半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明是有關(guān)于一種半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法。該半導(dǎo)體裝置包括一基板及配置在基板上方的多個(gè)第一與第二堆疊構(gòu)造。多個(gè)第一與第二堆疊構(gòu)造是由一間隙所分離?；灏ㄔ诙鄠€(gè)第一堆疊構(gòu)造的構(gòu)造之間的第一溝槽、在多個(gè)第二堆疊構(gòu)造的構(gòu)造之間的第二溝槽以及在間隙中的第三溝槽。第一溝槽的深度小于第三溝槽的深度。
【專利說明】半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置，特別是涉及一種改善淺溝槽隔離構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]用于制造可靠集成電路的重要能力為隔離構(gòu)造。一種用于隔離構(gòu)造的方式是設(shè)置一溝槽(有時(shí)被稱為淺溝槽隔離(STI))在它們之間。隨著半導(dǎo)體構(gòu)造的尺寸縮小及密度增力口，將常會(huì)有在一密集區(qū)域與一較不密集區(qū)域之間的邊界，譬如在一記憶體裝置中的一陣列區(qū)域與一周邊區(qū)域之間。在密集區(qū)域(例如陣列區(qū)域)中及較不密集區(qū)域(例如周邊)中的隔離用溝槽的深度常是不同的。陣列區(qū)域的深寬比是隨著構(gòu)造尺寸的減少而增加。亦SP，構(gòu)造的高度與構(gòu)造的寬度的比率增加。如果在陣列區(qū)域中的溝槽的深度太深，則在此陣列中的構(gòu)造的構(gòu)造完整性，可能導(dǎo)致裝置的可靠度減少。此外，與陣列區(qū)域比較而言，較高電壓信號(hào)常常使用于周邊區(qū)域，導(dǎo)致在周邊區(qū)域中需要較深的隔離用溝槽，以供良好的隔離特征用。
[0003]在一裝置的不同區(qū)域中提供不同的溝槽深度是需要多個(gè)工藝步驟的復(fù)雜工藝。此夕卜，在一個(gè)在具有較淺溝槽的區(qū)域及具有較深溝槽的區(qū)域之間的界限，現(xiàn)有技術(shù)提供了一種尖銳不連續(xù)性結(jié)構(gòu)，這導(dǎo)致了不被期望的高溝槽負(fù)荷。高溝槽負(fù)荷可能導(dǎo)致應(yīng)力性斷裂及裂痕，其負(fù)面地影響著裝置的性能。
[0004]由此可見，上述現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、制造方法與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決上述存在的問題，相關(guān)廠商莫不費(fèi)盡心思來謀求解決之道，但長(zhǎng)久以來一直未見適用的設(shè)計(jì)被發(fā)展完成，而一般產(chǎn)品及方法又沒有適切的結(jié)構(gòu)及方法能夠解決上述問題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問題。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種新的半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法，實(shí)屬當(dāng)前重要研發(fā)課題之一，亦成為當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法存在的缺陷，而提供一種新的半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法，所要解決的技術(shù)問題是使其可以抑制由于溝槽負(fù)荷所導(dǎo)致的應(yīng)力性斷裂及裂痕，改善裝置的可靠度，非常適于實(shí)用。
[0006]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種半導(dǎo)體裝置包括一基板，以及配置于基板上方的多個(gè)第一堆疊構(gòu)造與多個(gè)第二堆疊構(gòu)造。多個(gè)第一堆疊構(gòu)造比多個(gè)第二堆疊構(gòu)造配置得更密集。多個(gè)第一堆疊構(gòu)造與多個(gè)第二堆疊構(gòu)造是由一間隙所分離?；灏ㄔ诘谝欢询B構(gòu)造之間的第一溝槽、在第二堆疊構(gòu)造之間的第二溝槽以及在間隙中的第三溝槽。第一溝槽的深度小于第三溝槽的深度。
[0007]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0008]前述的半導(dǎo)體裝置，其中該第二溝槽的深度與該第三溝槽的深度實(shí)質(zhì)相同。[0009]前述的半導(dǎo)體裝置，其中該第一溝槽的深度小于該第二溝槽的深度。
[0010]前述的半導(dǎo)體裝置，其中該第一溝槽的最大深度小于該第三溝槽的最大深度。
