形成半導(dǎo)體器件槽隔離的方法技術(shù)

一種形成槽隔離的方法包括在半導(dǎo)體襯底上依次形成墊氧化層和有源氮化層。通過腐蝕氮化層和墊氧化層形成槽掩模層。通過使用槽掩模層作掩模腐蝕半導(dǎo)體襯底以形成槽。在槽的底和兩側(cè)壁上形成氮化層。在氧化層上形成氧化掩模層，例如氮化物襯墊。淀積槽隔離層足以填滿槽。通過使用平面化腐蝕除去槽隔離層直到氮化物襯墊的上表面暴露為止。進(jìn)行離子注入或等離子體處理以破壞有源氮化層但不破壞襯底。除去槽隔離層直到半導(dǎo)體襯底上表面暴露為止。（*該技術(shù)在2018年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及制造半導(dǎo)體器件的方法，特別涉及形成槽隔離的方法。隨著促進(jìn)高密度DRAM的增加，器件隔離的方法已從常規(guī)的LOCOS(局部硅氧化)技術(shù)變?yōu)镾TI(淺槽隔離(Shallow trench isolation))技術(shù)。但是，在STI方法時(shí)，槽內(nèi)壁中的氧化層的膨脹在槽中和有源區(qū)中產(chǎn)生淺坑(pit)。結(jié)果，半導(dǎo)體襯底的有源區(qū)中的漏電流增加。為解決上面問題，氮化物襯墊(liner)已用作氧化掩模層，用于防止槽內(nèi)壁在后續(xù)工藝中被氧化。通過使用氮化物襯墊，可以防止淺坑。但是，在利用磷酸進(jìn)行的有源氮化層的腐蝕過程中氮化物襯墊被腐蝕到半導(dǎo)體襯底表面下面的一點(diǎn)(即氮化物襯墊向下凹陷)。這樣，凹陷的氮化物襯墊使在腐蝕柵極(gate poly)的后續(xù)工藝中產(chǎn)生縱梁式殘余物(stringer residual)。為解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)，例如US專利號(hào)5447884展示了帶有小于50埃的襯墊厚度的氮化物襯墊的淺槽隔離。上述方法包括以下步驟在半導(dǎo)體襯底上沉積含有至少一層氮化物的保護(hù)層；腐蝕透保護(hù)層，以形成一組隔離掩模孔；穿過該組隔離掩模孔腐蝕，以形成一組隔離槽；淀積厚度小于50埃的氮化物保角(conformal)襯墊；淀積厚度足以填滿該組隔離槽的氧化物CVD層；去掉隔離槽外面的氧化物CVD層部分，從而暴露至少一層氮化物；在磷酸中剝離至少一層氮化區(qū)。根據(jù)上面的方法，通過使用很薄的氮化物襯墊作為氧化掩模層防止了保角氮化物襯墊的凹陷。但是，保角氮化物襯墊太薄，不能防止槽內(nèi)壁被氧化。因此，需要一種方法，它不僅能防止氮化物襯墊凹陷，又能防止槽內(nèi)壁被氧化。本專利技術(shù)用于解決上述問題，本專利技術(shù)的目的是防止在腐蝕有源氮化層過程中氮化物襯墊凹陷。本專利技術(shù)又一目的是縮短有源氮化層的剝離時(shí)間。本專利技術(shù)另一目的是提供半導(dǎo)體襯底中的淺槽隔離。根據(jù)本專利技術(shù)，形成槽隔離的方法包括在半導(dǎo)體襯底上形成墊氧化層(pad Otide layer)和有源氮化層；通過腐蝕半導(dǎo)體襯底形成確定槽形成區(qū)域的槽掩模層；使用槽掩模層作為掩模腐蝕半導(dǎo)體襯底，以形成槽。在槽底和兩側(cè)壁上形成氧化層，以消除在腐蝕半導(dǎo)體襯底步驟過程中產(chǎn)生的襯底損壞；在包括有源氮化層的槽上形成氧化掩模層，例如，氮化物襯墊，以便防止槽的底和兩側(cè)壁被氧化；淀積槽隔離層足以充滿槽；進(jìn)行退火工藝以致密化槽隔離層；去掉槽隔離層，直到暴露氮化物襯墊的上表面為止；在有源氮化層上進(jìn)行離子注入或等離子體工藝；使用磷酸平面腐蝕槽掩模層，直到暴露半導(dǎo)體襯底的上表面為止。根據(jù)本專利技術(shù)，在剝離之前破壞有源氮化層，使有源氮化層的剝離時(shí)間縮短成為可能，由此防止氮化物襯墊凹陷。參照附圖可以理解本專利技術(shù)，并且對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說其目的將更明顯，其中圖1—圖7是根據(jù)本專利技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例形成槽隔的新方法。下面參照附圖說明本專利技術(shù)優(yōu)選實(shí)施例。圖1—圖7是表示根據(jù)本專利技術(shù)優(yōu)選實(shí)施例形成槽隔的新方法的各個(gè)階段的剖面圖。