專(zhuān)利名稱(chēng)：在半導(dǎo)體元件中形成隔離層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種半導(dǎo)體元件，更特別地，是有關(guān)于一種用以形成隔 離結(jié)構(gòu)的方法，以均勻填充半導(dǎo)體元件的溝槽，從而改善該半導(dǎo)體元件的特性。
背景技術(shù)：
由于半導(dǎo)體制造技術(shù)的發(fā)展，可使用小設(shè)計(jì)規(guī)則在半導(dǎo)體元件中制造非 常細(xì)微圖案，因此，可增加該半導(dǎo)體元件的集成度。在制造半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元
件(例如， 一具有非常細(xì)微圖案的直接隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM))時(shí)，元件隔 離工藝對(duì)于增加該半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件的數(shù)據(jù)保留時(shí)間以便改善產(chǎn)率是重要 的。因此，已根據(jù)隔離工藝研究及發(fā)展許多工藝及材料，以改善半導(dǎo)體元件 的數(shù)據(jù)保留時(shí)間。
在各種隔離工藝中，因?yàn)榭墒褂谜瓬喜奂案綦x層有效隔離元件，所以廣 泛地使用淺溝槽隔離(STI)工藝。在所述STI工藝中，經(jīng)由典型曝光及蝕刻工 藝在半導(dǎo)體襯底中形成溝槽至一預(yù)定深度，以及以絕緣層填充所述溝槽。然 后，在該絕緣層上實(shí)施一平坦化工藝，以在所述溝槽中形成隔離層。為改善 用以填充溝槽的間隙填充特性，使用高密度等離子體(HDP)氧化層做為間隙 填充材料或者使用沉積-蝕刻-沉積(DED)方法。然而，該HDP氧化層及該 DED方法不適用于填充亞-60nm ( sub-60 nm)技術(shù)的半導(dǎo)體元件的溝槽。在 此情況中，溝槽經(jīng)由一旋涂式介電材料(SOD)工藝填充以由混合物(包括溶劑 及溶解物)所構(gòu)成的可流動(dòng)絕緣層。
在使用可流動(dòng)絕緣層的SOD工藝中，使用 一涂布機(jī)將混合物(包括溶劑 及溶解物)施加至溝槽，以形成可流動(dòng)絕緣層。接下來(lái)，實(shí)施一固化工藝， 從而在密實(shí)化該可流動(dòng)絕緣層時(shí)以該可流動(dòng)絕緣層填充所述溝槽。然后，使 該可流動(dòng)絕緣層凹陷至一預(yù)定深度，以及通過(guò)用埋入式絕緣層填充該可流動(dòng) 絕緣層的凹陷部分以在所述溝槽中形成溝槽隔離層。然而，使用可流動(dòng)絕緣 層的SOD工藝具有許多限制，例如，很難用溝槽隔離層均勻地填充所述溝
槽。因此，需要一種用以在半導(dǎo)體元件中形成隔離層的改良方法，以獲得穩(wěn) 定的元件特性。

發(fā)明內(nèi)容
在一實(shí)施例中，提供一種用以在半導(dǎo)體元件中形成隔離層的方法，該方法包括形成溝槽于半導(dǎo)體襯底中;形成可流動(dòng)絕緣層，以填充該溝槽;使該 可流動(dòng)絕緣層凹陷;以及沉積埋入式絕緣層在該可流動(dòng)絕緣層上，同時(shí)保持沉 積賊射比率(DSR)于約22以下，以便以該埋入式絕緣層填充該溝槽，同時(shí)限 制該埋入式絕緣層在該溝槽的側(cè)面部分(或側(cè)壁)上的生長(zhǎng)。在此使用時(shí)，術(shù) 語(yǔ)"溝槽(trench)"指的是通過(guò)蝕刻所形成的最初溝槽及在該最初溝槽中所界 定的后續(xù)溝槽，因?yàn)閷颖恍纬苫蛱峁┯谄渲小?br> 在該可流動(dòng)絕緣層的凹陷后，該方法進(jìn)一步可以包括形成鈍化層至預(yù) 定厚度，以便保護(hù)該溝槽的暴露側(cè)面部分及防止孔洞在該溝槽的側(cè)面部分上 產(chǎn)生?？梢允褂酶呙芏鹊入x子體(HDP)工藝實(shí)施該鈍化層的形成至約140A 至約180A的厚度。
可以通過(guò)供應(yīng)約40sccm至約55sccm的流速的硅烷(SiH4)氣體及約 lsccm至約40sccm的流速的氬(H2)氣體來(lái)實(shí)施該埋入式絕緣層的沉積。
可以通過(guò)供應(yīng)約10sccm至約20sccm的流速的硅烷(SiH4)氣體及約 800sccm至約1100sccm的流速的氫(H2)氣體來(lái)實(shí)施該埋入式絕緣層的沉積。
在另一實(shí)施例中，提供一種用以在半導(dǎo)體元件中形成隔離層的方法，該 方法包括形成溝槽于半導(dǎo)體襯底中;形成襯層在該溝槽的暴露表面上，該襯 層包括襯氮化層及襯氧化層;形成可流動(dòng)絕緣層，以填充該溝槽;使該可流動(dòng) 絕緣層凹陷;載入該半導(dǎo)體襯底至一工藝室中;通過(guò)供應(yīng)一包含氧(02)、硅烷 (SiH4)及氦(He)氣體的第 一 沉積源至該工藝室來(lái)形成 一鈍化層至 一預(yù)定厚 度，以便保護(hù)當(dāng)該可流動(dòng)絕緣層凹陷時(shí)所暴露的襯氮化層的側(cè)表面及防止孔 洞在該溝槽的側(cè)面部分上產(chǎn)生；以及通過(guò)供應(yīng)一包含氧(02)、硅烷(SiH4)、 氫(H2)及氦(He)氣體的第二沉積源至該工藝室同時(shí)保持DSR在約22以下來(lái) 沉積埋入式絕緣層，以便填充該溝槽。
在又一實(shí)施例中，提供一種用以在半導(dǎo)體元件中形成隔離層的方法，該 方法包括形成溝槽于半導(dǎo)體襯底中;形成襯層在該溝槽的暴露表面上，該襯 層包括襯氮化層及襯氧化層;形成可流動(dòng)絕緣層，以填充該溝槽;使該可流動(dòng)
絕緣層凹陷;載入該半導(dǎo)體襯底至一工藝室中;通過(guò)供應(yīng)一包含氧(02)、硅烷 (SiH4)及氦(He)氣體的第 一沉積源至該工藝室來(lái)形成一鈍化層至一預(yù)定厚 度，以便保護(hù)當(dāng)該可流動(dòng)絕緣層凹陷時(shí)所暴露的襯氮化層的側(cè)表面及防止孔 洞在該溝槽的側(cè)面部分上產(chǎn)生；以及通過(guò)供應(yīng)一 包含氧(02)、硅烷(SiH4)及 (H2)氣體的第二沉積源至該工藝室同時(shí)保持DSR在約1至約7的范圍內(nèi)來(lái) 沉積埋入式絕纟彖層，以^i真充該溝槽。
