相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考

2016年4月14日提交的日本專利申請(qǐng)第2016-080752號(hào)的包括說(shuō)明書、附圖和摘要的公開以引用的方式全部引入本申請(qǐng)。

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件及其制造方法。例如，本發(fā)明適合于制造具有溝槽部的半導(dǎo)體器件的方法。

背景技術(shù)：

存在具有元件隔離結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，其中通過(guò)在半導(dǎo)體襯底的作為主面的表面中制成的溝槽部中形成絕緣膜來(lái)得到該元件隔離結(jié)構(gòu)。還存在具有元件隔離(深溝槽隔離：dti)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，其中通過(guò)在具有大于1的縱橫比(即，溝槽部的深度與溝槽部的寬度的比)的溝槽部中形成絕緣膜來(lái)得到該元件隔離結(jié)構(gòu)。

專利文獻(xiàn)1(日本未審查專利申請(qǐng)公開第2011-66067號(hào))公開了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括：在半導(dǎo)體襯底的主面中形成在平面圖中環(huán)繞元件的溝槽的步驟以及在元件上和溝槽中形成絕緣膜的步驟。根據(jù)專利文獻(xiàn)1，形成絕緣膜以覆蓋元件的上表面并在溝槽中形成空間。

專利文獻(xiàn)2(美國(guó)專利申請(qǐng)公開第2014-0291767號(hào))描述了在元件側(cè)處，在半導(dǎo)體襯底的主面中形成的溝槽中形成空間。在專利文獻(xiàn)2中描述的半導(dǎo)體器件的制造步驟中，通過(guò)以下步驟在溝槽中形成空間：形成覆蓋半導(dǎo)體襯底的上表面和溝槽的表面的氧化物膜；去除半導(dǎo)體襯底上的氧化物膜；然后在半導(dǎo)體襯底上形成與溝槽中的氧化物膜的側(cè)壁連續(xù)的絕緣膜。

[專利文獻(xiàn)1]日本未審查專利申請(qǐng)公開第2011-66067號(hào)

[專利文獻(xiàn)2]美國(guó)專利申請(qǐng)公開第2014-0291767號(hào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

當(dāng)在具有高縱橫比的溝槽部中形成絕緣膜時(shí)，溝槽部有時(shí)被留在其中的空間封閉，例如通過(guò)化學(xué)氣相沉積(cvd)形成由氧化硅制成的絕緣膜。在這種情況下，形成在溝槽部的上部的側(cè)面上的絕緣膜的膜厚度可能厚于形成在溝槽部的底部的側(cè)面上的絕緣膜的膜厚度。通過(guò)在溝槽部的側(cè)面上形成絕緣膜，可以在溝槽部中留有空間的同時(shí)封閉溝槽部。與溝槽部其中不具有空間相比，當(dāng)溝槽部其中具有空間時(shí)，改善了通過(guò)dti結(jié)構(gòu)在元件之間絕緣而實(shí)現(xiàn)的元件隔離特性。

然而，難以通過(guò)cvd形成由氧化硅制成的絕緣膜，同時(shí)精確地將溝槽部中留下的空間的上端處的封閉位置調(diào)整為期望的高度位置。存在溝槽部中留下的空間的封閉位置變得高于期望位置的可能性。

當(dāng)空間的封閉位置高于期望位置時(shí)，形成在空間上的絕緣膜的表面的高度位置低于空間的封閉位置，例如在絕緣膜的上表面的拋光和平坦化期間。然后，從絕緣膜的表面露出空間。在這種情況下，存在拋光漿進(jìn)入空間或者在隨后的清洗步驟中清洗液體進(jìn)入空間的可能性。進(jìn)入空間的漿或清洗液體可從空間中吹出，并成為前述問(wèn)題的起因。因此，半導(dǎo)體器件可具有缺陷形狀并具有劣化的性能。

另一目的和新穎特征將從本文的說(shuō)明書和附圖中變得清楚。

接下來(lái)將簡(jiǎn)要描述本文公開的代表性實(shí)施例的概況。

在一個(gè)方面中，提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括：在使用硬掩模的同時(shí)在半導(dǎo)體襯底的主面中形成用于形成dri結(jié)構(gòu)的溝槽；利用第一絕緣膜覆蓋溝槽的表面和硬掩模的上表面；通過(guò)回蝕露出硬掩模的上表面；以及形成第二絕緣膜以封閉溝槽的上部，從而在其中形成空間。

在另一方面中，提供了一種半導(dǎo)體器件，其設(shè)置有具有形成在半導(dǎo)體襯底的主面中的溝槽以及位于溝槽中的空間。其具有覆蓋半導(dǎo)體襯底的主面的硬掩模、覆蓋溝槽的側(cè)壁并露出硬掩模的上表面的第一絕緣膜以及覆蓋溝槽的表面、第一絕緣膜和硬掩模的上表面的第二絕緣膜。

實(shí)施例使得可以提供具有改進(jìn)性能的半導(dǎo)體器件。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體器件在其制造步驟期間的截面圖；

圖2是半導(dǎo)體器件的制造步驟期間的跟在圖1之后的截面圖；

圖3是半導(dǎo)體器件的制造步驟期間的跟在圖2之后的截面圖；

圖4是半導(dǎo)體器件的制造步驟期間的跟在圖3之后的截面圖；

圖5是半導(dǎo)體器件的制造步驟期間的跟在圖4之后的截面圖；

圖6是半導(dǎo)體器件的制造步驟期間的跟在圖5之后的截面圖；

圖7是示出圖6所示半導(dǎo)體器件的組成在其制造步驟期間的部分剖面的透視圖；

圖8是半導(dǎo)體器件的制造步驟期間的跟在圖6之后的截面圖；

圖9是半導(dǎo)體器件的制造步驟期間的跟在圖8之后的截面圖；

圖10是半導(dǎo)體器件的制造步驟期間的跟在圖9之后的截面圖；

圖11是半導(dǎo)體器件的制造步驟期間的跟在圖10之后的截面圖；

圖12是半導(dǎo)體器件的制造步驟期間的跟在圖11之后的截面圖；

圖13是半導(dǎo)體器件的制造步驟期間的跟在圖12之后的截面圖；

圖14是半導(dǎo)體器件的制造步驟期間的跟在圖13之后的截面圖；

圖15是半導(dǎo)體器件的制造步驟期間的跟在圖14之后的截面圖；

圖16是半導(dǎo)體器件的制造步驟期間的跟在圖15之后的截面圖；

圖17是半導(dǎo)體器件的制造步驟期間的跟在圖15之后的平面圖；

圖18是具體示出圖8所示半導(dǎo)體器件的組成在其制造步驟期間的截面圖；

圖19是比較示例的半導(dǎo)體器件在其制造步驟期間的截面圖；以及

圖20是半導(dǎo)體器件的制造步驟期間的跟在圖19之后的截面圖。

具體實(shí)施方式

以下將基于一些附圖詳細(xì)地示出實(shí)施例。在用于描述實(shí)施例的所有附圖中，具有類似功能的構(gòu)件將通過(guò)類似的參考標(biāo)號(hào)來(lái)表示，并且將省略重復(fù)描述。在以下實(shí)施例中，除非另有必要，否則原則上不重復(fù)相同或相似部分的描述。

<制造半導(dǎo)體器件的方法>

以下將參照?qǐng)D1至圖18描述根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法。圖1至圖6、圖8至圖16以及圖18是本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件在其制造步驟期間的截面圖。圖7是示出圖6所示半導(dǎo)體器件的組成在其制造步驟期間的部分剖面透視圖。圖17是本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件在其制造步驟期間的平面圖。

圖1至圖6、圖8至圖16以及圖18示出了作為n溝道m(xù)isfet(金屬絕緣體半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的形成區(qū)域的元件區(qū)域1a和1c，并且還示出了位于彼此相鄰的元件區(qū)域1a和1c之間且作為dti結(jié)構(gòu)的形成區(qū)域的隔離區(qū)域1b。應(yīng)注意，dti結(jié)構(gòu)可以不僅形成在彼此相鄰的相同種類的元件之間，而且還可以形成在半導(dǎo)體襯底位于不同元件之間(例如，p溝道m(xù)isfet與n溝道m(xù)isfet之間或者misfet與電容元件之間)的主面中。

dti結(jié)構(gòu)例如形成在諸如高擊穿電壓misfet或電容元件和低擊穿電壓misfet的元件之間。dti結(jié)構(gòu)是用于將元件相互電隔離的結(jié)構(gòu)。換句話說(shuō)，dti結(jié)構(gòu)是一個(gè)絕緣元件隔離區(qū)域(元件隔離結(jié)構(gòu))，并且其具有的深度大于例如用于將低擊穿電壓misfet相互隔離的元件隔離區(qū)域的深度。本申請(qǐng)的dti結(jié)構(gòu)具有形成在半導(dǎo)體襯底的主面和絕緣膜中的溝槽以及位于溝槽中的空間。