[0011]前述的半導(dǎo)體裝置，其中該第三溝槽的一底部在相鄰于該些第一堆疊構(gòu)造的其中一個(gè)的該第三溝槽的一第一側(cè)壁與相鄰于該些第二堆疊構(gòu)造的其中一個(gè)的該第三溝槽的一第二側(cè)壁之間是連續(xù)的。
[0012]前述的半導(dǎo)體裝置，還包括:一側(cè)壁，在該第一溝槽的一部分與該第三溝槽的一部分之間，其中該側(cè)壁與該第三溝槽的底部形成一角度，且該角度并非是90度。
[0013]前述的半導(dǎo)體裝置，其中該角度是在105度與170度之間。
[0014]前述的半導(dǎo)體裝置，其中該些第一堆疊構(gòu)造被定義于一記憶體裝置的一陣列區(qū)域中，而該些第二堆疊構(gòu)造被定義于該記憶體裝置的一周邊區(qū)域中。
[0015]前述的半導(dǎo)體裝置，還包括:一邊界，在該第一溝槽的一部分與該第三溝槽的一部分之間，其中該邊界是凹向內(nèi)至一位于該些第一堆疊構(gòu)造之間的該些第一堆疊構(gòu)造的一中間區(qū)域，以形成一凹部。
[0016]前述的半導(dǎo)體裝置，其中該凹部是凹狀偏轉(zhuǎn)向內(nèi)部至該些第一堆疊構(gòu)造的該中間區(qū)域。
[0017]前述的半導(dǎo)體裝置，其中該凹部呈現(xiàn)V形，而該V形的一中央部分向內(nèi)部地延伸朝向該些第一堆疊構(gòu)造的該中間區(qū)域。
[0018]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種半導(dǎo)體裝置的制造方法包括:提供一基板；形成多個(gè)堆疊構(gòu)造于基板上，該些堆疊構(gòu)造的一部分被定義為一陣列區(qū)域，該些堆疊構(gòu)造的另一部分被定義為一周邊區(qū)域；及形成多個(gè)溝槽，其包括在陣列區(qū)域中的多個(gè)第一溝槽，在周邊區(qū)域中的多個(gè)第二溝槽，以及在陣列區(qū)域與周邊區(qū)域之間的介面中的至少一第三溝槽。其中第二溝槽與第三溝槽比第一溝槽深。
[0019]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0020]前述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中形成該些堆疊構(gòu)造的步驟包括:提供一止擋層在該陣列區(qū)域中的該些堆疊構(gòu)造之間。
[0021]前述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中該止擋層為一氮化硅(SiN)層。
[0022]前述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中形成該些溝槽的步驟包括:利用一選擇性蝕刻來蝕刻該半導(dǎo)體裝置。
[0023]前述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中該選擇性蝕刻是與該止擋層比較而言針對(duì)在該止擋層之下的一層具有選擇性。
[0024]前述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中在該止擋層之下的該層為多晶硅，該止擋層是氮化硅，而該該選擇性蝕刻的蝕刻劑是對(duì)氮化硅與多晶硅具有選擇性。
[0025]前述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中該選擇性蝕刻的蝕刻劑包括四氟化碳(CF4)、三氟甲烷(CHF3)、溴化氫(HBr)及氮?dú)?N2)。
[0026]前述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中該選擇性蝕刻的蝕刻劑包括氯(Cl2)、溴化氫及氦氧混合物(He-O2)。
[0027]前述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中該選擇性蝕刻的蝕刻劑包括四氟化碳、三氟甲烷及溴化氫。[0028]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果:本發(fā)明由于減少或消除了供STI形成用的額外的光刻步驟而降低了復(fù)雜性；提供一自對(duì)準(zhǔn)STI工藝；以及藉由抑制由于溝槽負(fù)荷所導(dǎo)致的應(yīng)力裂痕及斷裂來改善可靠度。
[0029]綜上所述，本發(fā)明是有關(guān)于一種半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法。該半導(dǎo)體裝置包括一基板及配置在基板上方的多個(gè)第一與第二堆疊構(gòu)造。多個(gè)第一與第二堆疊構(gòu)造是由一間隙所分離。基板包括在多個(gè)第一堆疊構(gòu)造的構(gòu)造之間的第一溝槽、在多個(gè)第二堆疊構(gòu)造的構(gòu)造之間的第二溝槽以及在間隙中的第三溝槽。第一溝槽的深度小于第三溝槽的深度。本發(fā)明在技術(shù)上有顯著的進(jìn)步，并具有明顯的積極效果，誠(chéng)為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。
