形成有源區(qū)的方法及半導(dǎo)體器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路的制作工藝，尤其涉及一種形成有源區(qū)的方法及半導(dǎo)體器件。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體器件的制作過程中，需要在襯底中定義有源區(qū)的位置，然后在有源區(qū)中形成晶體管等有源器件。當(dāng)有源器件處于工作狀態(tài)時，有源區(qū)中會形成導(dǎo)電溝道，且隨著導(dǎo)電溝道長度的減小或?qū)щ姕系缹挾鹊脑黾?，有源器件的工作電流會隨之增加。目前，通常采用淺溝槽隔離技術(shù)(Shallow Trench Isolat1n,STI)定義有源區(qū)的位置，即在襯底中形成溝槽隔離結(jié)構(gòu)，并將相鄰溝槽隔離結(jié)構(gòu)之間的襯底作為有源區(qū)。
[0003]在圖1至圖4中示出了現(xiàn)有技術(shù)中形成有源區(qū)的方法。該方法包括以下步驟:首先，在襯底10'的表面上形成包括依次形成的S12層21'和Si3N4層23'的掩膜層20'，并依次刻蝕掩膜層20'和襯底10'，以在襯底10'中形成淺溝槽30'，并將相鄰淺溝槽30'之間的襯底10'作為有源區(qū)40'，進(jìn)而形成如圖1所述的基體結(jié)構(gòu)；然后，回蝕掩膜層20'以在掩膜層20'中形成寬度大于淺溝槽30'的寬度的通孔50'，進(jìn)而形成如圖2所示的基體結(jié)構(gòu)；接下來，在淺溝槽30'的側(cè)壁上形襯墊氧化物層61'，并在淺溝槽30'和通孔50'中形成隔離介質(zhì)層63'以形成溝槽隔離結(jié)構(gòu)60'，進(jìn)而形成如圖3所示的基體結(jié)構(gòu)；最后，去除掩膜層20'，進(jìn)而形成如圖4所示的基體結(jié)構(gòu)。
[0004]由現(xiàn)有技術(shù)可知，具有圓形邊角的有源區(qū)能夠增加有源器件的有效溝道寬度。然而，上述方法所形成的有源區(qū)具有近乎直角的邊角，從而無法增加有源器件的有效溝道寬度，進(jìn)而無法提高有源器件的工作電流。同時，在上述制作方法中隔離介質(zhì)層通過一次沉積工藝形成，使得隔離介質(zhì)層與淺溝槽之間的結(jié)合力不高，進(jìn)而影響溝槽隔離結(jié)構(gòu)的隔離效果。針對上述問題，目前還沒有有效的解決方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本申請旨在提供一種形成有源區(qū)的方法及半導(dǎo)體器件，以形成具有圓形邊角的有源區(qū)，從而增加形成于有源區(qū)中有源器件的有效溝道寬度，并提高有源器件的工作電流。
[0006]為此，本申請?zhí)峁┝艘环N形成有源區(qū)的方法，該方法包括以下步驟:形成基體結(jié)構(gòu)，包括形成有淺溝槽的襯底，形成于相鄰淺溝槽之間的襯底中的預(yù)備有源區(qū)，以及形成于襯底表面上的掩膜層，且掩膜層中形成有與淺溝槽的位置對應(yīng)且寬度大于淺溝槽的寬度的通孔；在淺溝槽中形成上表面低于襯底的上表面的第一隔離介質(zhì)層；沿通孔刻蝕去除預(yù)備有源區(qū)的兩側(cè)邊角；沿通孔對預(yù)備有源區(qū)進(jìn)行氧化處理，以形成具有圓角部的有源區(qū)；在通孔中形成與第一隔離介質(zhì)層相連接的第二隔離介質(zhì)層，且第一隔離介質(zhì)層和第二隔離介質(zhì)層構(gòu)成隔離介質(zhì)層。
[0007]進(jìn)一步地，形成基體結(jié)構(gòu)的步驟包括:在襯底的表面上形成掩膜層；依次刻蝕掩膜層和襯底，以在襯底中形成淺溝槽，并將相鄰淺溝槽之間的襯底作為預(yù)備有源區(qū)；回蝕掩膜層以形成通孔。
[0008]進(jìn)一步地，在形成掩膜層的步驟中，形成包括依次形成的S12層和Si3N4層的掩膜層。
[0009]進(jìn)一步地，在回蝕掩膜層的步驟中，形成寬度為淺溝槽寬度的1.2?2倍的通孔。
[0010]進(jìn)一步地，形成第一隔離介質(zhì)層的步驟包括:形成覆蓋淺溝槽、通孔和掩膜層的第一隔離介質(zhì)預(yù)備層；平坦化去除掩膜層上的第一隔離介質(zhì)預(yù)備層；刻蝕第一隔離介質(zhì)預(yù)備層至第一隔離介質(zhì)預(yù)備層的上表面低于襯底的上表面，并將剩余第一隔離介質(zhì)預(yù)備層作為第一隔離介質(zhì)層。
[0011]進(jìn)一步地，在形成第一隔離介質(zhì)層的步驟中，形成上表面與襯底的上表面之間的高度差為淺溝槽高度的1/10?1/4的第一隔離介質(zhì)層。