元件區(qū)域1a是其中的半導(dǎo)體元件具有的擊穿電壓高于形成在元件區(qū)域1c中的元件的擊穿電壓的區(qū)域。這里，描述了在彼此相鄰的高擊穿電壓misfet與低擊穿電壓misfet之間形成dti結(jié)構(gòu)的步驟。由于本實(shí)施例的主要特征在于dti結(jié)構(gòu)及其制造工藝，所以不再詳細(xì)描述在形成dti結(jié)構(gòu)之前的半導(dǎo)體元件的制造步驟。

首先，如圖1所示，提供半導(dǎo)體襯底sb。這里，半導(dǎo)體襯底sb被設(shè)置為包括低阻襯底，其例如由p型單晶硅(si)制成并且具有例如約1至10mω·cm的電阻率(電阻系數(shù))。半導(dǎo)體襯底sb具有主面以及位于與主面相對(duì)的側(cè)面上的背面。半導(dǎo)體襯底sb的主面具有并排布置的元件區(qū)域1a、隔離區(qū)域1b和元件區(qū)域1c。

在本實(shí)施例中，進(jìn)行在半導(dǎo)體襯底sb的主面附近形成misfet以及在主面中形成的溝槽中形成dti結(jié)構(gòu)的描述。可替換地，例如由p型單晶si制成的p^-型外延層可通過(guò)已知的外延生長(zhǎng)方法形成在半導(dǎo)體襯底sb的主面上。即使當(dāng)形成外延層時(shí)，半導(dǎo)體襯底sb和其上的外延層(半導(dǎo)體層)可統(tǒng)稱為“襯底”或“半導(dǎo)體襯底”。

接下來(lái)，如圖2所示，在元件區(qū)域1a、隔離區(qū)域1b和元件區(qū)域1c中，在半導(dǎo)體襯底sb上形成元件隔離區(qū)域ei。這里，作為絕緣膜的元件隔離區(qū)域ei例如通過(guò)sti(淺溝槽隔離)或locos(局部硅氧化)形成在半導(dǎo)體襯底sb的主面中。接下來(lái)將描述使用sti形成元件隔離區(qū)域ei。

通過(guò)將光刻膠膜(未示出)用作蝕刻掩模的干蝕刻，從將要形成元件隔離區(qū)域ei的區(qū)域中去除半導(dǎo)體襯底sb，由此形成元件隔離溝槽。

接下來(lái)，通過(guò)cvd等在半導(dǎo)體襯底sb的表面上沉積由氧化硅制成的絕緣膜，從而用絕緣膜填充元件隔離溝槽。換句話說(shuō)，由氧化硅膜制成的絕緣膜形成在半導(dǎo)體襯底sb的表面上。作為氧化硅膜，可以使用諸如通過(guò)cvd得到的同時(shí)將例如包含臭氧(o3)氣體的氣體和正硅酸乙酯(teos)作為材料的在流動(dòng)性方面表現(xiàn)優(yōu)越的氧化硅膜。稍后將描述流動(dòng)性的定義。

接下來(lái)，使用cpm(化學(xué)機(jī)械拋光)等來(lái)拋光絕緣膜，以平坦化絕緣膜的表面。因此，可以形成埋入元件隔離區(qū)域中的作為絕緣膜的元件隔離區(qū)域ei。

使用具有掩模的熱氧化處理，元件隔離區(qū)域ei還可以例如通過(guò)locos工藝來(lái)形成。

接下來(lái)，如圖3所示，n溝道m(xù)isfetq1形成在元件區(qū)域1a的有源區(qū)域中，即，半導(dǎo)體襯底sb的主面從元件隔離區(qū)域ei露出的區(qū)域中，同時(shí)n溝道m(xù)isfetq2形成在元件區(qū)域1c的有源區(qū)域中。形成misfetq1和q2的步驟通過(guò)將p型雜質(zhì)(例如，b(硼))注入到元件區(qū)域1a和1c中的半導(dǎo)體襯底sb的主面中以形成作為p型半導(dǎo)體區(qū)域的阱wl而開始。如此形成的阱wl深于填充有元件隔離區(qū)域ei的溝槽。

然后，厚絕緣膜形成在其中具有阱wl的元件區(qū)域1a中的半導(dǎo)體襯底sb的主面上，并且薄絕緣膜形成在其中具有阱wl的元件區(qū)域1c中的半導(dǎo)體襯底sb的主面上。在這些絕緣膜中的每一個(gè)上形成多晶硅膜之后，通過(guò)光刻和蝕刻來(lái)處理多晶硅膜和絕緣膜，以形成由厚絕緣膜制成的柵極絕緣膜gi1和由元件區(qū)域1a中的多晶硅膜制成的柵電極ge1。此外，通過(guò)該處理，由薄絕緣膜制成的柵極絕緣膜gi2和由多晶硅膜制成的柵電極ge2形成在元件區(qū)域1c中。厚絕緣膜和薄絕緣膜例如可以通過(guò)熱氧化或cvd來(lái)形成。多晶硅膜例如可以通過(guò)cvd形成。

元件區(qū)域1a中的柵極絕緣膜gi1的厚度大于元件區(qū)域1c中的柵極絕緣膜gi2的厚度，并且元件區(qū)域1a中的柵電極ge1在沿著半導(dǎo)體襯底sb的主面的方向上的長(zhǎng)度(柵極長(zhǎng)度)大于元件區(qū)域1c中的柵電極ge2在沿著半導(dǎo)體襯底sb的主面的方向上的長(zhǎng)度(柵極長(zhǎng)度)。

然后，形成由絕緣膜制成的側(cè)壁sw，其覆蓋柵電極ge1和ge2的相應(yīng)側(cè)壁以及在柵電極ge1和ge2的側(cè)面處形成在半導(dǎo)體襯底的主面中以分別夾置柵電極ge1和ge2的源極和漏極區(qū)域sd對(duì)。這使得形成具有柵電極ge1以及源極和漏極區(qū)域sd的misfetq1以及具有柵電極ge2以及源極和漏極區(qū)域sd的misfetq2。

這里，例如，在通過(guò)cvd等連續(xù)形成氧化硅膜和氮化硅膜以覆蓋半導(dǎo)體襯底sb的主面以及柵電極ge1和ge2之后，通過(guò)干蝕刻露出半導(dǎo)體襯底sb的主面。通過(guò)該處理，由包括氧化硅膜和氮化硅膜的堆疊膜制成且與柵電極ge1和ge2的相應(yīng)側(cè)壁相鄰的側(cè)壁sw以自對(duì)準(zhǔn)來(lái)形成。

在形成側(cè)壁sw之前，在形成源極和漏極區(qū)域sd的步驟中，例如，n型雜質(zhì)(例如，磷(p)或砷(as))通過(guò)離子注入被注入到半導(dǎo)體襯底sb的主面中，同時(shí)將柵電極ge1和ge2用作掩模(注入防止掩模)。通過(guò)該步驟，在柵電極ge1和ge2的每一個(gè)的側(cè)面處，在半導(dǎo)體襯底sb的主面中形成具有相對(duì)較低雜質(zhì)濃度的一對(duì)延伸區(qū)域。

然后，在以上述方式形成側(cè)壁sw之后，n型雜質(zhì)(例如，磷(p)或砷(as))通過(guò)離子注入被注入到半導(dǎo)體襯底sb的主面中，其中柵電極ge1和ge2以及側(cè)壁sw用作掩模。通過(guò)該注入，在柵電極ge1和ge2的每一個(gè)的側(cè)面處，在半導(dǎo)體襯底sb的主面中形成具有相對(duì)較高雜質(zhì)濃度的一對(duì)擴(kuò)散區(qū)域。

延伸區(qū)域是n^-型半導(dǎo)體區(qū)域，以及擴(kuò)散區(qū)域是n⁺型半導(dǎo)體區(qū)域。

一對(duì)延伸區(qū)域和一對(duì)擴(kuò)散區(qū)域配置源極和漏極區(qū)域sc。這表示源極區(qū)域和漏極區(qū)域均具有彼此相鄰的延伸區(qū)域和擴(kuò)散區(qū)域。因此，本實(shí)施例的misfetq1具有設(shè)置有擴(kuò)散區(qū)域和延伸區(qū)域(其是n型雜質(zhì)濃度低于擴(kuò)散區(qū)域的半導(dǎo)體區(qū)域)的ldd(輕摻雜漏極)結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，為了利于理解附圖，源極和漏極區(qū)域sd被示為一個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域而不區(qū)分延伸區(qū)域和擴(kuò)散區(qū)域。

