guò)高，從而引起器件的漏電流過(guò)大，進(jìn)而降低器件的性能?，F(xiàn)有技術(shù)中采用對(duì)設(shè)計(jì)布局進(jìn)行優(yōu)化，以及增加退火步驟等方式來(lái)釋放STI的應(yīng)力，但是隨著器件的尺寸不斷縮小，這些方法的效果并不理想，STI應(yīng)カ效應(yīng)還是很明顯，器件的性能并未得到更好的改善，因此，目前亟需找到更加有效的改善STI應(yīng)カ效應(yīng)的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體器件制作方法，主要描述淺槽隔離區(qū)的制作過(guò)程，通過(guò)對(duì)STI的制作過(guò)程進(jìn)行改進(jìn)，從而改善了 STI應(yīng)カ效應(yīng)，從而提高了半導(dǎo)體器件的性能。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案一種半導(dǎo)體器件制作方法，包括提供基底，所述基底包括STI淺溝槽；在所述STI淺溝槽的側(cè)壁和底部注入離子，以改善注入離子處的基底材料的晶格結(jié)構(gòu)；在所述基底表面上形成STI淺槽隔離區(qū)。優(yōu)選的，在所述STI淺溝槽的側(cè)壁和底部注入的離子為四價(jià)離子。優(yōu)選的，所述四價(jià)離子為硅離子。優(yōu)選的，在所述STI淺溝槽的側(cè)壁和底部注入離子的劑量基本為lE13cm2。優(yōu)選的，在所述STI淺溝槽的側(cè)壁和底部注入離子的注入角度為20° -40°。優(yōu)選的，在所述STI淺溝槽的側(cè)壁和底部注入離子的注入角度基本為30°。優(yōu)選的，在所述基底表面上形成STI淺槽隔離區(qū)的過(guò)程包括在所述STI淺溝槽的側(cè)壁和底部上形成襯墊氧化層；在所述襯墊氧化層上和所述基底表面上形成STI填充層；去除所述STI淺溝槽外多余的STI填充層材料，形成STI淺槽隔離區(qū)。優(yōu)選的，采用熱氧化法形成所述襯墊氧化層。優(yōu)選的，采用低壓化學(xué)氣相淀積或高密度等離子體化學(xué)氣相淀積的方式形成所述 STI填充層。優(yōu)選的，采用化學(xué)機(jī)械研磨的方式去除STI淺溝槽外的STI填充層，形成STI淺槽隔離區(qū)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明實(shí)施例提供的半導(dǎo)體器件制作方法，通過(guò)在STI淺溝槽的側(cè)壁和底部注入離子，從而通過(guò)離子對(duì)晶格的撞擊，破壞了注入離子處的基底材料的晶格結(jié)構(gòu)，由于基底材料的晶格結(jié)構(gòu)被破壞，使基底材料與STI淺槽隔離區(qū)之間產(chǎn)生的應(yīng)カ方向不再集中，而是被不規(guī)則的分散，從而減小了應(yīng)力，由于應(yīng)カ受體的晶格結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，即從根本上改變了產(chǎn)生應(yīng)力的因素，消除了 STI應(yīng)カ產(chǎn)生的原因，從而減小了 STI應(yīng)カ效應(yīng)，提高了半導(dǎo)體器件的性能。并且，本發(fā)明實(shí)施例的方法由于是在STI淺槽隔離區(qū)的制作過(guò)程上進(jìn)行的改進(jìn)， 與設(shè)計(jì)布局的相關(guān)性很小，也就減小了對(duì)設(shè)計(jì)布局的依賴性，而且，由于只是在STI淺溝槽的側(cè)壁和底部做了小劑量的離子注入，因此對(duì)半導(dǎo)體器件的其它電學(xué)參數(shù)的影響也很小。


通過(guò)附圖所示，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。圖1為本發(fā)明實(shí)施例一公開的半導(dǎo)體器件制作方法的流程圖；圖2-圖7為本發(fā)明實(shí)施例ニ公開的半導(dǎo)體器件制作方法各步驟的剖面圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。其次，本發(fā)明結(jié)合示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說(shuō)明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會(huì)不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長(zhǎng)度、寬度及深度的三維空間尺寸。