專利名稱：淺溝槽隔離物的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種半導(dǎo)體制程的方法，特別是有關(guān)于一種淺溝槽隔離物shallow trench isolation；STI)的制造方法，可以提升化學(xué)機械研磨(chemical mechanical polishing；CMP)平坦化的選擇比。
在各種組件隔離技術(shù)中，局部硅氧化方法(LOCOS)和淺溝槽隔離區(qū)(STI)制程是最常被采用的兩種技術(shù)，尤其后者因具有隔離區(qū)域小和完成后仍保持基底平坦性等優(yōu)點，更是近來頗受重視的半導(dǎo)體制造技術(shù)。
傳統(tǒng)的淺溝槽隔離區(qū)的制造方法，如

圖1至圖8所示的制造流程剖面示意圖。
首先，參閱圖1所示，在一硅基底2表面上，以熱氧化法形成一墊氧化層4，并以化學(xué)氣相沉積法沉積氮化硅層6于墊氧化層4上。
接著，參閱圖2所示，涂布一光阻層8于氮化硅層6上，并以微影程序定義其圖案，露出欲形成組件隔離區(qū)的部分。
參閱圖3所示，利用光阻層8當作罩幕，依序蝕刻所述氮化硅層6和墊氧化層4。
接著，參閱圖4所示，利用適當溶液去除光阻層8后，以氮化硅層14和墊氧化層12當作罩幕，蝕刻硅基底2，以于其中形成多數(shù)淺溝槽10，用以定義組件的主動區(qū)。
參閱圖5所示，對基底2施行熱氧化法，以在多數(shù)淺溝槽10的底部和側(cè)壁上成長一薄氧化硅當作襯氧化層。
接著，參閱圖6所示，施行化學(xué)氣相沉積程序，例如使用O3和TEOS當作反應(yīng)物形成氧化層14，使其填滿多數(shù)淺溝槽10，并覆蓋在氮化硅層6表面上。
接下來，參閱圖7所示，施行一化學(xué)性機械研磨程序(CMP)，去除氧化層14高出氮化硅層6表面的部分，以形成表面平坦的組件隔離區(qū)14a。
之后，參閱圖7所示，以適當蝕刻方法依序去除氮化硅層6和墊氧化層4，便完成淺溝槽隔離物14a制程，得到如圖7所示的構(gòu)造。
然而，所述的傳統(tǒng)淺溝槽隔離物制造方法中，是以氮化硅作為蝕刻罩幕，因此在蝕刻過程中，容易引發(fā)應(yīng)力，造成半導(dǎo)體基底結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生缺陷。
因此，以氧化物取代氮化硅做為蝕刻罩幕的制造方法被提出，如此可以避免半導(dǎo)體基底中缺陷的產(chǎn)生。然而，以氧化物作為蝕刻罩慕的制造方法卻有制程上的另一問題蝕刻罩幕層所扮演的另一角色為化學(xué)機械研磨的終止層，如此一來，則與淺溝槽隔離物的材質(zhì)均為氧化物，導(dǎo)致化學(xué)機械研磨的選擇比不佳。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種淺溝槽隔離物的制造方法，其特征是它包括下列步驟(1)提供一半導(dǎo)體基底；(2)形成第一罩幕層于所述基底表面；(3)對所述罩幕層施行熱處理，以轉(zhuǎn)換成第二罩幕層；(4)利用微影蝕刻制程將所述罩幕層形成罩幕圖案；(5)利用所述罩幕圖案為遮蔽物，蝕刻所述基底，以形成多數(shù)淺溝槽區(qū)；(6)全面性形成絕緣層于所述基底，以填滿所述多數(shù)淺溝槽區(qū)；(7)平坦化處理，直到露出所述罩幕圖案；(8)除去所述罩幕圖案。
所述第一罩幕層為氧化層。所述氧化層是利用化學(xué)氣相沉積形成。所述熱處理溫度為300-500℃。所述熱處理溫過程的環(huán)境氣氛為含氮氣體。所述含氮氣體是為氮氣、氨氣或一氧化二氮的混和氣體。所述第二罩幕層為硅氮氧化合物。所述絕緣層是為氧化層。所述氧化層是利用高密度電漿化學(xué)氣相沉積法形成。所述氧化層形成之前，更包括形成一襯墊氧化層于所述多數(shù)淺溝槽側(cè)壁與底部。所述襯墊氧化層是利用熱氧化法形成。所述平坦化處理是化學(xué)機械研磨法。所述化學(xué)機械研磨的漿液是為硅土與堿性氨水的混合液體。
另一種淺溝槽隔離物的制造方法，其特征是它包括下列步驟(1)提供一半導(dǎo)體基底；(2)依序形成墊氧化層、氧化層于所述基底表面；(3)對所述氧化層施行含氮氣氛處理，形成含氮罩幕層；(4)利用微影蝕刻制程將所述含氮罩幕層形成罩幕圖案；(5)利用所述罩幕圖案為遮蔽物，蝕刻所述基底，以形成多數(shù)淺溝槽區(qū)；(6)全面性形成一絕緣層于所述基底，以填滿所述多數(shù)淺溝槽區(qū)；(7)進行化學(xué)機械研磨，直到露出所述罩幕圖案；
(8)除去所述罩幕圖案。
所述氧化層是利用化學(xué)氣相沉積法形成。所述墊氧化層是利用熱氧化法形成。所述含氮氣體處理的環(huán)境溫度為300-500℃。所述含氮氣體為氮氣、氨氣或一氧化二氮。所述氮氣通入流量為每分鐘300-500cc。所述氨氣通入流量是為每分鐘200-400cc。所述含氮氣體處理執(zhí)行時間為5-200秒。所述絕緣層為氧化層。所述氧化層是利用高密度電漿化學(xué)氣相沉積形成。所述氧化層形成之前，更包括形成襯墊氧化層于所述多數(shù)淺溝槽側(cè)壁與底部。所述襯墊氧化層是利用熱氧化法形成。所述化學(xué)機械研磨的漿液為硅土與堿性氨水的混合液體。