然后，例如，執(zhí)行退火，即，用于激活在延伸區(qū)域和擴(kuò)散區(qū)域的每個(gè)形成步驟中引入的雜質(zhì)的熱處理。

接下來(lái)，形成覆蓋柵電極ge1和ge2以及源極和漏極區(qū)域sd的相應(yīng)上表面的硅化物層(未示出)。這里，使用已知的硅化(自對(duì)準(zhǔn)硅化物)工藝來(lái)形成硅化物層。這使得可以減小柵電極ge和ge2以及源極和漏極區(qū)域sd中的每一個(gè)與稍后形成的接觸插塞之間的接觸電阻。沒(méi)有硅化物層形成在諸如元件隔離區(qū)域ei和側(cè)壁sw的絕緣膜的表面上。

接下來(lái)，如圖4所示，在半導(dǎo)體襯底sb的主面上，絕緣膜lf和絕緣膜hm分別被連續(xù)形成為線性膜和硬掩模。絕緣膜lf和hm通過(guò)cvd形成以覆蓋元件隔離區(qū)域ei的上表面、半導(dǎo)體襯底sb的主面和misfetq1。絕緣膜lf例如由氮化硅膜制成，以及絕緣膜hm例如由o3teos(四乙基鄰位硅酸鹽)膜制成。絕緣膜hm厚于絕緣膜lf。絕緣膜hm例如具有約200nm的厚度。在沉積絕緣膜hm之后，通過(guò)cmp等，根據(jù)需要平坦化絕緣膜hm的表面。

利用包含臭氧(o3)氣體和正硅酸乙酯(teos)氣體的氣體，通過(guò)cvd形成由氧化硅膜制成的絕緣膜hm。通過(guò)使用包含o3氣體和teos氣體的氣體的cvd形成的氧化硅膜被稱為“o3teos膜”。

由氮化硅膜制成的絕緣膜lf在稍后參照?qǐng)D5描述的形成dti結(jié)構(gòu)的步驟中用作蝕刻停止膜或者在稍后參照?qǐng)D14描述的形成接觸孔ch的步驟中用作蝕刻停止膜。

接下來(lái)，如圖5所示，在隔離區(qū)域1b中形成穿過(guò)絕緣膜hm和lf以及元件隔離區(qū)域ei的開口部op。開口部op在將要形成dti結(jié)構(gòu)的區(qū)域中到達(dá)半導(dǎo)體襯底sb的表面。

首先，光刻膠膜(未示出)被施加于絕緣膜hm，并且如此得到的光刻膠膜通過(guò)光刻被圖案化。因此，形成具有穿過(guò)如此形成的光刻膠膜并到達(dá)絕緣膜hm的開口部的光刻膠圖案。將光刻膠圖案用作蝕刻掩模，連續(xù)地蝕刻絕緣膜hm、絕緣膜lf和元件隔離區(qū)域ei。由此形成穿過(guò)絕緣膜hm、絕緣膜lf和元件隔離區(qū)域ei的開口部。開口部op在沿著絕緣膜襯底sb的主面的方向上的寬度(開口寬度)例如為0.8至1.0μm。

接下來(lái)，如圖6所示，在開口部op的正下方，在半導(dǎo)體襯底sb的上表面中形成溝槽部tp。溝槽部tp按照以下方式形成。例如，在去除光刻膠膜之后，通過(guò)干蝕刻來(lái)蝕刻從開口部op的底面露出的半導(dǎo)體襯底sb，其中，絕緣膜hm、絕緣膜lf和其中具有開口部op的元件隔離區(qū)域ei作為蝕刻掩模。通過(guò)該蝕刻，在從開口部op的底面處露出的半導(dǎo)體襯底sb的上表面上形成在半導(dǎo)體襯底sb的表面中與開口部op連通且到達(dá)半導(dǎo)體襯底sb的厚度方向的一半的溝槽部tp。

溝槽部tp可具有例如15μm的深度，并在沿著半導(dǎo)體襯底sb的主面的方向上具有例如1μm的寬度。溝槽部tp的形成深度大于阱wl的深度。如圖6所示，溝槽部tp的寬度被假定變得大于開口部op的寬度。

在圖6所示示例中，在平面圖中與元件隔離區(qū)域ei重疊的區(qū)域中形成溝槽部tp，但是溝槽部tp可形成在平面圖中不與元件隔離區(qū)域ei重疊的區(qū)域中。

溝槽部tp可以在平面圖中環(huán)繞半導(dǎo)體元件misfetq1或q2中的任一個(gè)。在圖7中示出了半導(dǎo)體襯底sb在圖6所示制造步驟期間的部分剖面透視圖。如圖7所示，在平面圖中，利用包括在稍后形成的dti結(jié)構(gòu)中的溝槽部tp環(huán)繞其中具有高擊穿電壓misfetq1的元件區(qū)域1a。溝槽部tp形成在半導(dǎo)體襯底sb的主面中。圖7僅示出了半導(dǎo)體襯底sb，并且從該圖中省略了半導(dǎo)體元件和絕緣膜，諸如絕緣膜lf和hm。

盡管未示出，但在其中具有低擊穿電壓misfetq2的元件區(qū)域1c(例如，邏輯區(qū)域)中，在平面圖中，可利用配置稍后將描述的dti結(jié)構(gòu)的溝槽部tp環(huán)繞其中形成有misfetq2的區(qū)域。本文使用的術(shù)語(yǔ)“在平面圖中”表示當(dāng)在垂直于主面的方向上從上往下看半導(dǎo)體襯底sb的主面時(shí)的視圖。

為了形成具有高縱橫比(表示高深度:寬度比)的溝槽部tp，通過(guò)干蝕刻，重復(fù)地執(zhí)行利用例如包含六氟化硫(sf6)氣體的氣體蝕刻半導(dǎo)體襯底sb的步驟以及利用例如包含氟化碳(碳氟化合物)氣體(諸如c4f8氣體)覆蓋溝槽部tp的側(cè)面的步驟。盡管這里未示出，但溝槽部tp的放大觀察示出了通過(guò)這種重復(fù)沿著深度方向交替地形成寬部和窄部，并且溝槽部tp在其側(cè)面上具有稱為“扇貝”的不規(guī)則形狀。稍后將參照?qǐng)D18描述扇貝的形狀。

接下來(lái)，如圖8所示，形成覆蓋半導(dǎo)體襯底sb的主面、開口部op的側(cè)邊比、溝槽部tp的側(cè)壁和溝槽部tp的底面的絕緣膜。在該步驟中，在開口部op中、在溝槽部tp中以及在半導(dǎo)體襯底sb的表面上，使用包含臭氧(o3)氣體和正硅酸乙酯(teos)氣體的氣體，由氧化硅膜制成的絕緣膜if1通過(guò)cvd來(lái)形成。此外，作為半導(dǎo)體元件的misfetq1和q2被絕緣膜if1覆蓋。這表示絕緣膜if1由o3teos膜制成。絕緣膜if1例如具有200nm的厚度。

作為絕緣膜if1的材料，可以使用psg(磷硅酸玻璃)或bpsg(硼硅酸玻璃)以及o3teos。當(dāng)使用psg或bpsg時(shí)，增加這些材料中的p(磷)含量以提供具有改進(jìn)的階梯覆蓋和流動(dòng)性的絕緣膜if1。

絕緣膜if1不能完全填充溝槽部tp。覆蓋溝槽部tp的一個(gè)側(cè)壁以及與該側(cè)壁相對(duì)的另一側(cè)壁的絕緣膜if1不是相互連續(xù)的。

優(yōu)選地，使用包含o3氣體和teos氣體的氣體的cvd，可以通過(guò)準(zhǔn)(quasi)大氣壓力cvd來(lái)形成由氧化硅膜制成的絕緣膜if1。通過(guò)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)壓力cvd形成膜時(shí)的壓力小于大氣壓(其是通過(guò)正常壓力cvd形成膜時(shí)的壓力)，同時(shí)大于通過(guò)降壓cvd形成膜時(shí)的約13-390pa的壓力。因此，壓力例如大于390pa且小于0.1mpa。

該o3teos膜具有良好的階梯覆蓋和良好的流動(dòng)性。在m.matsuura等人的“filmcharacteristicsofapcvdoxideusingorganicsiliconandozone”(日本應(yīng)用物理雜志，卷30,1991年，第1530-1538頁(yè))的圖9中描述了膜的流動(dòng)性。根據(jù)該文檔，術(shù)語(yǔ)“具有良好流動(dòng)性的膜”表示：例如，當(dāng)利用特定膜覆蓋邊角部分時(shí)，整個(gè)膜由于膜覆蓋邊角部分的部分的厚度減小而被平坦化。如上述文檔的圖9所示，當(dāng)邊角部分與膜的覆蓋邊角部分的部分的表面之間的最小距離的比率小于膜的覆蓋平坦部分的部分的厚度時(shí)，膜具有良好的流動(dòng)性且整個(gè)膜可以被平坦化。