在該埋入式絕緣層的沉積后，該方法可以進(jìn)一步包括供應(yīng)氧等離子體至 該半導(dǎo)體襯底，以便通過(guò)使氧離子與氫離子反應(yīng)以從該埋入式絕緣層的表面
移除氫。
可以形成該鈍化層至約250A至約350A的厚度，以便在沉積該埋入式 絕緣層時(shí)可保護(hù)該襯氮化層。
可以通過(guò)以約10sccm至約20sccm的流速供應(yīng)硅烷(SiH4)氣體至該工藝 室，并且從該工藝室的側(cè)面以約600sccm至約800sccm的流速及從該工藝室 的上部以約200sccm至約300sccm的流速供應(yīng)氫(H2)氣至該工藝室，同時(shí)使 該半導(dǎo)體襯底保持在約650。C至約750。C溫度，來(lái)實(shí)施該埋入式絕緣層的沉 積。


圖1至12描述依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用以在半導(dǎo)體元件中形成隔離層的 方法；
圖13描述依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的高密度等離子體(HDP)室的示意圖14及15描述形成隔離層時(shí)所發(fā)生的問(wèn)題；
圖16A及16B描述對(duì)襯氮化層的裁剪侵蝕(clipping attack);
圖17至22描述本發(fā)明的另一實(shí)施例；以及
圖23A及23B描述晶片的檢查結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
下面，將參考所附圖式詳細(xì)描述依據(jù)本發(fā)明的用以在半導(dǎo)體元件中形成 隔離結(jié)構(gòu)的方法，附圖中顯示本發(fā)明^實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以以許多不 同形式來(lái)具體化且不應(yīng)該被解讀成局限于此所述的實(shí)施例。
參考圖1,在半導(dǎo)體襯底IOO上順序沉積墊氧化層102及墊氮化層104。
該墊氧化層102減少因該墊氮化層104所施加的吸力(attracting force)所造成 的該半導(dǎo)體襯底100的應(yīng)力。在該墊氮化層104上形成一光致抗蝕劑層并圖 案化該光致抗蝕劑層以形成一光致抗蝕劑層圖案106，該光致抗蝕劑層圖案 106選擇性地暴露該墊氮化層104。將在該墊氮化層104的暴露區(qū)域中形成 隔離層以界定隔離區(qū)域，該墊氮化層104的覆蓋以該光致抗蝕劑層圖案106 的其它區(qū)域?qū)⒊蔀橛性磪^(qū)域。
參考圖2，使用該光致抗蝕劑層圖案106做為掩模來(lái)實(shí)施蝕刻工藝，以 形成具有一預(yù)定深度的溝槽112。
具體地，使用光致抗蝕劑層圖案106蝕刻去除該墊氮化層104的暴露區(qū) 域，以形成墊氮化層圖案108。接下來(lái)，剝除(亦即，移除)該光致抗蝕劑層 圖案106。然后，使用該墊氮化層圖案108蝕刻該墊氧化層102,以形成墊 氧化層圖案110,該墊氧化層圖案110選擇性地暴露該半導(dǎo)體襯底100。接 著，使用該墊氮化層圖案108及該墊氧化層圖案IIO做為掩模來(lái)蝕刻去除該 半導(dǎo)體襯底100的暴露區(qū)域，以在該半導(dǎo)體襯底100中形成溝槽112至一預(yù) 定深度(例如，約1600A至約1800A)。
參考圖3,在該半導(dǎo)體襯底IOO上實(shí)施氧化工藝，以在所述溝槽112中 形成一側(cè)壁氧化層114。該側(cè)壁氧化層114可通過(guò)熱氧化來(lái)形成。在所述溝 槽的形成期間會(huì)損害該半導(dǎo)體襯底100,因此，形成該側(cè)壁氧化層II4,以 補(bǔ)償該半導(dǎo)體襯底100的損害部分。此外，該側(cè)壁氧化層114可防止當(dāng)在該 半導(dǎo)體襯底100上直接形成襯氮化層116時(shí)該襯氮化層116對(duì)該半導(dǎo)體襯底 100所施加的應(yīng)力。
接下來(lái)，在該側(cè)壁氧化層114上沉積襯氮化層116至約75A至約80A 的厚度。該襯氮化層116防止在諸如柵極氧化工藝及熱工藝的工藝期間氧化 物源滲入該半導(dǎo)體襯底IOO所造成的泄漏電流。此外，該襯氮化層116防止 在一用以形成溝道的雜質(zhì)注入工藝期間摻雜劑滲入隔離層所造成的閾值電 壓Vth的減少。雖然在傳統(tǒng)方法中沉積襯氮化層至約70A或更小的厚度，但 是在本發(fā)明的當(dāng)前實(shí)施例中沉積該襯氮化層116至約75A至約80 A的厚度。 因?yàn)樵撘r氮化層116具有充分厚度，所以可在稍后工藝中保護(hù)該半導(dǎo)體襯底 IOO免于受到侵蝕。之后，在該襯氮化層116上形成襯氧化層118。
參考圖4,在該半導(dǎo)體襯底100上方形成可流動(dòng)絕緣層U0，以填充所 述溝槽112。
詳而言之，在一旋轉(zhuǎn)涂布機(jī)(spincoater)上裝載該半導(dǎo)體襯底100。接下 來(lái)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)該旋轉(zhuǎn)涂布機(jī)時(shí)，將一包括溶劑及溶解物的混合物施加至該半導(dǎo) 體襯底100,以形成用以填充所述溝槽112的該可流動(dòng)絕緣層120。該可流 動(dòng)絕緣層120可以是一具有良好回流(reflow)特性的旋涂式介電材料(SOD) 層。例如，可流動(dòng)絕緣層120可由聚硅氨烷(polysilazane)形成。然后，通過(guò) 固化處理該可流動(dòng)絕緣層120?？稍谝粴錃?H2)或氧氣(02)環(huán)境中實(shí)施該固化 工藝。
參考圖5，在該可流動(dòng)絕緣層120上實(shí)施一平坦化工藝。通過(guò)化學(xué)機(jī)械 研磨(CMP)實(shí)施該平坦化工藝，直到暴露該墊氮化層圖案108為止。由于該 平坦化工藝，可在一稍后工藝中^f吏該可流動(dòng)絕緣層120均勻地凹陷。