[0030]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是一示范半導(dǎo)體裝置的側(cè)剖面圖。
[0032]圖2是一示范半導(dǎo)體裝置的側(cè)剖面圖。
[0033]圖3是一示范半導(dǎo)體裝置的側(cè)剖面圖。
[0034]圖4是一示范半導(dǎo)體裝置的側(cè)剖面圖。
[0035]圖5是一示范半導(dǎo)體裝置的側(cè)剖面圖。
[0036]圖6是一示范半導(dǎo)體裝置的側(cè)剖面圖。
[0037]圖7是一示范半導(dǎo)體裝置的側(cè)剖面圖。
[0038]圖8是一示范半導(dǎo)體裝置的俯視圖。
[0039]圖9是一示范半導(dǎo)體裝置的側(cè)剖面圖。
[0040]圖10是一示范半導(dǎo)體裝置的側(cè)剖面圖。
[0041]圖11是一示范半導(dǎo)體裝置的側(cè)剖面圖。
[0042]圖12是一示范半導(dǎo)體裝置的側(cè)剖面圖。
[0043]圖13是一示范半導(dǎo)體裝置的側(cè)剖面圖。
[0044]圖14是一示范半導(dǎo)體裝置的側(cè)剖面圖。
[0045]圖15是一示范半導(dǎo)體裝置的側(cè)剖面圖。
[0046]圖16是一示范半導(dǎo)體裝置的側(cè)剖面圖。
[0047]圖17是一示范半導(dǎo)體裝置的側(cè)剖面圖。
[0048]圖18是一示范半導(dǎo)體裝置的側(cè)剖面圖。
[0049]圖19是一示范半導(dǎo)體裝置的側(cè)剖面圖。
[0050]圖20是一示范半導(dǎo)體裝置的側(cè)剖面圖。
[0051]圖21是一示范半導(dǎo)體裝置的側(cè)剖面圖。
[0052]圖22是一示范半導(dǎo)體裝置的俯視圖。
[0053]圖23是一示范半導(dǎo)體裝置的側(cè)剖面圖。
[0054]圖24是一示范半導(dǎo)體裝置的側(cè)剖面圖。[0055]A-A、B-B:切割線
[0056]10、300:半導(dǎo)體裝置
[0057]12、312:基板
[0058]14、24、314、324:介電層
[0059]16、16a、16b、316、316a、316b:構(gòu)造
[0060]18、318:多晶硅層
[0061]20、320:緩沖介電層
[0062]22、322:薄膜
[0063]26、326:間隙
[0064]30、40、130、140:遮罩
[0065]32、42、132、142、430:邊界
[0066]34、44、334、344:溝槽
[0067]50、52:部分
[0068]54:突然轉(zhuǎn)變
[0069]200、400:區(qū)域
[0070]220、222、420、422:深度
[0071]325:圖案化薄膜
[0072]424:轉(zhuǎn)變
[0073]426:角度
【具體實(shí)施方式】
[0074]為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法其【具體實(shí)施方式】、結(jié)構(gòu)、方法、步驟、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
[0075]有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，在以下配合參考圖式的較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明中將可清楚呈現(xiàn)。通過【具體實(shí)施方式】的說明，應(yīng)當(dāng)可對(duì)本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效獲得一更加深入且具體的了解，然而所附圖式僅是提供參考與說明之用，并非用來對(duì)本發(fā)明加以限制。
[0076]請(qǐng)參閱圖1所不，一種半導(dǎo)體裝置10包括一基板12及一位于基板12上方的介電層14?；?2可以是一娃基板。介電層14可以是一氧化層。構(gòu)造16a及16b是形成于介電層14的上方。構(gòu)造16包括一多晶硅層18、一緩沖介電層20、一薄膜22及一介電層24。緩沖介電層20可以是一氧化層；薄膜22可以是一氮化硅(SiN)層；而介電層24可以是一種氧化物。構(gòu)造16a是比構(gòu)造16b更密集地形成。舉例而言，構(gòu)造16a可以是一記憶體裝置的一陣列區(qū)域，而構(gòu)造16b可以位于記憶體裝置的一周邊區(qū)域。構(gòu)造16a及16b相鄰并由一間隙26分離。在某些實(shí)施例中，在構(gòu)造16a的區(qū)域中的介電層14的厚度可以不同于在構(gòu)造16b的區(qū)域中的介電層14的厚度。