即使當(dāng)溝槽部tp在其側(cè)面上具有圖18所示稱為“扇貝”的不規(guī)則形狀時(shí)，形成在溝槽部tp的側(cè)面上的絕緣膜if1也可以通過(guò)在溝槽部tp的側(cè)面上形成由o3teos膜制成的絕緣膜if1來(lái)具有平坦的表面。換句話說(shuō)，需要形成具有良好流動(dòng)性的絕緣膜if1，以覆蓋這些不規(guī)則形狀，從而平坦化溝槽部tp中的表面。圖18是具體示出圖8所示結(jié)構(gòu)的截面圖，并且其示出了圖8中未示出的溝槽部tp的側(cè)壁的不規(guī)則形狀。

如圖18所示，溝槽部tp在其側(cè)壁上具有不規(guī)則形狀。它們從溝槽部tp的側(cè)壁的上端到下端重復(fù)形成。換句話說(shuō)，溝槽部tp從其側(cè)壁的上端到下端具有交替和重復(fù)的大寬度部分和小寬度部分。寬度表示沿著半導(dǎo)體襯底sb的主面的方向上的寬度。

具有良好階梯覆蓋和良好流動(dòng)性的絕緣膜if1在覆蓋特性方面比較卓越。這意味著絕緣膜if1是具有良好覆蓋的膜。如圖8所示，在形成在特定層的側(cè)壁上的絕緣膜if1的膜厚度與覆蓋特定層的上表面的絕緣膜if1的膜厚度之間存在小的差異。換句話說(shuō)，覆蓋特定層的上表面的絕緣膜if1的膜厚度與形成在特定層的側(cè)壁上的絕緣膜if1的膜厚度的比率相對(duì)較小。

絕緣膜hm上的絕緣膜if1的膜厚度幾乎等于覆蓋溝槽部tp的側(cè)壁的絕緣膜if1的膜厚度。本文使用的術(shù)語(yǔ)“膜厚度”表示特定膜在與其上已經(jīng)形成該特定膜的下部表面垂直的方向上的長(zhǎng)度。因此，例如，覆蓋在垂直于半導(dǎo)體襯底sb的主面的方向上延伸的開口部op的側(cè)壁的絕緣膜if1的膜厚度表示與位于絕緣膜if1下方的側(cè)壁連續(xù)的絕緣膜if1的長(zhǎng)度，同時(shí)表示在沿著半導(dǎo)體襯底sb的主面的方向上的厚度。

接下來(lái)，如圖9所示，使絕緣膜if1的頂面后退(retreat)，并且通過(guò)干蝕刻的回蝕(其是各向異性蝕刻)去除絕緣膜hm正上方的絕緣膜if1。這表示從絕緣膜if1露出絕緣膜hm的上表面。因此，從絕緣膜if1中露出misfetq1和q2。更具體地，從絕緣膜if1中露出柵電極ge1和ge2以及源極和漏極區(qū)域sd。

通過(guò)該回蝕步驟，溝槽部tp的底部處的絕緣膜if1的上表面也后退，并且露出作為溝槽部tp的底面的半導(dǎo)體襯底sb的表面。換句話說(shuō)，僅保留絕緣膜if1的位于溝槽部tp中且覆蓋溝槽部tp的側(cè)壁的部分，而絕緣膜if1的覆蓋溝槽部tp的底部的部分被去除。開口部op的側(cè)壁，即，絕緣膜hm和lf以及元件隔離區(qū)域ei的相應(yīng)側(cè)壁與絕緣膜if1連續(xù)并被絕緣膜if1覆蓋。

在該步驟中，例如，選擇性地去除與半導(dǎo)體襯底sb的主面垂直的方向上的具有300nm的厚度的氧化硅膜。在半導(dǎo)體襯底sb的主面上，在通過(guò)回蝕去除絕緣膜if1的總厚度之后，使絕緣膜hm的上表面通過(guò)回蝕后退。然而，不去除絕緣膜hm的總厚度，使得不露出絕緣膜lf的上表面。簡(jiǎn)而言之，絕緣膜hm通過(guò)回蝕變薄，并且絕緣膜lf的上表面保持被絕緣膜hm覆蓋。

這里，作為一個(gè)示例，具有200nm的膜厚度的絕緣膜hm被回蝕以去除膜的100nm的部分。該回蝕通過(guò)干蝕刻(其是各向異性蝕刻)來(lái)執(zhí)行，使得覆蓋側(cè)壁sw的側(cè)壁的絕緣膜hm的厚度的后退量小于沿著絕緣膜lf的上表面延伸的絕緣膜hm的后退量。在完成回蝕步驟之后，覆蓋側(cè)壁sw的側(cè)壁的絕緣膜hm的膜厚度大于沿著絕緣膜lf的上表面延伸的絕緣膜hm的膜厚度。

在回蝕絕緣膜lf同時(shí)防止其露出的原因是由于防止通過(guò)過(guò)量的回蝕去除絕緣膜lf。如果去除了絕緣膜lf，則絕緣膜lf不能在稍后執(zhí)行的接觸孔(參照?qǐng)D13)的形成步驟期間用作蝕刻停止膜。

然而，這里期望使得絕緣膜hm的上表面通過(guò)上述回蝕步驟后退而不露出絕緣膜lf的上表面，從而降低覆蓋開口部op的側(cè)壁的絕緣膜if1的上表面。這使得可以降低將在稍后步驟中形成在溝槽部tp中的空間的上部的封閉部分。

通過(guò)該回蝕步驟，絕緣膜僅保留在沿著開口部op和溝槽部tp的相應(yīng)側(cè)壁的位置處。元件隔離區(qū)域ei的屋檐狀底面突出也被絕緣膜if覆蓋。

如此回蝕的絕緣膜if1在其邊角部分處被圓化。具體來(lái)說(shuō)，作為與開口部op的側(cè)壁連續(xù)的絕緣膜if1的上表面與位于開口部op的中心部分的側(cè)面上的絕緣膜if1的側(cè)壁之間的邊界的邊角部分被干蝕刻，以使其圓化。因此，邊角部分具有彎曲的界面，其具有大半徑。該邊角部分具有溫和的曲線，因?yàn)檠趸枘ねㄟ^(guò)回蝕的整修量變得較大。因此，絕緣膜if的上部處的邊角部分的整修表示：彼此相對(duì)的與開口部op的側(cè)壁連續(xù)的相應(yīng)絕緣膜if1之間的距離變得最小的位置被降低到溝槽部tp的底面?zhèn)取?/p>

接下來(lái)，如圖10所示，絕緣膜if2形成在半導(dǎo)體襯底sb上和溝槽部tp內(nèi)。這里，由氧化硅膜制成的絕緣膜if2通過(guò)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(pecvd)形成在絕緣膜if1上。絕緣膜if2經(jīng)由絕緣膜if1覆蓋開口部op的側(cè)壁和溝槽部tp的側(cè)壁。這表示絕緣膜if2覆蓋絕緣膜if1位于與溝槽部tp的側(cè)壁相對(duì)的側(cè)面上的側(cè)壁。此外，絕緣膜if2覆蓋溝槽部tp的底面和絕緣膜hm的上表面，并且與溝槽部tp的底面和絕緣膜hm直接接觸。

例如，使用包含正硅酸乙酯(teos)氣體的氣體，通過(guò)pecvd形成由氧化硅膜制成的絕緣膜if2。使用包含teos氣體的氣體通過(guò)pecvd形成的氧化硅膜被稱為“pteos膜”。

由氧化硅膜制成的絕緣膜if2還可以通過(guò)使用包含硅烷(sih4)氣體代替teos氣體的氣體的pecvd來(lái)形成。通過(guò)使用包含sih4氣體的氣體的pecvd形成的氧化硅膜被稱為“p-sio膜”。

作為絕緣膜if2的材料，可以使用if2、nsg(非摻雜硅酸鹽玻璃)、psg或bpsg以及pteos膜和p-sio膜。當(dāng)使用psg或bpsg時(shí)，這些材料中的p(磷)含量減小以降低絕緣膜if2的階梯覆蓋和流動(dòng)性。這表示當(dāng)psg或bpsg被用于絕緣膜if1和if2的每一個(gè)時(shí)，絕緣膜if1中的p(磷)含量大于絕緣膜if2中的p(磷)含量。這些材料的階梯覆蓋和流動(dòng)性以以下順序變大：nsg、psg和bpsg。由pteos、p-sio、nsg、psg或bpsg制成的膜可以稱為“pteos膜等”。

pteos膜等的階梯覆蓋低于由o3teos膜制成的絕緣膜if1的階梯覆蓋。pteos膜等的流動(dòng)性低于o3teos膜的流動(dòng)性。這表示絕緣膜if2具有這些特性作為低等膜性能和覆蓋。當(dāng)具有側(cè)壁和上表面的層被絕緣膜if2覆蓋時(shí)，形成在側(cè)壁上的絕緣膜if2的膜厚度小于形成在上表面上的絕緣膜if2的膜厚度。具體地，沿著側(cè)壁延伸的絕緣膜if2的膜厚度在底側(cè)較小且在上側(cè)較大。