參考圖6，在該平坦化工藝后，使該可流動(dòng)絕緣層120凹陷至一預(yù)定深 度(d),以暴露該襯氮化層116。該預(yù)定深度(d)可以在約1100A至約1500A 的范圍?？墒褂?一例如氫氟化物(HF)溶液的濕式蝕刻化學(xué)制品使該可流動(dòng)絕 緣層120凹陷。在使該可流動(dòng)絕緣層120凹陷后，以附圖標(biāo)記U0'表示該可 流動(dòng)絕緣層120。當(dāng)使該可流動(dòng)絕緣層120凹陷時(shí)，蝕刻去除該襯氧化層118 至該預(yù)定深度(d)。因此，可暴露該村氮化層116至相同預(yù)定深度(d)。此外， 當(dāng)使該可流動(dòng)絕緣層120凹陷時(shí)，會(huì)蝕刻去除該襯氮化層116的暴露部分。 結(jié)果，會(huì)減少該襯氮化層116的暴露部分的厚度。接下來(lái)，在該半導(dǎo)體襯底 IOO上實(shí)施一退火工藝。詳而言之，該半導(dǎo)體襯底IOO被載入爐中并在約900 。C至約950。C的溫度下實(shí)施約20秒至約30秒的退火，以便密實(shí)化該流動(dòng)絕 緣層120'。
在一傳統(tǒng)方法中，重復(fù)埋入式絕緣層的沉積及該埋入式絕緣層的蝕刻， 以均勻填充溝槽。然而，當(dāng)半導(dǎo)體元件的集成度增加時(shí)，在半導(dǎo)體元件中形 成更深且更窄的溝槽，因此，很難只以埋入式絕緣層有效地填充所述溝槽。 基于此理由，在本發(fā)明的當(dāng)前實(shí)施例中，使用該可流動(dòng)絕緣層120以填充所 述溝槽112。具體而言，在其中形成有所述溝槽112的該半導(dǎo)體襯底100上 形成該可流動(dòng)絕緣層，以及使該可流動(dòng)絕緣層120凹陷。以此方式，先以該 可流動(dòng)絕緣層120填充所述窄溝槽112的部分，然后，以埋入式絕緣層填充 所述溝槽112的剩余部分。
然而，當(dāng)使該可流動(dòng)絕緣層120凹陷時(shí)，亦蝕刻去除該襯氧化層118, 因此，會(huì)增加經(jīng)由所述溝槽112所暴露的襯氮化層116的部分的粗糙度，從
而在所述溝槽112的側(cè)表面(或上側(cè)壁)上形成粗糙部分122。例如，該襯氧
化層118的未被蝕刻去除的部分會(huì)保留在該襯氮化層116的暴露部分上，從 而形成所述粗糙部分122。隨著用以使該可流動(dòng)絕緣層120凹陷的濕式蝕刻 工藝時(shí)間增加，所述粗糙部分122的粗糙度會(huì)增加。
如果在存有所述粗糙部分122的溝槽112中直接形成埋入式絕緣層，則 該埋入式絕緣層的生長(zhǎng)速率在所述溝槽112的存有所述粗糙部分122的側(cè)面 部分(或所述側(cè)壁)比所述溝槽112的底部高。在此情況中，所述粗糙部分122 的粗糙度增加，因此，如圖14所示，在所述溝槽112的粗糙部分122與所 述溝槽中所生長(zhǎng)的埋入式絕緣層之間的界面處可能形成納米孔洞200(參考 圖14)。在圖14中，附圖標(biāo)記205及210表示可流動(dòng)絕緣層及埋入式絕緣層。 然而，如果在形成該埋入式絕緣層后在所述溝槽112的側(cè)壁上存有所述納米 孔洞200時(shí)，實(shí)施一后續(xù)工藝，例如， 一形成如圖15所示的4冊(cè)才及電才及220 及一連接于一柵極堆疊與一上電極之間的平臺(tái)插塞(landing plug)235的工 藝，則來(lái)自該平臺(tái)插塞235的導(dǎo)電材料會(huì)滲入所述納米孔洞220，因此，如 圖15中的部分240所示，該平臺(tái)插塞235會(huì)電性連接至該柵極電極220(— 橋接缺陷)。在圖15中，附圖標(biāo)記215、 225及230分別表示一柵極絕緣層、 一金屬層及一硬掩模層。
在該襯氮化層116上的由該襯氧化層118的剩余粒子所形成的粗糙部分 122造成所述納米孔洞200(導(dǎo)致諸如橋接缺陷的缺陷)。在不形成該襯氧化層 118以防止產(chǎn)生所述納米孔洞200的情況中，當(dāng)使該可流動(dòng)絕緣層凹陷 時(shí)，濕式蝕刻化學(xué)制品會(huì)損害該襯氮化層116,因而，半導(dǎo)體元件會(huì)是有缺 陷的。
因此，使用 一種利用沉積濺射比率(deposition sputtering ratio: DSR)的方 法做為防止在溝槽的側(cè)壁上產(chǎn)生納米孔洞的方式。該DSR表示目標(biāo)層的凈 沉積厚度與該目標(biāo)層的蝕刻厚度的比率。如下面等式l所示，通過(guò)沉積厚度 與濺射厚度的總和除以該濺射厚度可計(jì)算該DSR。當(dāng)該DSR高的時(shí)候，該 沉積厚度相對(duì)大于該濺射厚度。隨著DSR變低，濺射速率增加。
沉積厚度+濺射厚度 — 濺射厚度
通常，當(dāng)該DSR低的時(shí)候，因?yàn)閷釉跍喜鄣牡撞勘仍谠摐喜鄣膫?cè)壁上
生長(zhǎng)得更快，所以可防止納米孔洞的產(chǎn)生。然而，當(dāng)該DSR低的時(shí)候，因 為在溝槽的側(cè)面部分上所沉積的氧化層的厚度在溝槽比單元區(qū)域(cell region)
寬的區(qū)域例如周邊區(qū)域中低，所以會(huì)切割襯氮化層(裁剪侵蝕現(xiàn)象(clipping attack phenomenon))。此裁剪侵蝕會(huì)導(dǎo)致柵極氧化層完整性(GOI)缺陷，該 缺陷會(huì)降低半導(dǎo)體元件的可靠性。另一方面，當(dāng)該DSR高的時(shí)候，可防止 裁剪侵蝕現(xiàn)象。然而，在此情況中，因?yàn)閷拥纳L(zhǎng)在溝槽的側(cè)壁上比在該溝 槽中快，所以會(huì)形成納米孔洞。因此，需要一種防止在周邊區(qū)域中產(chǎn)生裁剪 侵蝕同時(shí)允許層的生長(zhǎng)在溝槽中比在該溝槽的側(cè)壁上快的方法。
參考圖7至13,以第一及第二預(yù)熱工藝處理該半導(dǎo)體襯底100，以減少 在該側(cè)壁氧化層114及該襯氮化層116中的應(yīng)力。
具體而言，將該半導(dǎo)體襯底100裝載在圖13圖所示的HDP室300的工 作臺(tái)305上，以便實(shí)施HDP工藝。接下來(lái)，當(dāng)注入氬(Ar)及氦(He)氣體至該 HDP室300時(shí)，供應(yīng)預(yù)定功率(或偏壓)至該HDP室300，以實(shí)施第一預(yù)熱工 藝約50秒至約55秒。在該第一預(yù)熱工藝期間，可以在約60sccm至75sccm 的流速下供應(yīng)氬(Ar)氣體至該HDP室300?？梢栽诩s250sccm至350sccm的 流速下從側(cè)面320及在約250sccm至350sccm的流速下從頂部315供應(yīng)氦(He) 氣體至該HDP室300。再者，可以AU亥頂部315供應(yīng)約4500W至約5500W 間的功率至該HDP室300,以及可以從所述側(cè)面320供應(yīng)約3500W至約 4500W間的功率至該HDP室300,以在該HDP室300中產(chǎn)生等離子體。沒(méi) 有從底部325供應(yīng)功率至該HDP室300。