[0077]請(qǐng)參閱圖2所示，一遮罩30涂敷至顯示于圖1的半導(dǎo)體裝置10，并被圖案化以覆蓋構(gòu)造16b及露出構(gòu)造16a。一個(gè)在被遮蔽的部分及未被遮蔽的部分之間的邊界32是位于間隙26中。一蝕刻工藝被執(zhí)行以形成溝槽34進(jìn)入基板12中。此蝕刻工藝可以是一種非等向性蝕刻，且可以從構(gòu)造16a中的介電層24移除某些材料。
[0078]請(qǐng)參閱圖3所示，遮罩30被移除，而遮罩40被涂敷并被圖案化以覆蓋構(gòu)造16a及露出構(gòu)造16b。一個(gè)在被遮蔽的部分及未被遮蔽的部分之間的邊界42是位于間隙26中，并幾乎位于與顯示于圖2的邊界32相同的位置。一蝕刻工藝被執(zhí)行以形成溝槽44進(jìn)入基板12中。蝕刻工藝可以是一種非等向性蝕刻，且可以從構(gòu)造16b中的介電層24移除某些材料。
[0079]請(qǐng)參閱圖4所示，遮罩40被移除。半導(dǎo)體裝置10包括在對(duì)應(yīng)于構(gòu)造16a的區(qū)域中的溝槽34，以及在對(duì)應(yīng)于構(gòu)造16b的區(qū)域中的溝槽44。在間隙26中，存在有一溝槽，其具有一個(gè)對(duì)應(yīng)于溝槽34的深度的部分50及一個(gè)對(duì)應(yīng)于溝槽44的深度的部分52。在對(duì)應(yīng)于溝槽34的淺深度與對(duì)應(yīng)于溝槽44的較深深度之間的突然轉(zhuǎn)變(abrupt transition) 54導(dǎo)致高溝槽負(fù)荷，其可能導(dǎo)致應(yīng)力裂痕及斷裂及較差的裝置性能。此外，這種方法需要至少兩個(gè)光罩涂敷及圖案化步驟，以在構(gòu)造16a之間及在構(gòu)造16b之間提供不同的溝槽深度。
[0080]請(qǐng)參閱圖5所示，一遮罩130被涂敷至顯示于圖1的半導(dǎo)體裝置10，且被圖案化以覆蓋構(gòu)造16b及露出構(gòu)造16a。一個(gè)在被遮蔽的部分及未被遮蔽的部分之間的邊界132是位于橫越過間隙26而與構(gòu)造16a相鄰的構(gòu)造16b。一蝕刻工藝被執(zhí)行以形成溝槽34進(jìn)入基板12。此蝕刻工藝可以是非等向性蝕刻且可能從構(gòu)造16a中的介電層24移除某些材料。因?yàn)殚g隙26并非由遮罩130所覆蓋，所以一溝槽是以一個(gè)對(duì)應(yīng)于構(gòu)造16a的密集區(qū)域的深度形成于寬廣的間隙26中。
[0081]請(qǐng)參閱圖6所示，遮罩130被移除而遮罩140被涂敷及圖案化以覆蓋構(gòu)造16a及露出構(gòu)造16b。一個(gè)在被遮蔽的部分及未被遮蔽的部分之間的邊界142是位于橫越過間隙26而與構(gòu)造16a相鄰的構(gòu)造16b上，并幾乎在與顯示于圖5的邊界132相同的位置。遮罩140覆蓋間隙26。一蝕刻工藝被執(zhí)行以形成溝槽44進(jìn)入基板12。蝕刻工藝可以是非等向性蝕刻且可以從構(gòu)造16b的介電層24移除某些材料。
[0082]請(qǐng)參閱圖7所示，移除遮罩140。半導(dǎo)體裝置10包括在對(duì)應(yīng)于構(gòu)造16a的區(qū)域中的溝槽34以及在對(duì)應(yīng)于構(gòu)造16b的區(qū)域中的溝槽44。在間隙26中，存在有一溝槽，其深度是對(duì)應(yīng)于在較密集構(gòu)造16a之間的溝槽的深度。在對(duì)應(yīng)于在構(gòu)造16a之間的溝槽的深度的寬廣間隙26中的溝槽的淺深度(而非在構(gòu)造16b之間的溝槽的深度)是不利的，因其為較密集構(gòu)造16a對(duì)于可能出現(xiàn)于較不密集構(gòu)造16b中的較高電壓會(huì)提供較差的絕緣。
[0083]在間隙26中的溝槽的深度可以Dpi表示。在構(gòu)造16b之間的溝槽的深度可以Dp2表示。在構(gòu)造16a之間的溝槽的深度可以Dmay表示。不同的深寬比及特征密度可能導(dǎo)致在間隙26中的溝槽中與在構(gòu)造16a之間的溝槽中不同的蝕刻速率(譬如在較小特征尺寸的區(qū)域中的較慢的蝕刻速度)。因此，Dpi可不同于0_<然后，溝槽負(fù)荷可被表示為:(I)Dp1-Damy J2)Dp2-Dmay ;及(3) (Dp2-Dpi)/DP2*100%。方程式(3)最好是大于 20%。亦即，其最好是供Dpi盡可能接近Dp2。
[0084]此外，這種方法需要至少兩個(gè)光罩涂敷及圖案化步驟，以在構(gòu)造16a之間及在構(gòu)造16b之間提供不同的溝槽深度。