因此，在形成在特定層的側(cè)壁上的絕緣膜if2與覆蓋特定層的上表面的絕緣膜if2之間存在膜厚度的相對(duì)較大的差異。換句話說(shuō)，覆蓋特定層的上表面的絕緣膜if2的膜厚度與形成在特定層的側(cè)壁上的絕緣膜if2的膜厚度的比率相對(duì)較大。當(dāng)比較絕緣膜if1和絕緣膜if2時(shí)，絕緣膜hm上的絕緣膜if1的膜厚度與形成在溝槽部tp的側(cè)壁上的絕緣膜if1的膜厚度的比率小于位于絕緣膜hm上的絕緣膜if2的膜厚度與形成在溝槽部tp的側(cè)壁上的絕緣膜if2的膜厚度的比率。

越接近開口部op的開口端，形成在開口部分op的側(cè)面和溝槽部tp的側(cè)面上的絕緣膜if2的膜厚度越大。

換句話說(shuō)，形成在開口部op的側(cè)面上的絕緣膜if2的膜厚度大于形成在溝槽部tp的上部的側(cè)面上的絕緣膜if2的膜厚度，并且形成在溝槽部tp的上部的側(cè)面上的絕緣膜if2的膜厚度大于形成在溝槽部tp的底部的側(cè)面上的絕緣膜if2的膜厚度。越接近開口部op的開口端，形成在開口部op的兩個(gè)側(cè)面上以及溝槽部tp的兩個(gè)側(cè)面上的相應(yīng)絕緣膜if2之間的距離越短。當(dāng)絕緣膜if2由pteos膜等制成時(shí)，這種效應(yīng)增強(qiáng)。

更具體地，如圖10所示，形成在溝槽部tp的側(cè)面上的絕緣膜if2的膜厚度小于形成在開口部op的側(cè)面上的絕緣膜if2的膜厚度。形成在溝槽部tp的兩個(gè)側(cè)面上的相應(yīng)絕緣膜if2之間的距離可以大于形成在開口部op的兩個(gè)側(cè)面上的相應(yīng)絕緣膜if2之間的距離。

優(yōu)選地，在形成絕緣膜if2的步驟中，絕緣膜if2被形成為在平面圖中的任何位置處不封閉溝槽部tp。這使得可以用將在稍后參照?qǐng)D11描述的步驟中形成的絕緣膜if3來(lái)封閉溝槽部tp。然而，在形成絕緣膜if2的步驟中，可以通過(guò)在溝槽部tp正上方封閉絕緣膜if2來(lái)在溝槽部tp中形成空間。

例如，將要形成在開口部op的側(cè)面上的絕緣膜if2的膜厚度可以被設(shè)置為例如250nm。如上所述，假設(shè)溝槽部tp的寬度被設(shè)置為例如1μm且將要形成在溝槽部tp的側(cè)面上的絕緣膜if1的膜厚度被設(shè)置為例如100nm，則將要形成在開口部op的兩個(gè)側(cè)面上的相應(yīng)絕緣膜if2之間的距離可以被設(shè)置為例如300nm。

即使形成絕緣膜if2，溝槽部tp也不完全被其填充。覆蓋溝槽部tp的一個(gè)側(cè)壁的絕緣膜if2不與覆蓋另一側(cè)壁(與上述側(cè)壁相對(duì)的側(cè)壁)的絕緣膜if2接觸。然而，覆蓋開口部op的一個(gè)側(cè)壁的絕緣膜if2可以與覆蓋另一側(cè)壁(與上述側(cè)壁相對(duì)的側(cè)壁)接觸。這意味著絕緣膜if2可以在溝槽部tp正上方封閉。即使絕緣膜if2封閉，封閉位置的上表面相對(duì)于其他區(qū)域中的絕緣膜if2的上表面凹陷。因此，需要以以下方式形成填充凹部的絕緣膜if3，以形成具有平坦上表面的層間絕緣膜。

接下來(lái)，如圖11所示，絕緣膜if3形成在半導(dǎo)體襯底sb上、溝槽部tp內(nèi)以及絕緣膜if2上。在該步驟中，由氧化硅膜制成的絕緣膜if3通過(guò)使用包含臭氧(o3)氣體和正硅酸乙酯(teos)氣體的氣體cvd形成在絕緣膜if2上。此外，溝槽部tp被絕緣膜if3封閉，同時(shí)在溝槽部tp中留下空間sp。由于如此形成的空間sp，即使形成了絕緣膜if3，溝槽部tp也不會(huì)完全被填滿。

優(yōu)選地，由氧化硅膜制成的絕緣膜if3可以通過(guò)使用準(zhǔn)大氣壓cvd作為包含o3氣體和teos氣體的cvd來(lái)形成。通過(guò)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)壓力cvd形成膜時(shí)的壓力小于大氣壓(其是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)壓力cvd形成膜時(shí)的壓力)，同時(shí)大于作為通過(guò)降壓cvd形成膜時(shí)的壓力的約13至390pa。例如，因此，壓力大于390pa且小于0.1mpa。

類似于絕緣膜if1，通過(guò)使用包含o3氣體和teos氣體的氣體的cvd形成的氧化硅膜被稱為“o3teos膜”。該o3teos膜具有良好的階梯覆蓋和良好的流動(dòng)性。這意味著o3teos膜具有的階梯覆蓋大于pteos膜等的階梯覆蓋，并且o3teos膜具有的流動(dòng)性高于pteos膜等的流動(dòng)性。簡(jiǎn)而言之，絕緣膜if3具有高于絕緣膜if2的流動(dòng)性和階梯覆蓋。

因此，形成在開口部op的側(cè)面上的絕緣膜if3的膜厚度基本等于形成在溝槽部tp的側(cè)面上的絕緣膜if3的膜厚度。因此，通過(guò)在溝槽部tp的側(cè)面上形成由o3teos膜制成的絕緣膜if3，溝槽部tp被封閉同時(shí)在溝槽部tp中留下空間sp。

溝槽部tp中留下的空間sp的上端的位置被稱為“封閉位置cp”。在其側(cè)面上具有諸如扇貝的不規(guī)則形狀的溝槽部tp可以通過(guò)絕緣膜if1用良好的平坦性覆蓋，同時(shí)空間sp可以通過(guò)利用絕緣膜if2和if3封閉溝槽部tp來(lái)在溝槽部tp中保持可靠性。形成在絕緣膜hm上的絕緣膜if2的平坦上表面上的絕緣膜if3的膜厚度可以被設(shè)置為例如700nm。

接下來(lái)，如圖12所示，絕緣膜if3的上表面被平坦化。通過(guò)使用cmp等，通過(guò)拋光絕緣膜if3的上表面來(lái)執(zhí)行平坦化。圖12示出了僅通過(guò)拋光絕緣膜if3不露出絕緣膜if2的結(jié)構(gòu)。然而，可以通過(guò)拋光并露出絕緣膜if2的表面來(lái)平坦化絕緣膜if2和if3的相應(yīng)上表面。然而，在該拋光步驟中，不露出空間sp。

接下來(lái)，如圖13所示，絕緣膜if4形成在絕緣膜if3上。以下可以將由絕緣膜if1、if2、if3和if4組成的堆疊絕緣膜稱為“層間絕緣膜”。由氧化硅膜制成的絕緣膜if4可以通過(guò)使用包含正硅酸乙酯(teos)氣體的氣體的pecvd來(lái)形成。類似于絕緣膜if2，通過(guò)使用包含teos氣體的氣體的pecvd形成的這種氧化硅膜被稱為“pteos膜”。

由氧化硅膜制成的絕緣膜if4還可以通過(guò)使用包含代替teos氣體的硅烷(sih4)氣體的氣體的pecvd來(lái)形成。類似于絕緣膜if2，通過(guò)使用包含sih4氣體的氣體的pecvd形成的這種氧化硅膜被稱為“p-sio膜”。絕緣膜if4具有例如100nm的膜厚度。

因此，如圖13所示，可以形成dti結(jié)構(gòu)(元件隔離區(qū)域)ds。本實(shí)施例的dti結(jié)構(gòu)ds在半導(dǎo)體襯底sb的主面中包括溝槽部tp，其具有的深度大于元件隔離區(qū)域ei、形成在溝槽部tp中的絕緣膜和空間sp的深度。這表示dti結(jié)構(gòu)ds在溝槽部tp中設(shè)置有絕緣膜if1、if2和if3。在本實(shí)施例中，絕緣膜if4形成為層間絕緣膜的一部分，但是當(dāng)可以確保絕緣膜if3的上表面的平坦度時(shí)，不總是需要絕緣膜if4。