接下來(lái)，在該半導(dǎo)體襯底100上實(shí)施第二預(yù)熱工藝。通過(guò)供應(yīng)包含氧 (02)、氬(Ar)及氦(He)氣體的惰性氣體至該半導(dǎo)體襯底100及供應(yīng)預(yù)定功率 (或偏壓)至該HDP室300來(lái)實(shí)施該第二預(yù)熱工藝約5秒至約10秒。可以以 約50sccm至約150sccm的流速供應(yīng)氧(02)氣體至該HDP室300,以及可以 以約40sccm至約50sccm的流速供應(yīng)氬(Ar)氣體至該HDP室300?？梢砸约s 200sccm至約300sccm的流速供應(yīng)氦(He)氣體至該HDP室300?？梢訟U亥頂 部315供應(yīng)約4500W至約5500W范圍的功率至該HDP室300，以及可以從 所述側(cè)面320供應(yīng)約3500W至約4500W范圍的功率至該HDP室300。沒(méi)有 從該底部325供應(yīng)功率至該HDP室300?？梢詫?shí)施該第一及第二預(yù)熱工藝不 超過(guò)60秒?？稍谠摰谝患暗诙A(yù)熱工藝期間釋放該襯氮化層116的應(yīng)力， 因此，可防止該襯氮化層116從所述溝槽112隆起(lifting)。
實(shí)施該第 一預(yù)熱工藝而不使用氧(02)氣體，以及使用氧(02)氣體實(shí)施該 第二預(yù)熱工藝。因此，由在該第一及第二預(yù)熱工藝，可釋放該襯氮化層116 的應(yīng)力，且可氧化該襯氮化層116的暴露表面，以形成保護(hù)氧化層。
參考圖8及13圖，在所述溝槽112中形成一鈍化層124,以覆蓋該可流 動(dòng)絕緣層120'及該襯氮化層116的暴露表面。
具體而言，在該第一及第二預(yù)熱工藝后，供應(yīng)一包含氧(02)、硅烷(SiH4) 及氦(He)氣體的第一沉積源至該HDP室300?？梢砸约s100sccm至約115sccm 的流速供應(yīng)氧(02)氣體至該HDP室300。可以/人所述側(cè)面320以約40sccm 至約55sccm的流速及/人該頂部315以約25sccm至約35sccm的流速供應(yīng)珪 烷(SiH4)氣體至該HDP室300?？梢?人所述側(cè)面320以約150sccm至約 250sccm的流速及從該頂部315以約50sccm至約150sccm的流速供應(yīng)氦(He) 氣體至該HDP室300?？梢?人該頂部315供應(yīng)約7500W至約8500W間的功 率至該HDP室300，以及可以從所述側(cè)面320供應(yīng)約4500W至約5500W間 的功率至該HDP室300。再者，可以供應(yīng)約450W至約550W間的功率至該 HDP室300?？梢怨?yīng)所述功率至該HDP室300約1秒。
當(dāng)以埋入式絕緣層填充溝槽112時(shí)，該鈍化層124做為一粘合層。再者， 該鈍化層124保護(hù)該襯氮化層116免受蝕刻氣體的影響。該鈍化層124具有 一厚度，使得可以減少所述粗糙部分122(在使該可流動(dòng)絕緣層120凹陷時(shí)所 形成)的粗糙度，以及可防止在所述溝槽112的側(cè)壁處(亦即，鄰近材料所要 形成/沉積的側(cè)壁)產(chǎn)生孔洞。該鈍化層124可具有約140A至約180A的厚度。 例如，該鈍化層124可具有約160 A的厚度。
在傳統(tǒng)方法中，可以以一高頻沉積該鈍化層124至約300A的厚度，以 便防止在用以填充所述溝槽112的后續(xù)間隙填充工藝期間對(duì)該半導(dǎo)體襯底 IOO所施加的高偏壓導(dǎo)致的侵蝕。然而，在此情況中，DSR具有約280的高 值，因此，該鈍化層124可在所述溝槽112的側(cè)壁處所形成的粗糙部分122 上具有一相對(duì)大的厚度。結(jié)果，當(dāng)在一后續(xù)工藝中在所述溝槽112中形成埋 入式絕緣層時(shí)，該埋入式絕緣層可能在所述粗糙部分122上比在其它部分上 生長(zhǎng)快，此會(huì)在所述溝槽112的側(cè)壁上產(chǎn)生納米孔洞?；诖死碛桑诒景l(fā) 明的實(shí)施例中，沉積該鈍化層124至小于300 A的厚度，例如，約140A至 約180A的厚度，以便防止在所述溝槽112的側(cè)壁上產(chǎn)生納米孔洞。
參考圖9及13,供應(yīng)HDP沉積源至該HDP室300，以實(shí)施一用以形成
一第一HDP氧化層126的第一沉積工藝。
具體而言，供應(yīng)一包含氧(02)、硅烷(SiH4)、氫(H2)及氦(He)氣體的第 二沉積源至該HDP室300?？梢砸约s60sccm至約80sccm的流速供應(yīng)氧(02) 氣體至該HDP室300。可以^v所述側(cè)面320以約25sccm至約38sccm的流 速及從該頂部315以約15sccm至約25sccm的流速供應(yīng)硅烷(SiH4)氣體至該 HDP室300?？梢?人所述側(cè)面320以約200sccm至約400sccm的流速供應(yīng)氦 (He)氣體至該HDP室300?？梢砸约slsccm至約40sccm的流速供應(yīng)氬(H2) 氣體至該HDP室300?？梢詮脑擁敳?15供應(yīng)約6500W至約7500W間的功 率至該HDP室300，以及可以/人所述側(cè)面320供應(yīng)約6500W至約7500W間 的功率至該HDP室300。再者，可以^v該底部325供應(yīng)約1700W至約2200W 間的功率至該HDP室300。以此方式，在該鈍化層124上形成該第一 HDP 氧化層126至約1300A~約2000A的厚度。