[0085]圖8是半導(dǎo)體裝置10的俯視圖，半導(dǎo)體裝置10具有一個(gè)密集構(gòu)造16a的區(qū)域(例如一陣列區(qū)域)，及一個(gè)圍繞密集構(gòu)造16a的區(qū)域的較不密集構(gòu)造16b的區(qū)域(例如一周邊區(qū)域)。圖1至圖7的側(cè)剖面圖對(duì)應(yīng)至切割線，例如切割線A-A。[0086]圖9是顯示半導(dǎo)體裝置10的側(cè)剖面圖，半導(dǎo)體裝置10沿著切割線B-B在區(qū)域200中如在圖2至圖4中地被處理。切割線B-B沿著在密集構(gòu)造16a之間的溝槽34。因此，一構(gòu)造16a的一側(cè)輪廓會(huì)被看見。深度220對(duì)應(yīng)到溝槽34的深度。在構(gòu)造16a與構(gòu)造16b之間的間隙26包括在對(duì)應(yīng)于溝槽34的淺深度與對(duì)應(yīng)于溝槽44的較深深度之間的突然轉(zhuǎn)變54。深度222對(duì)應(yīng)到在較不密集構(gòu)造16b之間的溝槽44的深度。
[0087]圖10是顯示半導(dǎo)體裝置10的側(cè)剖面圖，半導(dǎo)體裝置10沿著切割線B-B在區(qū)域200中如在圖5至圖7中地被處理。切割線B-B沿著在密集構(gòu)造16a之間的溝槽34。因此，一構(gòu)造16a的一側(cè)輪廓會(huì)被看見。深度220對(duì)應(yīng)到溝槽34的深度。在構(gòu)造16a與構(gòu)造16b之間的間隙26具有一個(gè)對(duì)應(yīng)至較密集構(gòu)造16a的深度。深度222對(duì)應(yīng)到在較不密集構(gòu)造16b之間的溝槽44的深度。
[0088]請(qǐng)參閱圖11所不，一種半導(dǎo)體裝置300包括一基板312、一位于基板312上方的介電層314,及一位于介電層314上方的多晶娃層318?；?12可以是一娃基板。介電層314可以是一氧化層。構(gòu)造316a及316b是形成于介電層314上方。構(gòu)造316包括一緩沖介電層320、一薄膜322、一介電層324及一圖案化薄膜325。緩沖介電層320可以是一氧化層；薄膜322可以是一氮化硅層；而介電層324可以是一氧化物。構(gòu)造316a比構(gòu)造316b更密集地形成。舉例而言，構(gòu)造316a可以是一記憶體裝置的一陣列區(qū)域，而構(gòu)造316b可以位于記憶體裝置的一周邊區(qū)域。構(gòu)造316a及316b是相鄰且由一間隙326分離。圖11所顯示的半導(dǎo)體裝置300僅為示范且也可能是一 NOR快閃記憶體、NROM(XtraROM)、遮罩只讀記憶體、NAND記憶體、快閃記憶體、其他非易失性記憶體、一般記憶體裝置、一般半導(dǎo)體裝置
坐寸ο
[0089]除了設(shè)置于構(gòu)造316a中以外，緩沖介電層320與薄膜322延伸在構(gòu)造316a之間以覆蓋由構(gòu)造316a所定義的區(qū)域。緩沖介電層320與薄膜322并未覆蓋間隙326。緩沖介電層320與薄膜322可在堆疊構(gòu)造316a及316b的形成期間依此方式被圖案化。因此，緩沖介電層320與薄膜322是自我對(duì)正且需要一些(如果有的話)額外的制造步驟。
[0090]請(qǐng)參閱圖12所示，在顯示于圖11的半導(dǎo)體裝置300上執(zhí)行一蝕刻工藝。此蝕刻工藝是一種選擇性蝕刻，其表現(xiàn)對(duì)于多晶硅層318勝過薄膜322的選擇性。舉例而言，如果薄膜322是一氮化硅層，則蝕刻劑可以是四氟化碳(CF4)、三氟甲烷(CHF3)、溴化氫(HBr)及氮?dú)?N2)的配方。此種配方具有對(duì)于多晶硅勝過氮化硅的高選擇性，可作為止擋層(BarrierLayer) 0雖然在蝕刻工藝中可能有薄膜322的某些或完全損失，但是蝕刻的選擇性在構(gòu)造316b與間隙326的區(qū)域(不包括在構(gòu)造316a之間或在其間隙中的薄膜322)提供更顯著的蝕刻，而在構(gòu)造316a的區(qū)域可以減緩或停止蝕刻工藝。因此，蝕刻工藝在構(gòu)造316b的區(qū)域及間隙326中提供溝槽344的形成。
[0091]請(qǐng)參閱圖13所示，在顯示于圖12的半導(dǎo)體裝置300上執(zhí)行一蝕刻工藝。此蝕刻工藝可以是一種非選擇性蝕刻以蝕穿多晶硅層318、介電層314及蝕刻進(jìn)入在構(gòu)造316a之間的基板312，以開始形成溝槽334。在間隙326及在構(gòu)造316b之間的溝槽344是在基板312中藉由此蝕刻工藝而被深化。此蝕刻工藝可以一種四氟化碳、三氟甲烷及氮?dú)馕g刻。
[0092]請(qǐng)參閱圖14所示，執(zhí)行一挖溝步驟與圖案化薄膜325的移除。半導(dǎo)體裝置300包括在對(duì)應(yīng)于構(gòu)造316a的區(qū)域中的溝槽334及在對(duì)應(yīng)于構(gòu)造316b的區(qū)域中的溝槽344。在間隙326中，存在有一個(gè)對(duì)應(yīng)于溝槽344的深度的溝槽。[0093]圖11至圖14所說明的工藝并不需要額外的光刻工藝以單獨(dú)地遮蔽構(gòu)造316a及316b。因此，可在原處執(zhí)行溝槽334及344的蝕刻，而抑制可能導(dǎo)致應(yīng)力裂痕及斷裂的尖銳不連續(xù)性。此外，在間隙326中的溝槽深度是深的，以提供在構(gòu)造316a及316b之間的改良式隔尚。