下面結(jié)合較佳實施例配合附圖詳細說明。
圖9-圖18是本發(fā)明的淺溝槽隔離物的制造流程的剖面示意圖。
首先，參閱圖9所示，提供一半導(dǎo)體基底22，并且依序形成一墊氧化層24、一氧化層26于所述基底22表面。其中所述墊氧化層24例如以熱氧化法形成，而所述氧化層26的材料例如為二氧化硅，并且形成方法例如為常壓化學(xué)氣相沉積(APCVD)、低壓化學(xué)氣相沉積(PCVD)、或高密度電漿化學(xué)氣相沉積(HDPCVD)等。
接著，參閱圖10所示，對所述罩幕層26施行熱處理程序或電漿處理程序，其環(huán)境溫度為300-500℃，且其環(huán)境氣氛是為含氮成分氣體，例如為氮氣、氨氣或一氧化二氮的混和氣體，其中通入氮氣的流量約為每分鐘300-500cc、氨氣的流量約為每分鐘200-400cc，反應(yīng)時間為5-200秒，使得所述二氧化硅層形成一硅氧氮化合物(SiOxNy)層做為一罩幕層26a，如圖11所示。
參閱圖12所示，利用微影蝕刻制程形成一圖案化光阻28于所述罩幕層26a上。接著，對所述罩幕層26a與所述墊氧化層24進行蝕刻，形成一罩幕圖案26b與一墊氧化層圖案24a，再以適當蝕刻方法除去所述圖案化光阻28，如圖13所示參閱圖14所示，再以所述罩幕圖案20b為遮蔽物，蝕刻所述基底22，以形成多數(shù)淺溝槽區(qū)30。
接著，參閱圖15所示，實施熱氧化法程序，大約在1000℃的溫度下進行氧化反應(yīng)，以形成一襯墊氧化層322于所述多數(shù)淺溝槽30側(cè)壁與底部，來修補因溝槽蝕刻所造成的表面損傷。
接著，參閱圖16所示，施行化學(xué)氣相沉積程序，例如常壓化學(xué)氣相沉積(APCVD)、低壓化學(xué)氣相沉積(PCVD)或高密度電漿化學(xué)氣相沉積(HDPCVD)等，全面性形成一絕緣氧化層34于所述基底22，以填滿所述多數(shù)淺溝槽區(qū)30，并且預(yù)先形成所述襯墊氧化層32，可以確保所述基底22與所述絕緣氧化層34的界面品質(zhì)接著，參閱圖17所示，利用高選擇比的化學(xué)機械研磨法(CMP)平坦化所述絕緣氧化層34，直到露出所述罩幕圖案26b，以形成多數(shù)淺溝槽隔離物34a，所采用的研磨漿液(slurry)例如為硅土與堿性氨水(NH4OH)的混合液體。
最后，參閱圖18所示，例如利用濕蝕刻法依序除去所述罩幕圖案26b與所述墊氧化層圖案24a。
綜合所述，本發(fā)明至少提供如下優(yōu)點1、依據(jù)本發(fā)明的蝕刻罩幕層是經(jīng)過含氮氣體處理的氧化層，如此可以避免傳統(tǒng)技術(shù)中以氮化硅做為罩幕層，所導(dǎo)致基底產(chǎn)生缺陷的問題。
2、根據(jù)本發(fā)明是以經(jīng)過含氮氣體處理的氧化層做為化學(xué)機械研磨的終止層，如此一來，可以與淺溝槽隔離物的絕緣氧化層在材質(zhì)上有所區(qū)別，可以提升化學(xué)機械研磨的選擇比。
本發(fā)明雖以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何熟習(xí)此項技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，所做些許的更動與潤飾，都屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種淺溝槽隔離物的制造方法，其特征是它包括下列步驟(1)提供一半導(dǎo)體基底；(2)形成第一罩幕層于所述基底表面；(3)對所述罩幕層施行熱處理，以轉(zhuǎn)換成第二罩幕層；(4)利用微影蝕刻制程將所述罩幕層形成罩幕圖案；(5)利用所述罩幕圖案為遮蔽物，蝕刻所述基底，以形成多數(shù)淺溝槽區(qū)；(6)全面性形成絕緣層于所述基底，以填滿所述多數(shù)淺溝槽區(qū)；(7)平坦化處理，直到露出所述罩幕圖案；(8)除去所述罩幕圖案。
2.根據(jù)權(quán)利要求2所述的淺溝槽隔離物的制造方法，其特征是所述第一罩幕層為氧化層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離物的制造方法，其特征是所述氧化層是利用化學(xué)氣相沉積形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離物的制造方法，其特征是所述熱處理溫度為300-500℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離物的制造方法，其特征是所述熱處理溫過程的環(huán)境氣氛為含氮氣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的淺溝槽隔離物的制造方法，其特征是所述含氮氣體是為氮氣、氨氣或一氧化二氮的混和氣體。