當(dāng)以1.4:1的氧氣對(duì)硅烷供應(yīng)比供應(yīng)氧(02)及硅烷(SiH4)并維持DSR于 約18至約22之間時(shí)，可以形成該第一HDP氧化層126。在傳統(tǒng)方法中，當(dāng) 形成該第一 HDP氧化層126時(shí)，可以以約120sccm至約130sccm的流速供 應(yīng)氫(H2)氣體至該HDP室300,以維持約38的DSR。然而，在本發(fā)明的當(dāng) 前實(shí)施例中，相較于傳統(tǒng)方法，以約lsccm至約40sccm的相對(duì)低流速供應(yīng) 第二沉積源的氪(H2)氣體至該HDP室300，并且以與傳統(tǒng)方法相同的流速供 應(yīng)其它氣體至該HDP室300。在此情況中，可減少DSR至約20。亦即，因 為該氫(H2)氣體的流速與沉積速率成正比及與濺射(蝕刻)速率成反比，所以 DSR與該氫(H2)氣體的流速成正比變化。因此，可通過(guò)減少氫(H2)氣體的流 速來(lái)減少該濺射速率，以便減少DSR。當(dāng)DSR低的時(shí)候，埋入式絕緣層在 所述溝槽112的下面比在所述溝槽112的形成有所述粗糙部分122的側(cè)面生 長(zhǎng)快，從而可有效防止納米孔洞的產(chǎn)生。同時(shí)，當(dāng)DSR低的時(shí)候，會(huì)如圖 16A所示因裁剪缺陷(A)而切割在周邊區(qū)域中所形成的該襯氮化層116。因 此，在本發(fā)明的當(dāng)前實(shí)施例中，形成該襯氮化層116至約75A至約80A的 厚度，以如圖16B的區(qū)域B所示抑制裁剪侵蝕。同時(shí)，當(dāng)在所述溝槽112 中形成該第一HDP氧化層126時(shí)，因?yàn)樗鰷喜?12是窄的，所以在所述 溝槽112之上部分處的該第一 HDP氧化層126上會(huì)形成突出部 (overhang) 128。
參考圖10圖，供應(yīng)蝕刻氣體至該HDP室300，以從所述溝槽112的上
部分蝕刻去除該第一HDP氧化層126的突出部128。
具體而言，供應(yīng)一氟基蝕刻氣體至該HDP室300，以蝕刻去除該第一 HDP氧化層126的約90A至約140A的厚度。該蝕刻氣體可以包含三氟化氮 (NF3)、氫(H2)及氦(He)氣體。當(dāng)供應(yīng)蝕刻氣體至該HDP室300時(shí)，亦供應(yīng) 一預(yù)定功率至該HDP室300?？梢砸约slOOsccm至約130sccm的流速供應(yīng) 三氟化氮(NF3)氣體至該HDP室300，以及可以以約180sccm至約230sccm 的流速供應(yīng)氦(He)氣體至該HDP室300。在此，可以從該頂部315以約40sccm 至約70sccm的流速額外供應(yīng)氦(He)氣體至該HDP室300?？梢詮脑擁敳?15 供應(yīng)約1700W至約2200W范圍的功率至該HDP室300，以及可以/人所述側(cè) 面320供應(yīng)約4700W至約5300W范圍的功率至該HDP室300,以估文為用以 在該HDP室300中產(chǎn)生等離子體的源功率。此外，可以從該底部325供應(yīng) 約IIOOW至約1400W間的功率至該HDP室300。以此方式，可通過(guò)蝕刻去 除該第一 HDP氧化層126的預(yù)定厚度以從所述溝槽112的上部分移除所述 突出部128，從而可容易地實(shí)施后續(xù)間隙填充工藝。
參考圖11，供應(yīng)HDP沉積源至該半導(dǎo)體村底100，以形成一用以填充 所述溝槽112的第二HDP氧化層129?？梢孕纬稍摰诙﨟DP氧化層至 約650A至850A的厚度。在該第二HDP氧化層129上額外形成一覆蓋層130。 可以在與該第一 HDP氧化層126相同的工藝條件中形成該第二 HDP氧化層 129。
參考圖12，通過(guò)平坦化該覆蓋層130及該第二 HDP氧化層l29以暴露 該墊氮化層圖案108及移除該暴露的墊氮化層圖案108及該墊氧化層圖案 IIO來(lái)形成隔離層132?？赏ㄟ^(guò)化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)平坦化該覆蓋層130及該 第二HDP氧化層129。
如以上所說(shuō)明，在本發(fā)明的當(dāng)前實(shí)施例中，通過(guò)沉積該第一HDP氧化 層126、蝕刻去除該第一 HDP氧化層126的突出部128及沉積該第二 HDP 氧化層129而填充所述溝槽112。然而，可改變用以填充所迷溝槽112的沉 積及蝕刻工藝，以改善間隙填充特性。
具體而言，在上述實(shí)施例中，先沉積該第一HDP氧化層126至約1300A 至約2000A的厚度，以及實(shí)施蝕刻工藝，以移除在所述溝槽112的上部分的 該第一HDP氧化層126上所形成的突出部128。然而，供選地，可通過(guò)重復(fù) 形成具有約800 A的厚度的HDP氧化層及移除該HDP氧化層約90 A至約
140A的厚度來(lái)填充所述溝槽112?？梢灾貜?fù)此循環(huán)一至三次。在此情況中， 可有效地移除該HDP氧化層的突出部，因此可改善間隙填充裕度。
圖17至22描述本發(fā)明的另一實(shí)施例。特別地，圖20描述了因半導(dǎo)體 襯底的溫度的增加所造成的氧化物源的解吸附(desorption)。圖23A及23B 描述晶片的檢查結(jié)果。
如上面圖1至6所說(shuō)明的，在半導(dǎo)體襯底100中形成溝槽112。接下來(lái)， 在所述溝槽112中形成側(cè)壁氧化層114、襯氮化層116及襯氧化層118。然 后，以可流動(dòng)絕緣層120填充所述溝槽112,并使用濕式蝕刻化學(xué)制品使該 可流動(dòng)絕緣層120凹陷至一預(yù)定深度(d)，從而形成填充所述溝槽112的底部 的可流動(dòng)絕緣層120'。當(dāng)使該可流動(dòng)絕緣層120凹陷時(shí)，在所述溝槽112的 上側(cè)壁處形成粗糙部分122。
參考圖17及13，在該半導(dǎo)體襯底IOO上實(shí)施一預(yù)熱工藝，以釋放該側(cè) 壁氧化層114及該襯氮化層116的應(yīng)力。
具體而言，將該半導(dǎo)體襯底ioo裝載在圖13所示的HDP室300的工作 臺(tái)305上。當(dāng)供應(yīng)包含氧(02)、氬(Ar)及氦(He)氣體的惰性氣體至該HDP室 300時(shí)，供應(yīng)一預(yù)定功率(或一偏壓)至該HDP室300以構(gòu)成一預(yù)熱工藝。實(shí) 施該預(yù)熱工藝不超過(guò)約60秒?？梢砸约s100sccm至約120sccm的流速供應(yīng) 氧氣(02)至該HDP室300，以及可以以約40sccm至約50sccm的流速供應(yīng)氬 (Ar)氣體至該HDP室300。可以/人所述側(cè)面320以約200sccm至約300sccm 的流速及從該頂部315以約200sccm至約300sccm的流速供應(yīng)氦(He)氣體至 該HDP室300。再者，可以/人該頂部315供應(yīng)約4500W至約5500W間的功 率至該HDP室300,以及可以從所述側(cè)面320供應(yīng)約3500W至約4500W間 的功率至該HDP室300，從而在該HDP室300中產(chǎn)生等離子體。沒(méi)有從底 部325供應(yīng)功率至該HDP室300。