[0012]進(jìn)一步地，刻蝕預(yù)備有源區(qū)的工藝為濕法刻蝕工藝。
[0013]進(jìn)一步地，襯底為單晶硅；在刻蝕預(yù)備有源區(qū)的步驟中，采用氫氧化鉀溶液或四甲基氫氧化銨溶液對預(yù)備有源區(qū)進(jìn)行刻蝕。
[0014]進(jìn)一步地，對預(yù)備有源區(qū)進(jìn)行氧化處理的工藝為熱氧化工藝。
[0015]進(jìn)一步地，形成第二隔離介質(zhì)層的步驟包括:形成覆蓋通孔和掩膜層的第二隔離介質(zhì)預(yù)備層；平坦化去除掩膜層上的第二隔離介質(zhì)預(yù)備層，并將剩余第二隔離介質(zhì)預(yù)備層作為第二隔離介質(zhì)層。
[0016]本申請還提供了一種半導(dǎo)體器件，包括有源區(qū)和設(shè)置于有源區(qū)中的晶體管，其特征在于，有源區(qū)由本申請上述的方法制成。
[0017]應(yīng)用本申請的技術(shù)方案，本申請通過在相鄰淺溝槽之間的襯底中形成預(yù)備有源區(qū)，刻蝕去除預(yù)備有源區(qū)的兩側(cè)邊角，以及對預(yù)備有源區(qū)進(jìn)行氧化處理，從而形成了具有圓角部的有源區(qū)，進(jìn)而增加了后續(xù)形成于有源區(qū)中的有源器件的有效溝道寬度，并提高了有源器件的工作電流。同時，本申請通過在淺溝槽中形成上表面低于襯底的上表面的第一隔離介質(zhì)層，以及形成與第一隔離介質(zhì)層相連接的第二隔離介質(zhì)層，從而通過兩次沉積工藝形成了由第一隔離介質(zhì)層和第二隔離介質(zhì)層構(gòu)成的溝槽隔離結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高了隔離介質(zhì)層與淺溝槽之間的結(jié)合力不高，并提高了溝槽隔離結(jié)構(gòu)的隔離效果。
【附圖說明】
[0018]構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0019]圖1示出了在現(xiàn)有形成有源區(qū)的方法中，在襯底的表面上形成包括依次形成的S12層和Si3N4層的掩膜層，并依次刻蝕掩膜層和襯底，以在襯底中形成淺溝槽，并將相鄰淺溝槽之間的襯底作為有源區(qū)后的基體剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2示出了回蝕圖1所示的掩膜層以在掩膜層中形成寬度大于淺溝槽的寬度的通孔后的基體剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3示出了在圖2所示的淺溝槽的側(cè)壁上形成襯墊氧化物層，并在淺溝槽和通孔中形成隔離介質(zhì)層以形成溝槽隔離結(jié)構(gòu)后的基體剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4示出了去除圖3所示的掩膜層后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5示出了本申請實施方式所提供的形成有源區(qū)的方法的流程示意圖；
[0024]圖6示出了在本申請實施方式所提供的形成有源區(qū)的方法中，形成基體結(jié)構(gòu)后的基體剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖7示出了形成覆蓋圖6所示的淺溝槽、通孔和掩膜層的第一隔離介質(zhì)預(yù)備層，并平坦化去除掩膜層上的第一隔離介質(zhì)預(yù)備層后的基體剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖8示出了刻蝕圖7所示的第一隔離介質(zhì)預(yù)備層至第一隔離介質(zhì)預(yù)備層的上表面低于襯底的上表面，并將剩余第一隔離介質(zhì)預(yù)備層作為第一隔離介質(zhì)層后的基體剖面結(jié)構(gòu)不意圖；
[0027]圖9示出了沿圖8所示的通孔刻蝕去除預(yù)備有源區(qū)的兩側(cè)邊角后的基體剖面結(jié)構(gòu)不意圖；
[0028]圖10示出了沿圖9所示的通孔對預(yù)備有源區(qū)進(jìn)行氧化處理，以形成具有圓角部的有源區(qū)后的基體剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖11示出了在圖10所示的通孔中形成與第一隔離介質(zhì)層相連接的第二隔離介質(zhì)層，且第一隔離介質(zhì)層和第二隔離介質(zhì)層構(gòu)成隔離介質(zhì)層；以及