接下來(lái)，如圖14所示，通過(guò)光刻和干蝕刻形成穿過(guò)絕緣膜if4、if3、if2、if1、hm和lf的多個(gè)接觸孔(通孔)ch。當(dāng)通過(guò)參照?qǐng)D12描述的拋光步驟從絕緣膜if3中露出絕緣膜if2時(shí)，可以在絕緣膜if2與絕緣膜if4的界面處開放接觸孔ch。這表示接觸孔ch不與絕緣膜if3連續(xù)的情況或者接觸孔ch不穿過(guò)絕緣膜if3的情況。

從接觸孔ch的底部中露出源極和漏極區(qū)域sd的上表面上的硅化物層(未示出)的上表面。從這里未示出的區(qū)域中的接觸孔ch的底部中露出每個(gè)柵電極ge1和ge2的上表面上的硅化物層(未示出)的上表面。

在用于形成接觸孔ch的干蝕刻步驟中，絕緣膜(內(nèi)襯膜)lf被用作蝕刻停止膜。這使得可以在干蝕刻中防止蝕刻量過(guò)量或不足。簡(jiǎn)而言之，可以利用增強(qiáng)的精度來(lái)執(zhí)行蝕刻。

接下來(lái)，如圖15所示，在接觸孔ch中形成接觸插塞pg。例如，在通過(guò)cvd在層間絕緣膜上和接觸孔ch內(nèi)形成由氮化鈦膜制成的阻擋膜之后，由鎢膜制成的導(dǎo)電膜通過(guò)cvd形成在阻擋膜上以填充接觸孔ch。然后，通過(guò)cmp或回蝕去除層間絕緣膜上方的導(dǎo)體膜和阻擋膜的不需要部分。以這種方式，包括例如由鎢膜制成的導(dǎo)電膜的接觸插塞pg可以形成在接觸孔ch內(nèi)。

多個(gè)接觸插塞pg中的一些經(jīng)由硅化物層電耦合至misfetq1或q2的源極和漏極區(qū)域sd。一些其他接觸插塞pg在這里未示出的位置處經(jīng)由硅化物層電耦合至柵電極ge1或ge2。

接下來(lái)，如圖16所示，層間絕緣膜il1和例如主要由鋁(al)合金膜組成內(nèi)的第一層布線m1形成在層間絕緣膜上。在該步驟中，由氧化硅膜等制成的層間絕緣膜il1例如通過(guò)cvd形成在包括絕緣膜if3和if4的層間絕緣膜上。然后，使用光刻和蝕刻形成穿過(guò)層間絕緣膜il1的多個(gè)布線溝槽。從這些布線溝槽的底部中露出接觸插塞pg的上表面。

然后，布線溝槽完全填充有順序形成在層間絕緣膜il1上方的阻擋導(dǎo)體膜和主導(dǎo)體膜(例如，鋁合金膜)。然后，使用cmp等去除層間絕緣膜il1上的阻擋導(dǎo)體膜和主導(dǎo)體膜的過(guò)量部分，以形成填充每個(gè)布線溝槽的由阻擋導(dǎo)體膜和主導(dǎo)體膜組成的布線m1。布線m1電耦合至接觸插塞pg。層間絕緣膜il1和布線m1配置第一布線層。

盡管未示出，但在形成由第一層布線m1上的多個(gè)布線層組成的堆疊布線層之后，半導(dǎo)體晶圓被劃分為個(gè)體。因此，多個(gè)半導(dǎo)體芯片chp被形成為本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件。

圖17是如此形成的半導(dǎo)體芯片chp的平面圖。如圖17所示，半導(dǎo)體芯片chp例如具有半導(dǎo)體襯底sb、輸出驅(qū)動(dòng)器部分hv和邏輯部分lg。輸出驅(qū)動(dòng)器部分hv是包括形成在半導(dǎo)體襯底sb上的高擊穿電壓misfet且例如具有圖7和圖16所示多個(gè)元件區(qū)域1a的部分。

換句話說(shuō)，圖7所示的結(jié)構(gòu)例如包括輸出驅(qū)動(dòng)器部分hv。輸出驅(qū)動(dòng)器部分hv設(shè)置有多個(gè)元件區(qū)域1a，并且元件區(qū)域1a均被溝槽部tp環(huán)繞。邏輯部分lg是包括形成在半導(dǎo)體襯底sb上的低擊穿電壓cmis(互補(bǔ)金屬絕緣體半導(dǎo)體)晶體管等的部分，并且其對(duì)應(yīng)于圖16所示的元件區(qū)域1c。圖7所示的溝槽部tp在平面圖中具有封閉結(jié)構(gòu)，使得dti結(jié)構(gòu)ds(參照?qǐng)D16)也具有類似的封閉結(jié)構(gòu)。具有封閉結(jié)構(gòu)的dti結(jié)構(gòu)ds在其內(nèi)側(cè)具有一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體元件(例如，圖16所示的misfetq1)。

在平面圖中，半導(dǎo)體襯底sb在其主面上具有并排布置的多個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器部分hv，并且邏輯部分lg與輸出驅(qū)動(dòng)器部分hv隔離。輸出驅(qū)動(dòng)器部分hv中的元件區(qū)域1a(參照?qǐng)D16)與邏輯部分lg中的元件區(qū)域1c(參照?qǐng)D16)之間具有dti結(jié)構(gòu)ds(參照?qǐng)D16)。

如圖16所示，溝槽部tp和開口部op其中具有絕緣膜if1，但是絕緣膜hm其上不具有絕緣膜if1。絕緣膜hm上以及溝槽部tp中具有絕緣膜if2和if3。溝槽部tp被包括絕緣膜if1-if3的堆疊絕緣膜封閉，同時(shí)留下空間sp。這表示溝槽部tp沒(méi)有完全填充有堆疊絕緣膜，并且溝槽部tp中具有空間sp。

經(jīng)由在溝槽部tp的側(cè)壁上順序堆疊的絕緣膜if1、if2和if3來(lái)形成空間sp。換句話說(shuō)，空間sp和溝槽部tp的側(cè)壁之間具有從溝槽部tp的側(cè)壁開始順序堆疊的絕緣膜if1、if2和if3。

由于絕緣膜if1具有良好的覆蓋和高流動(dòng)性，所以覆蓋溝槽部tp的側(cè)壁的膜的厚度基本上在任何高度位置處都相等。另一方面，絕緣膜if2在覆蓋和流動(dòng)性方面較差，使得覆蓋溝槽部tp的上部的絕緣膜if2的厚度大于覆蓋溝槽部tp的側(cè)壁的下部的絕緣膜if2的厚度。

當(dāng)溝槽部tp的側(cè)壁具有第一區(qū)域和第二區(qū)域時(shí)，第一區(qū)域存在于下側(cè)，而第二區(qū)域存在于第一區(qū)域上方，它們均被絕緣膜if1、if2和if3覆蓋。覆蓋第二區(qū)域的絕緣膜if1的膜厚度與覆蓋第一區(qū)域的絕緣膜if1的膜厚度的比率小于覆蓋第二區(qū)域的絕緣膜if2的膜厚度與覆蓋第一區(qū)域的絕緣膜if2的膜厚度的比率。覆蓋第二區(qū)域的絕緣膜if3的膜厚度與覆蓋第一區(qū)域的絕緣膜if3的膜厚度的比率小于覆蓋第二區(qū)域的絕緣膜if2的膜厚度與覆蓋第一區(qū)域的絕緣膜if2的膜厚度的比率。

環(huán)繞空間sp并與空間sp直接接觸的絕緣膜if3不與絕緣膜if1和hm中的每一個(gè)直接接觸。包括空間sp的表面的絕緣膜if3與絕緣膜if1或絕緣膜hm之間具有絕緣膜if2。

與利用絕緣膜填充溝槽部tp相比，可以通過(guò)在溝槽部tp中形成空間sp來(lái)增強(qiáng)元件隔離性能。這表示由dti結(jié)構(gòu)ds隔離的元件之間的泄露電流可以降低，并且可以增加擊穿電壓，同時(shí)可以釋放與溝槽部連續(xù)的位置處的場(chǎng)強(qiáng)度。如在本實(shí)施例中，當(dāng)在邏輯部分lg(參照?qǐng)D17)中形成擊穿電壓高于用于切換等的低擊穿電壓misfet的擊穿電壓的misfet時(shí)，可以通過(guò)減少被dti結(jié)構(gòu)ds隔離的高擊穿電壓misfet的泄露電流來(lái)獲得強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)擊穿電壓并且釋放與溝槽部tp連續(xù)的位置處的場(chǎng)強(qiáng)度。

此外，通過(guò)在溝槽部tp中形成空間sp，可以抑制來(lái)自相鄰元件的電場(chǎng)干擾耗盡層的延伸的動(dòng)作，即反向場(chǎng)板效應(yīng)，從而增強(qiáng)了隔離擊穿電壓。此外，可以通過(guò)在溝槽部tp中形成空間sp來(lái)減少溝槽部tp中的應(yīng)力，因此可以抑制由于應(yīng)力而引起的晶體缺陷的生成。