參考圖18及13,該可流動(dòng)絕緣層120'部分填充所述溝槽112,且在所 述溝槽112的側(cè)壁上形成該襯氮化層116。在此情況中，在該可流動(dòng)絕緣層 120'及該襯氮化層116上形成一鈍化層400。
具體而言，在該預(yù)熱工藝后，當(dāng)供應(yīng)HDP沉積源至該HDP室300時(shí)， 供應(yīng)一預(yù)定功率(或一偏壓)至該HDP室300，以形成該鈍化層400至約250A 至約350A的厚度。例如，該鈍化層400可具有約300 A的厚度。該HDP沉 積源包含源氣體及氦(He)氣體。該源氣體包含氧(02)及硅烷(SiH4)氣體?？梢?br> 以約100sccm至約115sccm的流速供應(yīng)氧(02)氣體至該HDP室300?？梢詠V人 所述側(cè)面320以約40sccm至約55sccm的流速及/人該頂部315以約25sccm 至約35sccm的流速供應(yīng)硅烷(SiH4)氣體至該HDP室300。可以從所述側(cè)面 320以約150sccm至約250sccm的流速及從該頂部315以約50sccm至約 150sccm的流速供應(yīng)氦(He)氣體至該HDP室300?？梢詮脑擁敳?15供應(yīng)約 7500W至約8500W間的功率至該HDP室300,以及可以/人所述側(cè)面320供 應(yīng)約4500W至約5500W間的功率至該HDP室300。再者，可以,人該底部 325供應(yīng)約450W至約550W間的功率至該HDP室300。結(jié)果，可在該可流 動(dòng)絕緣層120'及該襯氮化層116上形成該鈍化層400至約250A至約350A 的厚度。該鈍化層400在一用以填充所述溝槽112的未以該可流動(dòng)絕緣層120' 填充的剩余部分的后續(xù)間隙填充工藝期間做為粘合層。此外，該鈍化層400 保護(hù)該襯氮化層116免受蝕刻氣體的影響。
參考圖19及13,供應(yīng)一包含氧(02)、硅烷(SiH4)及氫(H2)氣體的HDP 沉積源至該HDP室300,以在該鈍化層400上形成一用以填充所述溝槽112 的第三HDP氧化層402。
具體而言，供應(yīng)氬(H。、氧(02)及硅烷(SiH4)氣體至該HDP室300。可以 以約30sccm至約40sccm的流速供應(yīng)氧(02)氣體至該HDP室300,以及可以 從所述側(cè)面320以約10sccm至約20sccm的流速供應(yīng)硅烷(SiH4)氣體至該 HDP室300?？梢詮乃鰝?cè)面320以約600sccm至約800sccm的流速及乂人該 頂部315以約200sccm至約300sccm的流速供應(yīng)氫(H。氣體至該HDP室300。 可以供應(yīng)約8000W至10000W間的功率至該HDP室300，以及可以/人所述 側(cè)面320供應(yīng)約5500W至7000W間的功率至該HDP室300。再者，可以/人 該底部325供應(yīng)約3000W至4000W間的功率至該HDP室300。結(jié)果，可在 該鈍化層400上形成該第三HDP氧化層402至約1800A到2200A的厚度。
在傳統(tǒng)方法中，可以以約120sccm至約130sccm的流速供應(yīng)HDP沉積 源的氫(H。氣體。然而，在本發(fā)明的當(dāng)前實(shí)施例中，以比傳統(tǒng)方法高的流速 供應(yīng)氬(H。氣體。例如，/人所述側(cè)面320以約600sccm至約800sccm的流速 及從該頂部315以約200sccm至約300sccm的流速供應(yīng)氬(H2)氣體至該HDP 室300。再者，雖然在傳統(tǒng)方法中可以以約25sccm至約38sccm的流速供應(yīng) 硅烷(SiH4)氣體，但是在本發(fā)明的當(dāng)前實(shí)施例中以約1 Osccm至約20sccm的 流速供應(yīng)硅烷(SiH4)氣體。
當(dāng)以低流速供應(yīng)硅烷(SiH4)氣體至該HDP室300，同時(shí)以一高流速供應(yīng) 氫(H。氣體至該HDP室300時(shí)，通過(guò)硅烷(SiH4)氣體的HDP層的沉積速率低 且通過(guò)該氫(H2)氣體的濺射速率高。因此，DSR可在約7至約IO之間。當(dāng) 沉積工藝的DSR具有在約7至約10間的低數(shù)值時(shí)，埋入式絕緣層(或HDP 氧化層)在所述溝槽112的底部比在所述溝槽112的形成有所述粗糙部分122 的側(cè)壁生長(zhǎng)快，從而可防止納米孔洞在所述溝槽112的側(cè)壁上產(chǎn)生。當(dāng)埋入 式絕緣層(或HDP氧化層)在所述溝槽112中比在所述溝槽112的形成有所述 粗糙部分122的側(cè)壁生長(zhǎng)慢時(shí)，在以該埋入式絕緣層完全填充所述溝槽112 的內(nèi)部前，該埋入式絕緣層可以生長(zhǎng)在所述溝槽112的上側(cè)壁上。在此情況 中，形成納米孔洞。然而，在本發(fā)明的當(dāng)前實(shí)施例中，增加該濺射速率，以 及減少該沉積速率，以降低DSR,以便限制該埋入式絕緣層生長(zhǎng)在所述溝槽 112的側(cè)壁上。因此，可防止納米洞孔的產(chǎn)生。此外，當(dāng)形成該第三HDP 氧化層402時(shí)，供應(yīng)高功率(或偏壓)至該HDP室300，以增加該半導(dǎo)體襯底 100的溫度，以便防止該HDP沉積源被吸附在所述溝槽112的側(cè)壁上。
參考圖20,如箭頭所示，供應(yīng)一高功率(或偏壓)至該半導(dǎo)體襯底100。 例如，從該HDP室300的頂部315供應(yīng)約8000W至約10000W的功率至該 半導(dǎo)體襯底100。從該HDP室300的側(cè)面320供應(yīng)約5500W至約7000W的 功率至該半導(dǎo)體襯底100。從該HDP室300的底部325供應(yīng)約3000W至約 4000W的功率至該半導(dǎo)體襯底100。以此方式，該半導(dǎo)體襯底100的溫度可 增加至約650。C至75(TC且保持在此范圍內(nèi)。當(dāng)該半導(dǎo)體襯底100的溫度增 加時(shí)，可釋放在所述溝槽112的側(cè)壁上所吸附的氧化物源410。因此，HDP 層在所述溝槽112的側(cè)壁上會(huì)生長(zhǎng)較慢。