[0094]請(qǐng)參閱圖15所示，在顯示于圖11的半導(dǎo)體裝置300上執(zhí)行一蝕刻工藝。此蝕刻工藝是一種選擇性蝕刻，其表現(xiàn)對(duì)于多晶硅層318勝過薄膜322的選擇性。舉例而言，如果薄膜322是氮化硅層，則蝕刻劑可以是一種四氟化碳、三氟甲烷及溴化氫(HBr)的配方。此種配方具有對(duì)于多晶硅勝過氮化硅的高選擇性。蝕刻的選擇性在構(gòu)造316b與間隙326的區(qū)域(不包括在構(gòu)造316a之間或在其間隙中的薄膜322)提供更顯著的蝕刻，而在構(gòu)造316a的區(qū)域可以減緩或停止蝕刻工藝。因此，蝕刻工藝在構(gòu)造316b的區(qū)域及間隙326中提供溝槽344的形成。蝕刻工藝也可以表現(xiàn)對(duì)介電層314 (例如氧化層)的選擇性，以使在構(gòu)造316b之間及在形成溝槽344的間隙326中的蝕刻中止于介電層314。在蝕刻工藝中可能有薄膜322的某些損失，雖然如果對(duì)薄膜322與介電層314的選擇性是足夠高，但是在構(gòu)造316a之間的多晶硅層318可能最低限度地被蝕刻或一點(diǎn)也不會(huì)被蝕刻。
[0095]請(qǐng)參閱圖16所示，在顯示于圖15的半導(dǎo)體裝置300上執(zhí)行一蝕刻工藝。此蝕刻工藝可以是一種非選擇性蝕刻，用以蝕穿在構(gòu)造316a之間的多晶硅層318，以開始形成溝槽334。在對(duì)應(yīng)于圖15 (例如，蝕刻劑是氯(Cl2)、溴化氫及氦氧混合物(He-O2))的工藝中，此蝕刻工藝也可以是圖15中蝕刻工藝的延續(xù)。亦即，蝕刻可能繼續(xù)緩慢地通過薄膜322及快速地通過多晶硅層318，藉以建立較深溝槽在構(gòu)造316b之間，而非在構(gòu)造316a之間。在某些實(shí)施例中，利用露出在構(gòu)造316a之間的介電層314來停止(擋止)蝕刻以及開始延伸進(jìn)入基板312的溝槽344。
[0096]請(qǐng)參閱圖17所示，執(zhí)行一挖溝步驟與圖案化薄膜325的移除。半導(dǎo)體裝置300包括在對(duì)應(yīng)于構(gòu)造316a的區(qū)域中的溝槽334及在對(duì)應(yīng)于構(gòu)造316b的區(qū)域中的溝槽344。在間隙326中，存在有一個(gè)對(duì)應(yīng)于溝槽344的深度的溝槽。
[0097]圖11及圖15至圖17所說明的工藝并不需要額外的光刻工藝以單獨(dú)地遮蔽構(gòu)造316a或316b。因此，可在原處執(zhí)行溝槽334及344的蝕刻，而抑制了可能導(dǎo)致應(yīng)力裂痕及斷裂的尖銳不連續(xù)性。此外，在間隙326中的溝槽的深度是深的，以在構(gòu)造316a及316b之間提供改良的隔尚。
[0098]請(qǐng)參閱圖18所示,在顯示于圖11的半導(dǎo)體裝置300上執(zhí)行一蝕刻工藝。此蝕刻工藝是一種選擇性蝕刻，其表現(xiàn)對(duì)于多晶硅層318勝過薄膜322的選擇性。舉例而言，如果薄膜322是氮化硅層，則蝕刻劑可以是一種氯、溴化氫及氦氧混合物的配方。此種配方具有對(duì)于多晶硅勝過氮化硅的高選擇性。蝕刻的選擇性在構(gòu)造316b與間隙326的區(qū)域(不包括在構(gòu)造316a之間或在其間隙中的薄膜322)提供更顯著的蝕刻，而在構(gòu)造316a的區(qū)域可以減緩或停止蝕刻工藝。因此，蝕刻工藝在構(gòu)造316b的區(qū)域及間隙326中提供溝槽344的形成。
[0099]請(qǐng)參閱圖19所示，在顯示于圖18的半導(dǎo)體裝置300上執(zhí)行一蝕刻工藝。此蝕刻工藝可以是一種非選擇性蝕刻，例如四氟化碳、三氟甲烷及氮?dú)?，用以蝕刻進(jìn)入在構(gòu)造316a之間的多晶硅層318及進(jìn)入在構(gòu)造316b之間的基板312。氟化碳、三氟甲烷及氮?dú)馕g刻可以在一個(gè)或多個(gè)步驟中被提供。在某些實(shí)施例中，兩個(gè)氟化碳、三氟甲烷及氮?dú)馕g刻步驟是相繼地被執(zhí)行。提供兩個(gè)(或更多)蝕刻步驟允許在一第一步驟使用一較低壓力(例如20-60mt)，并在一第二步驟使用一較高壓力(例如60-90mt)以提供一更垂直的多晶硅輪廓。
[0100]請(qǐng)參閱圖20所示，執(zhí)行一蝕刻工藝(例如溴化氫、氦氣(He)及氦氧混合物蝕刻)以蝕穿在構(gòu)造316a之間的多晶硅層318以及蝕刻進(jìn)入在構(gòu)造316b之間的基板312。溴化氫、氦氣及氦氧混合物蝕刻提供對(duì)多晶硅勝過氧化層的高選擇性，特別是在一高壓條件下。因此，此種蝕刻工藝可以停止于在構(gòu)造316a的區(qū)域中的氧化層314上，并在構(gòu)造316b的區(qū)域中繼續(xù)蝕刻。此種選擇性也允許對(duì)溝槽負(fù)荷的更多控制。