優(yōu)選地，在平面圖中，在與元件隔離區(qū)域ei重疊的區(qū)域中存在溝槽部tp。這使得可以釋放溝槽部tp的上部上的應(yīng)力集中，從而進(jìn)一步抑制晶體缺陷的生成。

<封閉位置>

接下來(lái)，將基于與根據(jù)比較示例的半導(dǎo)體器件的制造方法的比較來(lái)進(jìn)行關(guān)于在封閉溝槽部的同時(shí)在溝槽部中留下空間的空間封閉位置的描述。圖19和圖20是比較示例的半導(dǎo)體器件在其制造步驟期間的截面圖。

在根據(jù)比較示例的半導(dǎo)體器件的制造方法中，首先，如圖19所示執(zhí)行參照?qǐng)D1至圖8描述的步驟。通過(guò)這些步驟，可以在溝槽部tp中形成具有高流動(dòng)性的絕緣膜if1以覆蓋形成在溝槽部tp的側(cè)壁上的不規(guī)則形狀，從而平坦化溝槽部tp的表面。然后，執(zhí)行參照?qǐng)D10描述的絕緣膜if2的形成，而不執(zhí)行參照?qǐng)D9描述的回蝕步驟。

換句話說(shuō)，在形成具有良好階梯覆蓋并由此具有高覆蓋性能的絕緣膜if1之后，在絕緣膜if1上以及在溝槽部tp中沉積階梯覆蓋和覆蓋性能方面劣于絕緣膜if1的絕緣膜if2。不同于本實(shí)施例(參照?qǐng)D10)，在比較示例中，絕緣膜hm和絕緣膜if2的上表面彼此不連續(xù)。這表示絕緣膜hm和絕緣膜if2的上表面之間具有絕緣膜if1。比較示例的misfetq1和q2在其上部處被絕緣膜if1覆蓋。

接下來(lái)，如圖20所示，執(zhí)行與上面參照?qǐng)D11描述的類似步驟，以沉積絕緣膜if3并在溝槽部tp中形成空間spa。隨后的步驟類似于參照?qǐng)D12至圖17所述來(lái)執(zhí)行，以形成比較示例的半導(dǎo)體器件。

在參照?qǐng)D19描述的步驟中形成的絕緣膜if2由pteos膜制成。pteos膜在階梯覆蓋方面較差，且pteos膜在流動(dòng)性方面較差。在這種情況下，越接近開口部op的開放端，形成在開口部op的側(cè)表面和溝槽部tp的側(cè)表面上的絕緣膜if2的厚度越大。

換句話說(shuō)，形成在開口部op的側(cè)表面上的絕緣膜if2的厚度大于形成在溝槽部tp的側(cè)表面的上部上的絕緣膜if2的厚度，同時(shí)形成在溝槽部tp的側(cè)表面的上部上的絕緣膜if2的厚度大于形成在溝槽部tp的側(cè)表面的底部上的絕緣膜if2的厚度。

在絕緣膜if2的形成期間，配置絕緣膜if2的氧化硅膜在從位于絕緣膜if2下方的絕緣膜if1的邊角部分的對(duì)角向上方向上沉積得更多。絕緣膜if1的邊角部分是開口部op正上方的絕緣膜if1的上表面的端部。更具體地，絕緣膜if1的邊角部分是絕緣膜hm上的絕緣膜if1的上表面與沿著開口部op的側(cè)壁形成的絕緣膜if1的側(cè)壁之間的邊界部分。被沉積以封閉溝槽部tp的絕緣膜if2的最大膜厚度部分在朝向開口部op的中心正上方的位置的對(duì)角向上方向上形成，其中邊角部分作為沉積絕緣膜if2的步驟中的基礎(chǔ)點(diǎn)。

然后，當(dāng)如圖20所示形成絕緣膜if3時(shí)，覆蓋開口部op的彼此相對(duì)的側(cè)壁的絕緣膜if3在分別從開口部op的彼此相對(duì)的側(cè)壁開始的對(duì)角向上方向上形成較厚的絕緣膜if2相互接近的位置附近相互接觸。因此，溝槽部tp被封閉。因此，在使絕緣膜if3相互接觸的位置處，即在封閉位置cpa正下方的溝槽部tp中，空間spa形成在溝槽部tp中。

難以通過(guò)控制絕緣膜if2的生長(zhǎng)方向來(lái)降低空間spa的封閉位置cpa的高度，使得空間spa的封閉位置cpa的位置可以高于期望的位置。在比較示例中，封閉位置cpa位于半導(dǎo)體襯底sb的主面以及每個(gè)元件隔離區(qū)域ei的上表面的上方。覆蓋開口部op的彼此相對(duì)的側(cè)壁的絕緣膜if2最接近溝槽部tp正上方的位置位于半導(dǎo)體襯底sb的主面以及每個(gè)元件隔離區(qū)域ei的上表面的上方。

當(dāng)空間spa的封閉位置cpa高于期望位置時(shí)，例如，在形成絕緣膜if2之后參照?qǐng)D12描述的拋光步驟使得絕緣膜if3的上表面的高度位置低于空間spa的封閉位置cpa，導(dǎo)致從絕緣膜if3的表面露出空間spa。在這種情況下，存在拋光漿進(jìn)入空間spa或者在拋光之后執(zhí)行的清洗步驟期間清洗液體進(jìn)入空間spa的可能性。然后，進(jìn)入空間spa的漿或清洗液體可從空間spa中吹出，導(dǎo)致前述問(wèn)題的發(fā)生。因此，如此得到的半導(dǎo)體器件可具有缺陷形狀并具有劣化的性能。

為了防止這種劣化，考慮高封閉位置cpa，在拋光和平坦化步驟中需要減少包括絕緣膜if2和if3的絕緣膜的上表面的后退量。換句話說(shuō)，包括絕緣膜if2和if3的層間絕緣膜應(yīng)該較厚以防止空間spa的露出。在這種情況下，由于在絕緣膜if3的表面的平坦化之后絕緣膜if3的上表面的高度位置的增加，穿過(guò)絕緣膜if2和if3并到達(dá)例如源極和漏極區(qū)域sd的接觸孔的縱橫比、深度:寬度比變得極其高。

在這種情況下，由于精確地形成接觸孔和接觸插塞的難度，會(huì)發(fā)生接觸插塞與半導(dǎo)體元件之間的耦合電阻的變化。

此外，在形成接觸孔的步驟中，由于厚層間絕緣膜，利用作為蝕刻掩模的由光刻膠膜制成的光刻膠圖案的干蝕刻要求長(zhǎng)時(shí)間蝕刻。在這種情況下，光刻膠圖案的開口部附近的光刻膠膜被蝕刻較多，并且從而露出的光刻膠圖案正下方的層間膜被蝕刻，使得具有不規(guī)則平面形狀的接觸孔加寬。在所得到的接觸孔正下方露出基本沒(méi)有露出的柵電極ge1等，引起源極和漏極區(qū)域sd與柵電極ge1之間的短路。因此，半導(dǎo)體器件不正常地操作。

此外，在形成具有高縱橫比的接觸孔中，難以打開接觸孔，直到其到達(dá)半導(dǎo)體襯底的主面并且完全地填滿，即使接觸孔的底部具有配置接觸插塞的金屬膜。簡(jiǎn)而言之，接觸孔和接觸插塞的缺陷形成會(huì)阻礙接觸插塞與misfetq1或q2之間的耦合，從而阻礙半導(dǎo)體器件的正常操作。因此，如此獲得的半導(dǎo)體器件具有劣化的性能。

為了防止接觸孔ch的這種缺陷形成，需要改變?cè)O(shè)計(jì)并增加接觸孔ch和接觸插塞pg的直徑，從而降低接觸孔ch和接觸插塞pg的縱橫比。然而，在這種情況下，被接觸插塞pg占用的面積增加，使得難以提供縮小尺寸的半導(dǎo)體器件。因此，半導(dǎo)體器件不可避免地具有劣化的性能。

在比較示例中，在形成絕緣膜if2的步驟緊前，在溝槽部tp中露出的表面中，絕緣膜if1被形成以平坦化溝槽部tp的側(cè)壁的不規(guī)則形狀，但是用絕緣膜if1覆蓋溝槽部tp的底面增加了底面的高度。在形成絕緣膜if1之后，形成絕緣膜if2和if3以形成空間spa，使得空間spa的底部的位置增加。因此，空間spa的形成深度的降低導(dǎo)致絕緣性能的劣化，這將通過(guò)形成絕緣特性高于深于用元件隔離區(qū)域ei填充的隔離溝槽的溝槽部tp中的絕緣膜的絕緣特性的空間spa來(lái)實(shí)現(xiàn)。簡(jiǎn)而言之，如此得到的半導(dǎo)體器件具有劣化的性能。