[0030]圖12示出了去除圖11所示的掩膜層后的基體剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0031]下面將結(jié)合本申請的【具體實施方式】，對本申請的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明，但如下實施例僅是用以理解本申請，而不能限制本申請，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合，本申請可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
[0032]由【背景技術(shù)】可知，現(xiàn)有方法所形成有源區(qū)具有近乎直角的邊角，從而無法增加有源器件的有效溝道寬度，進(jìn)而無法提高有源器件的工作電流。本申請的發(fā)明人人針對上述問題進(jìn)行研究，提出了一種形成有源區(qū)的方法。如圖5所示，該方法包括以下步驟:形成基體結(jié)構(gòu)，包括形成有淺溝槽的襯底，形成于相鄰淺溝槽之間的襯底中的預(yù)備有源區(qū)，以及形成于襯底表面上的掩膜層，且掩膜層中形成有與淺溝槽的位置對應(yīng)且寬度大于淺溝槽的寬度的通孔；在淺溝槽中形成上表面低于襯底的上表面的第一隔離介質(zhì)層；沿通孔刻蝕去除預(yù)備有源區(qū)的兩側(cè)邊角；沿通孔對預(yù)備有源區(qū)進(jìn)行氧化處理，以形成具有圓角部的有源區(qū)；在通孔中形成與第一隔離介質(zhì)層相連接的第二隔離介質(zhì)層，且第一隔離介質(zhì)層和第二隔離介質(zhì)層構(gòu)成隔離介質(zhì)層。
[0033]上述方法通過在相鄰淺溝槽之間的襯底中形成預(yù)備有源區(qū)，刻蝕去除預(yù)備有源區(qū)的兩側(cè)邊角，以及對預(yù)備有源區(qū)進(jìn)行氧化處理，從而形成了具有圓角部的有源區(qū)，進(jìn)而增加了后續(xù)形成于有源區(qū)中有源器件的有效溝道寬度，并提高了有源器件的工作電流。同時，本申請通過在淺溝槽中形成上表面低于襯底的上表面的第一隔離介質(zhì)層，以及形成與第一隔離介質(zhì)層相連接的第二隔離介質(zhì)層，從而通過兩次沉積工藝形成了由第一隔離介質(zhì)層和第二隔離介質(zhì)層構(gòu)成的溝槽隔離結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高了隔離介質(zhì)層與淺溝槽之間的結(jié)合力，并提高了溝槽隔離結(jié)構(gòu)的隔離效果。
[0034]下面將更詳細(xì)地描述根據(jù)本申請的示例性實施方式。然而，這些示例性實施方式可以由多種不同的形式來實施，并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為只限于這里所闡述的實施方式。應(yīng)當(dāng)理解的是，提供這些實施方式是為了使得本申請的公開徹底且完整，并且將這些示例性實施方式的構(gòu)思充分傳達(dá)給本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在附圖中，為了清楚起見，擴(kuò)大了層和區(qū)域的厚度，并且使用相同的附圖標(biāo)記表示相同的器件，因而將省略對它們的描述。
[0035]圖6至圖12示出了本申請實施方式所提供的形成有源區(qū)的方法中，經(jīng)過每一步驟后形成基體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。下面將結(jié)合圖6至圖12進(jìn)一步解釋本申請實施方式所提供的形成有源區(qū)的方法。
[0036]首先，形成基體結(jié)構(gòu)，包括形成有淺溝槽30的襯底10，形成于相鄰淺溝槽30之間的襯底10中的預(yù)備有源區(qū)4(V，以及形成于襯底10表面上的掩膜層20，且掩膜層20中形成有與淺溝槽30的位置對應(yīng)且寬度大于淺溝槽30的寬度的通孔50，其結(jié)構(gòu)如圖6所示。在一種優(yōu)選實施方式中，形成基體結(jié)構(gòu)的步驟包括:在襯底10的表面上形成掩膜層20 ;依次刻蝕掩膜層20和襯底10，以在襯底10中形成淺溝槽30，并將相鄰淺溝槽30之間的襯底10作為預(yù)備有源區(qū)40';回蝕掩膜層20以形成通孔50，進(jìn)而形成如圖6所示的基體結(jié)構(gòu)。
[0037]在上述優(yōu)選實施方式中，掩膜層20可以具有本領(lǐng)域中常見的種類及結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，在形成掩膜層20的步驟中，形成包括依次形成的S12層21和Si3N4層23的掩膜層20。形成掩膜層20的工藝包括但不限制于