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的淺溝槽隔離物的制造方法，其特征是所述第二罩幕層為硅氮氧化合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離物的制造方法，其特征是所述絕緣層是為氧化層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的淺溝槽隔離物的制造方法，其特征是所述氧化層是利用高密度電漿化學(xué)氣相沉積法形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的淺溝槽隔離物的制造方法，其特征是所述氧化層形成之前，更包括形成一襯墊氧化層于所述多數(shù)淺溝槽側(cè)壁與底部。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的淺溝槽隔離物的制造方法，其特征是所述襯墊氧化層是利用熱氧化法形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淺溝槽隔離物的制造方法，其特征是所述平坦化處理是化學(xué)機械研磨法。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的淺溝槽隔離物的制造方法，其特征是所述化學(xué)機械研磨的漿液是為硅土與堿性氨水的混合液體。
14.一種淺溝槽隔離物的制造方法，其特征是它包括下列步驟(1)提供一半導(dǎo)體基底；(2)依序形成墊氧化層、氧化層于所述基底表面；(3)對所述氧化層施行含氮氣氛處理，形成含氮罩幕層；(4)利用微影蝕刻制程將所述含氮罩幕層形成罩幕圖案；(5)利用所述罩幕圖案為遮蔽物，蝕刻所述基底，以形成多數(shù)淺溝槽區(qū)；(6)全面性形成一絕緣層于所述基底，以填滿所述多數(shù)淺溝槽區(qū)；(7)進行化學(xué)機械研磨，直到露出所述罩幕圖案；(8)除去所述罩幕圖案。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的淺溝槽隔離物的制造方法，其特征是所述氧化層是利用化學(xué)氣相沉積法形成。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的淺溝槽隔離物的制造方法，其特征是所述墊氧化層是利用熱氧化法形成。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的淺溝槽隔離物的制造方法，其特征是所述含氮氣體處理的環(huán)境溫度為300-500℃。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的淺溝槽隔離物的制造方法，其特征是所述含氮氣體為氮氣、氨氣或一氧化二氮。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的淺溝槽隔離物的制造方法，其特征是所述氮氣通入流量為每分鐘300-500cc。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的淺溝槽隔離物的制造方法，其特征是所述氨氣通入流量是為每分鐘200-400cc。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的淺溝槽隔離物的制造方法，其特征是所述含氮氣體處理執(zhí)行時間為5-200秒。
22.根據(jù)權(quán)利要求14所述的淺溝槽隔離物的制造方法，其特征是所述絕緣層為氧化層。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的淺溝槽隔離物的制造方法，其特征是所述氧化層是利用高密度電漿化學(xué)氣相沉積形成。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的淺溝槽隔離物的制造方法，其特征是所述氧化層形成之前，更包括形成襯墊氧化層于所述多數(shù)淺溝槽側(cè)壁與底部。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的淺溝槽隔離物的制造方法，其特征是所述襯墊氧化層是利用熱氧化法形成。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的淺溝槽隔離物的制造方法，其特征是所述化學(xué)機械研磨的漿液為硅土與堿性氨水的混合液體。
全文摘要
一種淺溝槽隔離物的制造方法，主要是包括形成罩幕層于半導(dǎo)體基底表面；對罩幕層施行熱處理；利用微影蝕刻制程將罩幕層形成罩幕圖案；利用罩幕圖案為遮蔽物，蝕刻基底形成多數(shù)淺溝槽區(qū)；全面性形成絕緣層于基底，以填滿多數(shù)淺溝槽區(qū)；平坦化處理，直到露出罩幕圖案；除去罩幕圖案。具有適用于提高化學(xué)機械研磨的選擇比的功效。
文檔編號H01L21/76GK1431700SQ0210170
公開日2003年7月23日 申請日期2002年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月11日
發(fā)明者李世達 申請人:矽統(tǒng)科技股份有限公司