參考圖21,氧等離子體施加至該半導(dǎo)體襯底100,以從該第三HDP氧 化層402的表面移除氫離子。
具體而言，供應(yīng)氧(02)及氦(He)氣體至該HDP室300。然后，供應(yīng)一預(yù) 定功率至該HDP室300，以產(chǎn)生氧等離子體?？梢砸约s500sccm至約 1000sccm的流速供應(yīng)氧(02)氣體至該HDP室300,以及可以以約50sccm至 約150sccm的流速供應(yīng)氦(He)氣體至該HDP室300。可以從該頂部315供應(yīng) 約5000W至約10000W間的功率至該HDP室300，以及可以從所述側(cè)面320 供應(yīng)約5000W至約10000W間的功率至該HDP室300。沒(méi)有從該底部325 供應(yīng)功率至該HDP室300。
如以上所述，供應(yīng)大量氫(H2)氣體，以形成該第三HDP氧化層402。因 此，在該第三HDP氧化層402的表面中包含許多氫離子。因此，當(dāng)在該HDP 室300中形成氧等離子體時(shí)，在該第三HDP氧化層402中所包含的氫離子 與該氧等離子體反應(yīng)，因而，可從該第三HDP氧化層402移除所述氬離子。 以此方式，可處理該第三HDP氧化層402。然后，在該第三HDP氧化層402 上形成一覆蓋層(未顯示)。代替通過(guò)重復(fù)HDP氧化層的沉積及該HDP氧化 層的突出部的蝕刻來(lái)在所述溝槽112中形成該第三HDP氧化層402,僅通過(guò) 約1800A至約2200A的厚度的沉積來(lái)形成該第三HDP氧化層402，。雖然只 通過(guò)沉積來(lái)形成該第三HDP氧化層402，但是因?yàn)橥ㄟ^(guò)供應(yīng)低流速的硅烷 (SiH4)氣體及高流速的氫(H2)氣體可使該第三HDP氧化層402在所述溝槽 112的側(cè)壁上保持低生長(zhǎng)速率，所以可防止在該第三HDP氧化層402上的突 出部的形成。
參考圖22,通過(guò)在該第三HDP氧化層402上實(shí)施預(yù)定工藝形成溝槽隔 離層404。具體而言，平坦化該覆蓋層(未顯示)及該第三HDP氧化層402， 直到暴露墊氮化層圖案108為止。然后，移除該暴露的墊氮化層圖案108及 墊氧化層圖案IIO,以形成該溝槽隔離層404。可通過(guò)CMP平坦化該覆蓋層 及該第三HDP氧化層402。
在依據(jù)本發(fā)明的用以在半導(dǎo)體元件中形成隔離層的方法中，雖然當(dāng)溝槽 被部分填充時(shí)，所述溝槽的側(cè)壁變得粗糙，但是當(dāng)在所述溝槽中形成HDP 氧化層時(shí)，供應(yīng)低流速的氫(H2)氣體來(lái)減少DSR，以便該HDP氧化層在所 述溝槽的粗糙上側(cè)壁上會(huì)生長(zhǎng)較慢。供選地，當(dāng)在溝槽中形成HDP氧化層 時(shí)，通過(guò)減少硅烷(SiH4)氣體的供應(yīng)速率及增加氫(H2)氣體的供應(yīng)速率以相 對(duì)于沉積速率增加濺射速率，如此可減少DSR，進(jìn)而減少該HDP氧化層在 所述溝槽的粗糙上側(cè)壁上的生長(zhǎng)速率。亦即，可通過(guò)減少該DSR降低在所 述溝槽的粗糙上側(cè)壁處的生長(zhǎng)速率，以^使可防止納米孔洞在所述溝槽的側(cè)壁 上產(chǎn)生。當(dāng)使用 一用于橋接缺陷的電子束檢測(cè)技術(shù)(EBI)檢查由 一導(dǎo)電材料所 構(gòu)成的平臺(tái)插塞(landingplug)時(shí)，如圖23A所示在一由傳統(tǒng)方法所處理的 晶片(C)中偵測(cè)到許多橋接缺陷。然而，如圖23B所示，在一依據(jù)本發(fā)明的 當(dāng)前實(shí)施例所處理的晶片中偵測(cè)到非常少的橋接缺陷。
雖然已經(jīng)關(guān)于特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將明顯易 知在不脫離下面權(quán)利要求所界定的本發(fā)明的精神及范圍內(nèi)可以實(shí)施各種變
更及{務(wù)改。
本申請(qǐng)要求2007年9月7日所提出的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)10-2007-0091196號(hào) 的優(yōu)先權(quán)，其中引入該韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)案的全部作為參考。
權(quán)利要求
1. 一種用以在半導(dǎo)體元件中形成隔離結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括:形成溝槽于半導(dǎo)體襯底中；形成可流動(dòng)絕緣層，以至少實(shí)質(zhì)填充該溝槽；蝕刻該可流動(dòng)絕緣層，以部分打開(kāi)該溝槽并暴露該溝槽的上側(cè)壁；以及沉積埋入式絕緣層在該可流動(dòng)絕緣層上，同時(shí)保持沉積濺射比率DSR不大于22，從而以該埋入式絕緣層填充該溝槽，同時(shí)限制該埋入式絕緣層在該溝槽的側(cè)壁上的生長(zhǎng)。
2. 如權(quán)利要求1的方法，其中使用包括氫氟酸HF的濕式蝕刻化學(xué)制品 實(shí)施該可流動(dòng)絕緣層的蝕刻。
3. 如權(quán)利要求1的方法，其中蝕刻該可流動(dòng)絕緣層^Mv而減少1100A至 1400A的厚度。
4. 如權(quán)利要求1的方法，其中在該可流動(dòng)絕緣層的蝕刻后，該方法進(jìn)一 步包括在該溝槽的暴露的上側(cè)壁上形成鈍化層至一預(yù)定厚度并防止在或鄰 近該溝槽的側(cè)壁產(chǎn)生孔洞。
5. 如權(quán)利要求4的方法，其中使用高密度等離子體HDP工藝實(shí)施該鈍化 層的形成。
6. 如權(quán)利要求4的方法，其中形成該鈍化層至140A到180A的厚度。
7. 如權(quán)利要求1的方法，其中通過(guò)以40sccm至55sccm的流速供應(yīng)珪烷 SiH4氣體及以不大于40sccm的流速供應(yīng)氫氣體來(lái)實(shí)施該埋入式絕緣層的沉積。