作為防止空間spa的形成深度的減小的措施，可以考慮形成具有較大深度的溝槽部tp。然而，在這種情況下，溝槽部tp的開口寬度應(yīng)該加寬，以防止溝槽部tp的縱橫比的增加。這增加了被溝槽部tp和sti結(jié)構(gòu)占用的面積，使得難以提供小型化的半導(dǎo)體芯片。因此，半導(dǎo)體器件具有劣化的性能。

<本實(shí)施例的主要特性和優(yōu)勢(shì)>

分別覆蓋開口部op的彼此相對(duì)的側(cè)壁的絕緣膜if3相互接觸，并從而封閉的位置的高度通過(guò)分別覆蓋開口部op的彼此相對(duì)的側(cè)壁的絕緣膜if2被封閉或相互接近的位置的高度來(lái)確定。分別覆蓋開口部op的彼此相對(duì)的側(cè)壁的絕緣膜if2在對(duì)角向上方向上沉積，其中絕緣膜if1的邊角部分作為基礎(chǔ)點(diǎn)，使得溝槽部tp上分別覆蓋開口部op的彼此相對(duì)的側(cè)壁的絕緣膜if2被封閉或相互接近的位置的高度通過(guò)絕緣膜if1的邊角位置的高度來(lái)確定。

這表示溝槽部tp中的空間sp的頂部的高度，即封閉位置cp的高度可以通過(guò)減小圖16所示絕緣膜if1的邊角部分的高度來(lái)降低。

在本實(shí)施例中，在形成絕緣膜if1(參照?qǐng)D8)之后，如圖9所示，通過(guò)執(zhí)行回蝕去除絕緣膜hm上的絕緣膜if1以及絕緣膜hm的上表面的一部分。這使得絕緣膜if1的上表面的整體后退到半導(dǎo)體襯底sb的主面的一側(cè)，使得絕緣膜if1的邊角部分降低。此外，絕緣膜if1通過(guò)回蝕在其邊角部分處圓化，使得在形成絕緣膜if2的步驟中(參照?qǐng)D10)，在用作基礎(chǔ)點(diǎn)的絕緣膜if1的邊角部分的位置(此處形成在溝槽部tp正上方彼此接近的絕緣膜if2)中，即在分別覆蓋開口部op的彼此相對(duì)的側(cè)壁的絕緣膜if1最相互接近的位置中，發(fā)生進(jìn)一步降低。

這表示在位于覆蓋開口部op的彼此相對(duì)的側(cè)壁并在封閉位置cp附近相互接近的絕緣膜if2下方的膜的基礎(chǔ)點(diǎn)的位置中，發(fā)生降低。更具體地，基礎(chǔ)點(diǎn)的位置的降低量是在參照?qǐng)D8描述的膜形成步驟期間形成在絕緣膜hm上的絕緣膜if1的整個(gè)膜厚度、在參照?qǐng)D9描述的回蝕步驟中去除的絕緣膜hm的厚度以及絕緣膜if的邊角部分由于在回蝕步驟中的圓化而引起的降低量的總距離。

在本實(shí)施例中，通過(guò)回蝕步驟去除的絕緣膜if1的整個(gè)膜厚度為200nm，并且通過(guò)在回蝕步驟中去除絕緣膜if1之后順序執(zhí)行的過(guò)蝕刻去除的絕緣膜hm的厚度例如為100nm。覆蓋開口部op的側(cè)壁的絕緣膜if1的邊角部分可能被回蝕修整。因此，本實(shí)施例中的基礎(chǔ)點(diǎn)的位置的降低量為300nm加上通過(guò)其修整降低的邊角部分的距離。

通過(guò)降低基礎(chǔ)點(diǎn)的位置，分別覆蓋開口部op的彼此相對(duì)的側(cè)壁的絕緣膜if2相互接近的位置在參照?qǐng)D10描述的膜形成步驟中降低。這使得溝槽部tp在絕緣膜if3的隨后形成(參照?qǐng)D11)期間封閉的位置降低，即降低了空間sp的頂部處的封閉位置cp的高度。因此，在參照?qǐng)D12描述的后續(xù)拋光步驟中，可以防止通過(guò)拋光從絕緣膜if3的表面露出空間sp。

在本實(shí)施例中，由于封閉位置cp的高度被降低，所以封閉位置cp位于半導(dǎo)體襯底sb的主面以及元件隔離區(qū)域ei的相應(yīng)上表面的下方。分別覆蓋開口部op的彼此相對(duì)的側(cè)壁的絕緣膜if2在溝槽部tp正上方相互最接近的位置位于半導(dǎo)體襯底sb的主面以及元件隔離區(qū)域ei的相應(yīng)上表面的下方。封閉位置cp位于元件隔離區(qū)域ei的底面上方。

因此，通過(guò)降低空間sp的封閉位置cp的高度并防止從絕緣膜if3的表面露出空間sp，可以防止用于拋光的漿或清洗液體進(jìn)入空間sp并防止已經(jīng)進(jìn)入空間sp的漿或清洗液體從空間sp中吹出以生成前述問(wèn)題。因此，可以防止半導(dǎo)體器件具有缺陷形狀并具有改進(jìn)的性能。

此外，為了防止空間spa的曝光，不要求參照?qǐng)D12描述的拋光步驟中拋光量的降低。這表示包括絕緣膜if2和if3的層間絕緣膜的過(guò)量加厚變得不需要。包括絕緣膜if2和if3的層間絕緣膜可以具有減小的厚度。

這使得可以形成具有良好精度的接觸孔和接觸插塞，并且防止接觸插塞與半導(dǎo)體元件之間的耦合電阻的變化。

由于層間絕緣膜可具有減小的厚度，所以可以防止在圖14所示形成接觸孔的步驟中用作蝕刻掩模的光刻膠圖案被長(zhǎng)時(shí)間的干蝕刻過(guò)量地蝕刻?？梢粤己玫木刃纬删哂衅谕_口形狀的接觸孔ch，使得可以防止平面圖中接觸孔ch的異常加寬。這使得可以防止半導(dǎo)體元件中或者半導(dǎo)體元件之間經(jīng)由圖16所示接觸插塞pg的短路。

此外，由于層間絕緣膜可具有減小的厚度，所以即使當(dāng)接觸孔ch和接觸插塞pg具有減小的直徑時(shí)，也可以防止接觸孔ch和接觸插塞pg的形成失敗，這種形成失敗將由于接觸孔ch和接觸插塞pg的縱橫比的過(guò)量增加而發(fā)生。具有小直徑的接觸孔ch和接觸插塞pg能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體芯片的小型化。因此，半導(dǎo)體器件可具有改進(jìn)的性能。

在本實(shí)施例中，在用絕緣膜if1覆蓋溝槽部tp的底面(參照?qǐng)D8)之后，通過(guò)參照?qǐng)D9描述的回蝕步驟去除覆蓋溝槽部tp的底面的絕緣膜if1，以露出溝槽部tp的底面。這使得可以防止由于絕緣膜if1的形成而引起的在溝槽部tp中露出的表面中的底面的高度增加。

通過(guò)從溝槽部tp的底部去除絕緣膜if1，在形成絕緣膜if1之后形成絕緣膜if2和if3以形成空間sp時(shí)，空間sp的底部的深度變得低于上述比例示例(其中，形成絕緣膜if2和if3，同時(shí)用絕緣膜if1覆蓋溝槽部tp的底面)中的高度。這增加了空間sp的形成深度，并且通過(guò)空間sp的形成改進(jìn)了可用的絕緣性能。簡(jiǎn)而言之，如此得到的半導(dǎo)體器件可具有改進(jìn)的性能。

此外，不要求溝槽部tp具有進(jìn)一步的深度以防止空間spa的形成深度的減小。換句話說(shuō)，不需要用于防止溝槽部tp的縱橫比增加(這將通過(guò)溝槽部tp的深度的進(jìn)一步增加而引起)的溝槽部tp的開口寬度的加寬。因此，可以防止被溝槽部tp和dti結(jié)構(gòu)ds占用的面積的增加。不形成過(guò)深的溝槽部tp，可以通過(guò)dti結(jié)構(gòu)的形成實(shí)現(xiàn)足夠的絕緣性能，使得可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)元件隔離特性的改進(jìn)和半導(dǎo)體芯片的小型化。如此得到的半導(dǎo)體器件可具有改進(jìn)的性能。

基于實(shí)施例具體描述了發(fā)明人做出的本發(fā)明。然后，本發(fā)明不限于實(shí)施例或者不通過(guò)實(shí)施例來(lái)限制。不需要說(shuō)，在不背離本發(fā)明的精神的情況下可以各種方式改變本發(fā)明。