正如背景技術(shù)部分所述，隨著半導(dǎo)體器件尺寸越來(lái)越小，現(xiàn)有技術(shù)中釋放STI應(yīng)力的方式效果并不明顯?；谏鲜鰡?wèn)題，發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生應(yīng)力的原因是STI淺槽隔離區(qū)的存在，在基底上形成了多個(gè)硅隔離島，由于STI淺溝槽內(nèi)填充的材料與周邊材料的差異，使得兩者的接觸面必然會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，而由于STI應(yīng)カ的存在，必然會(huì)影響電子遷移率， 進(jìn)而導(dǎo)致窄溝道器件的離子濃度過(guò)高，使漏電流過(guò)大。因此，若要從根本上較小STI應(yīng)カ效應(yīng)，最好的辦法是從應(yīng)カ產(chǎn)生的原因出發(fā)，破壞了應(yīng)力產(chǎn)生的基礎(chǔ)，STI應(yīng)カ自然就會(huì)減小。實(shí)施例一基于上述原因，本發(fā)明實(shí)施例公開了ー種半導(dǎo)體器件制作方法，主要針對(duì)STI淺槽隔離區(qū)的制作過(guò)程，該方法的流程圖如圖1所示，包括以下步驟步驟Sl 提供基底，所述基底包括STI淺溝槽；步驟S2 在所述STI淺溝槽的側(cè)壁和底部注入離子，以改善注入離子處的基底材料的晶格結(jié)構(gòu)；
步驟S3 在所述基底表面上形成STI淺槽隔離區(qū)。本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)在所述STI淺溝槽的側(cè)壁和底部注入離子，通過(guò)離子對(duì)晶格的撞擊，破壞了注入離子處的基底材料的晶格結(jié)構(gòu)，由于基底材料晶格結(jié)構(gòu)的變化，即應(yīng)カ的受體發(fā)生變化，從而減小了基底材料與STI淺槽隔離區(qū)之間產(chǎn)生的應(yīng)力，即改善了 STI應(yīng)カ 效應(yīng)，提高了半導(dǎo)體器件的性能。其中，所述應(yīng)カ的受體是指承受應(yīng)カ的雙方，這里指基底材料和STI淺溝槽填充材料，發(fā)生變化的一方為基底材料。實(shí)施例ニ本實(shí)施例公開的半導(dǎo)體器件制作方法各步驟的剖面圖如圖2-圖7所示，本實(shí)施例在上一實(shí)施例的基礎(chǔ)上對(duì)各步驟進(jìn)行了詳細(xì)描述，下面結(jié)合附圖對(duì)該方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。該方法包括以下步驟步驟Sl 如圖2和圖3所示，提供基底，所述基底包括STI淺溝槽；另外所述基底還包括本體層101、外延層102，所述外延層可包括阱區(qū)103，STI淺溝槽可位于器件的有源區(qū)，也可位于阱區(qū)103表面內(nèi)，也可位于外延層102表面內(nèi)，本實(shí)施例僅以STI淺溝槽位于阱區(qū)103表面內(nèi)為例進(jìn)行說(shuō)明，但本實(shí)施例對(duì)STI淺溝槽的位置和作用不做具體限定。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中的基底可以包括半導(dǎo)體元素，例如單晶、多晶或非晶結(jié)構(gòu)的硅或硅鍺(SiGe)，也可以包括混合的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，例如碳化硅、銻化銅、碲化鉛、砷化銅、磷化銅、砷化鎵或銻化鎵、合金半導(dǎo)體或其組合；也可以是絕緣體上硅(SOI)。此外，半導(dǎo)體基底還可以包括其它的材料，例如外延層或掩埋層的多層結(jié)構(gòu)。雖然在此描述了可以形成基底的材料的幾個(gè)示例，但是可以作為半導(dǎo)體基底的任何材料均落入本發(fā)明的精神和范圍。本實(shí)施例中的外延層102可為采用CVDエ藝在本體層101上一次性生長(zhǎng)的外延層，阱區(qū)103可為N型阱區(qū)或P型阱區(qū)，外延層的厚度和阱區(qū)的摻雜類型、摻雜濃度等可按照器件的具體應(yīng)用要求確定。本實(shí)施例中的本體層101可為硅襯底。