8. 如權(quán)利要求1的方法，其中通過(guò)以10sccm至20sccm的流速供應(yīng)硅烷 氣體及以800sccm至1100sccm的流速供應(yīng)氫氣體來(lái)實(shí)施該埋入式絕緣層的 沉積。
9. 一種用以在半導(dǎo)體元件中形成隔離結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括 形成溝槽于半導(dǎo)體襯底中；形成襯層于該溝槽的側(cè)壁上，該襯層界定該溝槽的新側(cè)壁，該襯層包括 襯氮化層及襯氧化層；形成可流動(dòng)絕緣層，以至少實(shí)質(zhì)填充該溝槽； 蝕刻該可流動(dòng)絕纟彖層，以部分打開(kāi)該溝槽； 通過(guò)使用包含氧、硅烷及氦氣體的第一沉積源來(lái)形成鈍化層至預(yù)定厚 度，該鈍化層至少形成于當(dāng)蝕刻該可流動(dòng)絕緣層以部分打開(kāi)該溝槽時(shí)所暴露 的該襯氮化層上，該鈍化層被提供來(lái)防止在或鄰近該溝槽的側(cè)壁產(chǎn)生孔洞; 以及使用包含氧、硅烷、氫及氦氣體的第二沉積源形成埋入式絕緣層從而填充該溝槽，該埋入式絕緣層在保持沉積濺射比率DSR不大于22時(shí)形成。
10. 如權(quán)利要求9的方法，其中使用包括氫氟酸的濕式蝕刻化學(xué)制品實(shí)施 該可流動(dòng)絕緣層的蝕刻。
11. 如權(quán)利要求9的方法，其中蝕刻該可流動(dòng)絕緣層以減少1100A至 1400A的厚度。
12. 如權(quán)利要求9的方法，其中在將該半導(dǎo)體襯底載入沉積室后，形成該 鈍化層及該埋入式絕緣層，該方法進(jìn)一步包括通過(guò)供應(yīng)第一預(yù)熱氣體至該沉積室來(lái)實(shí)施第一預(yù)熱工藝，從而釋放該襯 層的應(yīng)力；以及通過(guò)供應(yīng)第二預(yù)熱氣體至該沉積室來(lái)實(shí)施第二預(yù)熱工藝，從而氧化在已 部分打開(kāi)該溝槽后所暴露的該村氮化層。
13. 如權(quán)利要求12的方法，其中該第一預(yù)熱氣體包括氬及氦氣體。
14. 如權(quán)利要求12的方法，其中該第二預(yù)熱氣體包括氧、氬及氦氣體。
15 .如權(quán)利要求12的方法，其中在60秒內(nèi)完成該第 一及第二預(yù)熱工藝。
16. 如權(quán)利要求9的方法，其中形成該鈍化層至140A到180A的厚度。
17. 如權(quán)利要求9的方法，其中該埋入式絕緣層的形成包括 蝕刻在該溝槽的上側(cè)所形成的該埋入式絕緣層的突出部；以及 通過(guò)供應(yīng)該第二沉積源沉積額外的埋入式絕緣層。
18. 如權(quán)利要求17的方法，其中重復(fù)該突出部的蝕刻及該埋入式絕緣層 的沉積以及該額外埋入式絕緣層的沉積高達(dá)三次。
19. 如權(quán)利要求9的方法，其中在將該半導(dǎo)體襯底載入沉積室后，形成該 鈍化層及該埋入式絕緣層，其中通過(guò)/人該沉積室的側(cè)面以25sccm至38sccm 的流速及從該沉積室的頂部以15sccm至25sccm的流速供應(yīng)硅烷氣體至該沉 積室，及以不大于40sccm的流速供應(yīng)氫氣體至該沉積室，來(lái)實(shí)施該埋入式 絕緣層的沉積。
20. —種用以在半導(dǎo)體元件中形成隔離結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括 形成溝槽于半導(dǎo)體襯底中；形成襯層在該溝槽的表面上，該襯層包括村氮化層及村氧化層； 形成可流動(dòng)絕緣層，以至少實(shí)質(zhì)填充該溝槽； 蝕刻該可流動(dòng)絕緣層，以部分打開(kāi)該溝槽； 載入該半導(dǎo)體襯底至工藝室中；通過(guò)供應(yīng)包含氧、硅烷及氦氣體的第 一沉積源至該工藝室來(lái)形成鈍化層 至預(yù)定厚度，該鈍化層被提供來(lái)防止在該溝槽中產(chǎn)生孔洞；以及沉積埋入式絕緣層，以便至少實(shí)質(zhì)填充該溝槽，從而形成隔離結(jié)構(gòu)，該 埋入式絕緣層通過(guò)供應(yīng)包含氧、硅烷及氣體的第二沉積源至該工藝室且同時(shí) 保持沉積濺射比率DSR不大于7而^皮沉積。
21. 如權(quán)利要求20的方法，其中在該埋入式絕緣層的沉積后，該方法進(jìn) 一步包括供應(yīng)氧等離子體至該半導(dǎo)體襯底，從而通過(guò)氧離子與氫離子反應(yīng)來(lái) 從該埋入式絕緣層的表面移除氬。
22. 如權(quán)利要求20的方法，其中使用包括氫氟酸的濕式蝕刻化學(xué)制品實(shí) 施該可流動(dòng)絕纟彖層的蝕刻。
23. 如權(quán)利要求20的方法，其中蝕刻該可流動(dòng)絕緣層從而減少I(mǎi)IOOA至 1400A的厚度。
24. 如權(quán)利要求20的方法，其中形成該鈍化層至250A到350A的厚度， 從而在沉積該埋入式絕緣層時(shí)保護(hù)該襯氮化層。
25. 如權(quán)利要求20的方法，其中通過(guò)以10sccm至20sccm的流速供應(yīng)硅 烷氣體至該工藝室，并乂人該工藝室的側(cè)面以600sccm至800sccm的流速及從 該工藝室的頂部以200sccm至300sccm的流速供應(yīng)氫氣至該工藝室，同時(shí)使 該半導(dǎo)體襯底保持在650。C至75(TC溫度，來(lái)實(shí)施該埋入式絕緣層的沉積。
全文摘要
一種用以在半導(dǎo)體元件中形成隔離層的方法，包括形成溝槽于半導(dǎo)體襯底中。形成可流動(dòng)絕緣層，以填充該溝槽。使該可流動(dòng)絕緣層凹陷。在該可流動(dòng)絕緣層上沉積埋入式絕緣層，同時(shí)保持沉積濺射比率(DSR)于約22以下，以便以該埋入式絕緣層填充該溝槽，同時(shí)限制該埋入式絕緣層在該溝槽的側(cè)面部分上的生長(zhǎng)。
文檔編號(hào)H01L21/70GK101383321SQ20081021379
公開(kāi)日2009年3月11日 申請(qǐng)日期2008年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月7日
發(fā)明者銀炳秀 申請(qǐng)人:海力士半導(dǎo)體有限公司