[0101]請(qǐng)參閱圖21所示，執(zhí)行一挖溝步驟與圖案化薄膜325的移除。半導(dǎo)體裝置300包括在對(duì)應(yīng)于構(gòu)造316a的區(qū)域中的溝槽334以及在對(duì)應(yīng)于構(gòu)造316b的區(qū)域中的溝槽344。在間隙326中，存在有一個(gè)對(duì)應(yīng)于溝槽344的深度的溝槽。
[0102]圖11及圖18至圖21所說明的工藝并不需要額外的光刻工藝以單獨(dú)地遮蔽構(gòu)造316a或316b。因此，可在原處執(zhí)行溝槽334及344的蝕刻，而抑制了可能導(dǎo)致應(yīng)力裂痕及斷裂的尖銳不連續(xù)性。此外，在間隙326中的溝槽的深度是深的，以在構(gòu)造316a及316b之間提供改良的隔尚。
[0103]圖22是半導(dǎo)體裝置300的俯視圖，半導(dǎo)體裝置300具有一個(gè)密集構(gòu)造316a的區(qū)域(例如一陣列區(qū)域)，及一個(gè)圍繞密集構(gòu)造316a的區(qū)域的較不密集構(gòu)造316b的區(qū)域(例如一周邊區(qū)域)。圖11至圖20的側(cè)剖面圖對(duì)應(yīng)至一切割線，例如切割線A-A。
[0104]圖23是顯示半導(dǎo)體裝置300的側(cè)剖面圖，其是沿著切割線B-B在區(qū)域400中如在圖12至圖20中地被處理。切割線B-B沿著在密集構(gòu)造16a之間的溝槽334。因此，一構(gòu)造316a的一側(cè)輪廓會(huì)被看見。深度420對(duì)應(yīng)到溝槽334的深度。在構(gòu)造316a與構(gòu)造316b之間的間隙326包括一溝槽，其深度422對(duì)應(yīng)于溝槽344的深度。
[0105]因?yàn)闇喜?34及344是被相同的蝕刻工藝蝕刻，且不存在有一遮罩層來在溝槽344的蝕刻期間覆蓋溝槽334，在陣列末端的溝槽334與溝槽344之間的轉(zhuǎn)變424是平坦的。亦即，側(cè)壁是在蝕刻期間露出，且某些材料是在不同溝槽的深度之間的界限被移除。
[0106]在某些實(shí)施例中，在溝槽334與溝槽344之間的轉(zhuǎn)變的側(cè)壁的角度426是在105與170之間。相比較于在一種例如顯示于圖9的突然轉(zhuǎn)變中被發(fā)現(xiàn)的靠近90度的角度，此種和緩的轉(zhuǎn)變減少了形成應(yīng)力裂痕及斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。
[0107]圖24是顯示如在圖12至圖20被處理的半導(dǎo)體裝置300的俯視圖。類似于以上相關(guān)于側(cè)壁的角度的討論，在溝槽334及344的組合蝕刻期間的側(cè)壁的暴露可能導(dǎo)致在溝槽之間的邊界430(換言之，蝕刻前頭)向內(nèi)部移動(dòng)朝向構(gòu)造316a的中間。邊界430可具有一凹狀形狀，例如是一凹部，其在某些實(shí)施例中向內(nèi)部地偏轉(zhuǎn)朝向構(gòu)造316a。在其他實(shí)施例中，邊界的凹部可以是V形，而V形的中央部分向內(nèi)部地延伸朝向構(gòu)造316a的中間。
[0108]所說明工藝的示范益處包括:由于減少或消除供STI形成用的額外的光刻步驟而降低了復(fù)雜性；提供一自對(duì)準(zhǔn)STI工藝；以及藉由抑制由于溝槽負(fù)荷所導(dǎo)致的應(yīng)力裂痕及斷裂來改善可靠度。
[0109]以上所述，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)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的方法及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(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)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于其包括: 基板；以及 多個(gè)第一堆疊構(gòu)造與多個(gè)第二堆疊構(gòu)造，配置于該基板上方，該些第一堆疊構(gòu)造比該些第二堆疊構(gòu)造被配置得更密集，而該些第一堆疊構(gòu)造與該些第二堆疊構(gòu)造是由一間隙所分離， 其中， 該基板包括:第一溝槽，在該些第一堆疊構(gòu)造之間；第二溝槽，在該些第二堆疊構(gòu)造之間；及第三溝槽，在該間隙中，并且 