其中，形成STI淺溝槽的過(guò)程如圖2和圖3所示，可采用熱氧化的方式或CVDエ藝， 在所述阱區(qū)103表面上形成一層隔離氧化層104，該隔離氧化層104的厚度約為150 A,可保護(hù)阱區(qū)或有源區(qū)在后續(xù)エ藝中免受化學(xué)沾污。之后可采用低壓化學(xué)氣相淀積的方式，在所述隔離氧化層104表面上形成刻蝕阻擋層105，所述刻蝕阻擋層105可為氮化硅或氮氧化硅或二者的混合層。在所述刻蝕阻擋層105表面上旋涂光刻膠層107，為了保證曝光精度，還可在光刻膠層107和刻蝕阻擋層105之間形成抗反射層106，以減少不必要的反射；之后采用具有 STI淺溝槽圖形的掩膜版對(duì)光刻膠層107進(jìn)行曝光，在所述光刻膠層107表面上形成STI淺溝槽圖案108，之后以具有STI淺溝槽圖案的光刻膠層為掩膜，采用干法刻蝕或濕法腐蝕的方式在所述阱區(qū)103表面內(nèi)形成STI淺溝槽109，如圖3所示。其中，STI淺溝槽109的側(cè)壁是傾斜的，且底面圓滑，這樣有助于提高后續(xù)填充エ 藝的質(zhì)量以及隔離結(jié)構(gòu)的電學(xué)特性。在完成STI淺溝槽109的刻蝕后，去除光刻膠，并在ー系列化學(xué)試劑中進(jìn)行濕法清洗，以保證半導(dǎo)體器件表面的清潔。在完成清洗后，需進(jìn)行STI淺溝槽的溝槽深度、特征尺寸以及缺陷等特征的檢測(cè)，以保證器件的質(zhì)量。以上所述的“阱區(qū)103表面內(nèi)”是指由阱區(qū)103表面向下延伸的一定深度的區(qū)域， 該區(qū)域?qū)儆谮鍏^(qū)103的一部分；所述“阱區(qū)103表面上”是指由阱區(qū)103表面向上的區(qū)域， 該區(qū)域不屬于阱區(qū)103本身。步驟S2 在所述STI淺溝槽109的側(cè)壁和底部注入離子，以改善注入離子處的基底材料的晶格結(jié)構(gòu)，注入離子區(qū)110的分布如圖4所示；其中，為了更好的與基底的硅發(fā)生作用，該步驟在溝槽側(cè)壁和底部注入的離子為四價(jià)離子，考慮到成本因素，所述四價(jià)離子優(yōu)選為硅離子，由于硅材料成本較低，可以節(jié)省生產(chǎn)成本。為了更好的在STI淺溝槽109的側(cè)壁和底部注入離子，也為了消除離子注入過(guò)程中產(chǎn)生的溝道效應(yīng)，可采用傾斜一定角度進(jìn)行離子注入，注入角度在20° -40°之間，優(yōu)選的注入角度為30°，注入的硅離子劑量基本為lE13cm2，注入劑量可在此范圍內(nèi)有少許的波動(dòng)，并不影響本發(fā)明實(shí)施例的效果。同吋，傾斜注入還可以適當(dāng)?shù)目刂谱⑷肷疃炔恢劣谶^(guò)大，進(jìn)而減小對(duì)半導(dǎo)體器件其它電學(xué)性能的影響。該步驟通過(guò)在STI淺溝槽的側(cè)壁和底部注入離子，通過(guò)離子對(duì)晶格的撞擊，破壞了注入離子處的基底材料的晶格結(jié)構(gòu)，使基底材料與STI淺槽隔離區(qū)之間產(chǎn)生的應(yīng)カ方向不再集中，而是被不規(guī)則的分散，從而減小了應(yīng)力，由于應(yīng)カ受體的晶格結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，即從根本上改變了產(chǎn)生應(yīng)力的因素，消除了 STI應(yīng)カ產(chǎn)生的原因，從而減小了 STI應(yīng)カ效應(yīng)， 提高了半導(dǎo)體器件的性能。并且，該步驟是在STI淺槽隔離區(qū)的制作過(guò)程上進(jìn)行的改進(jìn)，與設(shè)計(jì)布局的相關(guān)性很小，也就減小了對(duì)設(shè)計(jì)布局的依賴性，而且，由于只是在STI淺溝槽的側(cè)壁和底部做了小劑量的離子注入，因此對(duì)半導(dǎo)體器件的其它電學(xué)參數(shù)的影響也很小。步驟S3 在所述基底表面上形成STI淺槽隔離區(qū)。參見圖5，在所述STI淺溝槽109的側(cè)壁和底部上形成襯墊氧化層111 ；需要說(shuō)明的是，可采用熱氧化或CVD的方法形成所述襯墊氧化層111，所述襯墊氧化層111的厚度約為150 A0襯墊氧化層111可改善基底材料(硅)與STI淺溝槽填充物之間的界面特性。如圖6所示，在所述襯墊氧化層111上和所述基底表面上形成STI填充層112 ；該步驟可采用低壓化學(xué)氣相淀積或高密度等離子體化學(xué)氣相淀積的方式形成所述STI填充層112，其中，STI填充層材料可為氧化硅。