如圖1所示，根據(jù)本專利技術(shù)優(yōu)選實(shí)施例，在半導(dǎo)體襯底200上依次形成墊氧化層202和有源氮化層202b。通過已知光刻方法形成確定槽形成區(qū)域的槽掩模層202。此后，利用槽掩模層202作為掩模腐蝕半導(dǎo)體襯底，以形成槽203。參見圖2，在槽203的底和兩側(cè)壁上形成氧化層204，以除去由腐蝕半導(dǎo)體襯底200的步驟引起的硅晶格中的缺陷。氧化層例如是二氧化硅(SiO2)。參見圖3，利用LPCVD在包括槽203的有源氮化層202b上形成氧化掩模層，例如氮化物村墊205，以防止槽內(nèi)壁被氧化。氮化物襯墊205是由，例如氮化硅(Si3N4)形成。所形成的氮化物襯墊205厚度約為300埃到600埃，足以防止氧化。參見圖4，淀積槽隔離層206，例如USG(O3TEOS)層，以填滿槽203。此后，進(jìn)行退火工藝以致密化槽隔離層206。參見圖5，使用平面化腐蝕，例如CMP工藝除去槽隔離層206，直到氮化物襯墊205的上表面暴露為止。參見圖6，為了削弱有源氮化層202b的Si-N鍵合力而不破壞半導(dǎo)體襯底200，在有源氮化層205上進(jìn)行離子注入或等離子體工藝。由于此離子注入或等離子體工藝，縮短了有源氮化層202b的剝離時(shí)間。上面的離子注入是通過以劑量范圍約從1×1010cm-2到1×1017cm-2、加速能范圍約從10kev到100kev注入選自下列的一種離子進(jìn)行的P、As、B、Ar和Si。另一方面，上面的等離子體工藝是通過以功率范圍約從10W到5000W、氣壓范圍約從1×10-4乇以700乇使用選自下列的一種離子進(jìn)行的Xe、Kr和Ar。如圖7所示，通過使用磷酸腐蝕槽掩模層202直到半導(dǎo)體襯底200的表面暴露為止，從而形成槽隔離208。根據(jù)本專利技術(shù)，在剝離有源氮化層之前在有源氮化層上進(jìn)行破壞有源氮化層工藝，例如離子注入工藝或等離子體工藝。這樣，由于削弱了有源氮化層中Si-N鍵合力而縮短了有源氮化層的剝離時(shí)間。因而，可以避免氮化物襯墊的凹陷現(xiàn)象，并提高了槽的隔離特性。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種在半導(dǎo)體器件中形成槽隔離的方法，包括以下步驟：在半導(dǎo)體襯底上依次形成墊氧化層和有源氮化層；通過腐蝕所述有源氮化層和墊氧化層形成槽掩模層，所述槽掩模層確定槽形成區(qū)域；使用槽掩模層作為掩模，腐蝕所述半導(dǎo)體襯底以形成槽；在所述 槽的底和兩側(cè)壁上形成氧化層以除去在腐蝕所述半導(dǎo)體襯底的所述步驟過程中產(chǎn)生的襯底損壞；在包括所述有源氮化物襯墊的所述槽上形成氮化物襯墊，以防止所述槽的底和兩側(cè)壁被氧化；淀積槽隔離層以填滿所述槽；進(jìn)行退火工藝以致密化所述槽隔離層； 通過平面腐蝕去掉所述槽隔離層，直到所述氮化物襯墊暴露為止；破壞所述有源氮化層以消弱Ｓｉ－Ｎ鍵合力；剝離所述槽掩模層直到所述半導(dǎo)體襯底上表面暴露為止。

【技術(shù)特征摘要】
KR 1998-6-16 22584/981. 一種在半導(dǎo)體器件中形成槽隔離的方法，包括以下步驟在半導(dǎo)體襯底上依次形成墊氧化層和有源氮化層；通過腐蝕所述有源氮化層和墊氧化層形成槽掩模層，所述槽掩模層確定槽形成區(qū)域；使用槽掩模層作為掩模，腐蝕所述半導(dǎo)體襯底以形成槽；在所述槽的底和兩側(cè)壁上形成氧化層以除去在腐蝕所述半導(dǎo)體襯底的所述步驟過程中產(chǎn)生的襯底損壞；在包括所述有源氮化物襯墊的所述槽上形成氮化物襯墊，以防止所述槽的底和兩側(cè)壁被氧化；淀積槽隔離層以填滿所述槽；進(jìn)行退火工藝以致密化所述槽隔離層；通過平面腐蝕去掉所述槽隔離層，直到所述氮化物襯墊暴露為止；破壞所述有源氮化層以消弱Si-N鍵合力；剝離所述槽掩模層直到所述半導(dǎo)體襯底上表面暴露為止。2. 如權(quán)利要求1的方法，其中破...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黃鉉，南碩佑，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：三星電子株式會(huì)社，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：KR[韓國(guó)]