該第一溝槽的深度小于該第三溝槽的深度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于其中該第二溝槽的深度與該第三溝槽的深度相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于其中該第一溝槽的深度小于該第二溝槽的深度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于其中該第一溝槽的最大深度小于該第三溝槽的最大深度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于其中該第三溝槽的一底部在相鄰于該些第一堆疊構(gòu)造的其中一個(gè)的該第三溝槽的一第一側(cè)壁與相鄰于該些第二堆疊構(gòu)造的其中一個(gè)的該第三溝槽的一第二側(cè)壁之間是連續(xù)的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所`述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于其還包括: 一側(cè)壁，在該第一溝槽的一部分與該第三溝槽的一部分之間，其中 該側(cè)壁與該第三溝槽的底部形成一角度，且 該角度并非是90度。
7.根據(jù)權(quán)利要6所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于其中該角度是在105度與170度之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于其中該些第一堆疊構(gòu)造被定義于一記憶體裝置的一陣列區(qū)域中，而該些第二堆疊構(gòu)造被定義于該記憶體裝置的一周邊區(qū)域中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于其還包括: 一邊界，在該第一溝槽的一部分與該第三溝槽的一部分之間，其中 該邊界是凹向內(nèi)至一位于該些第一堆疊構(gòu)造之間的該些第一堆疊構(gòu)造的一中間區(qū)域，以形成一凹部。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于其中該凹部是凹狀偏轉(zhuǎn)向內(nèi)部至該些第一堆疊構(gòu)造的該中間區(qū)域。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于其中該凹部呈現(xiàn)V形，而該V形的一中央部分向內(nèi)部地延伸朝向該些第一堆疊構(gòu)造的該中間區(qū)域。
12.—種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于其包括以下步驟: 提供一基板； 形成多個(gè)堆疊構(gòu)造于該基板上，該些堆疊構(gòu)造的一部分被定義為一陣列區(qū)域，而該些堆疊構(gòu)造的另一部分被定義為一周邊區(qū)域；以及 形成多個(gè)溝槽，該些溝槽包括多數(shù)個(gè)位于該陣列區(qū)域中的第一溝槽、多個(gè)位于該周邊區(qū)域中的第二溝槽以及至少一個(gè)位于在該陣列區(qū)域與該周邊區(qū)域之間的介面中的第三溝槽，其中該些第二溝槽與該第三溝槽比該些第一溝槽深。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于其中形成該些堆疊構(gòu)造的步驟包括:提供一止擋層在該陣列區(qū)域中的該些堆疊構(gòu)造之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于其中該止擋層為一氮化娃層。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于其中形成該些溝槽的步驟包括:利用一選擇性蝕刻來蝕刻該半導(dǎo)體裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于其中該選擇性蝕刻是與該止擋層比較而言針對(duì)在該止擋層之下的一層具有選擇性。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于其中在該止擋層之下的該層為多晶硅，該止擋層是氮化硅，而該該選擇性蝕刻的蝕刻劑是對(duì)氮化硅與多晶硅具有選擇性。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于其中該選擇性蝕刻的蝕刻劑包括四氟化碳、三氟甲烷、溴化氫及氮?dú)狻?br> 19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于其中該選擇性蝕刻的蝕刻劑包括氯、溴化氫及氦氧混合物。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于其中該選擇性蝕刻的蝕刻劑包括四氟化碳、三氟甲烷及溴`化氫。
【文檔編號(hào)】H01L21/76GK103872049SQ201310210184
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2013年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月17日
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