如圖7所示，去除所述STI淺溝槽109外多余的STI填充層材料，形成STI淺槽隔離區(qū)113。本實(shí)施例中可采用化學(xué)機(jī)械研磨エ藝去除STI淺溝槽109多余的STI填充層材料，使STI淺溝槽表面齊平，由于阱區(qū)表面上覆蓋有氮化硅等材料作為刻蝕阻擋層，可以防止過(guò)度研磨，完成研磨后檢查隔離氧化層的厚度、顆粒以及缺陷等?；瘜W(xué)機(jī)械研磨之后，利用濕法腐蝕法或其他方法，去除刻蝕阻擋層的氮化硅等，同時(shí)為了給后續(xù)エ藝帶來(lái)雜質(zhì)，還需去除STI淺槽隔離區(qū)113外的隔離氧化層104。以上所述實(shí)施例，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述掲示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此， 凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件制作方法，其特征在干，包括 提供基底，所述基底包括STI淺溝槽；在所述STI淺溝槽的側(cè)壁和底部注入離子，以改善注入離子處的基底材料的晶格結(jié)構(gòu)；在所述基底表面上形成STI淺槽隔離區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在干，在所述STI淺溝槽的側(cè)壁和底部注入的離子為四價(jià)離子。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在干，所述四價(jià)離子為硅離子。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在干，在所述STI淺溝槽的側(cè)壁和底部注入離子的劑量基本為lE13cm2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在干，在所述STI淺溝槽的側(cè)壁和底部注入離子的注入角度為20° -40°。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在干，在所述STI淺溝槽的側(cè)壁和底部注入離子的注入角度基本為30°。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在干，在所述基底表面上形成STI淺槽隔離區(qū)的過(guò)程包括在所述STI淺溝槽的側(cè)壁和底部上形成襯墊氧化層；在所述襯墊氧化層上和所述基底表面上形成STI填充層；去除所述STI淺溝槽外多余的STI填充層材料，形成STI淺槽隔離區(qū)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，采用熱氧化法形成所述襯墊氧化層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在干，采用低壓化學(xué)氣相淀積或高密度等離子體化學(xué)氣相淀積的方式形成所述STI填充層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，采用化學(xué)機(jī)械研磨的方式去除STI淺溝槽外的STI填充層，形成STI淺槽隔離區(qū)。
全文摘要
本實(shí)施例公開了一種半導(dǎo)體器件制作方法，包括提供基底，所述基底包括STI淺溝槽；在所述STI淺溝槽的側(cè)壁和底部注入離子，以改善注入離子處的基底材料的晶格結(jié)構(gòu)；在所述基底表面上形成STI淺槽隔離區(qū)。本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)在所述STI淺溝槽的側(cè)壁和底部注入離子，通過(guò)離子對(duì)晶格的撞擊，破壞了注入離子處的基底材料的晶格結(jié)構(gòu)，由于基底材料晶格結(jié)構(gòu)的變化，即應(yīng)力的受體發(fā)生變化，從而減小了基底材料與STI淺槽隔離區(qū)之間產(chǎn)生的應(yīng)力，即改善了STI應(yīng)力效應(yīng)，提高了半導(dǎo)體器件的性能。
文檔編號(hào)H01L21/762GK102569160SQ20101059911
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者杜建 申請(qǐng)人:無(wú)錫華潤(rùn)上華半導(dǎo)體有限公司, 無(wú)錫華潤(rùn)上華科技有限公司