浅沟槽隔离结构的制造方法技术

一种浅沟槽隔离结构的制造方法，此方法提供一基底，于基底上依序形成一衬垫层、一硅衬垫层、一掩模层。接着，图案化掩模层与硅衬垫层，以形成暴露出衬垫层一开口。之后，于开口的侧壁形成一间隙壁并移除部分的衬垫层以暴露出基底。以具有间隙壁的掩模层为蚀刻掩模，移除部分基底，而于基底中形成一沟槽。接着，移除间隙壁，并进行拉回蚀刻，使衬垫层往内缩。之后，沟槽中填入一绝缘层，并移除图案化掩模层、硅衬垫层与衬垫层以及部分绝缘层而形成浅沟槽隔离结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体元件的制造方法，特别是涉及一种浅沟槽隔离(shallow trench isolation，STI)结构的制造方法。
技术介绍
在集成电路蓬勃发展的今日，元件缩小化与集成化是必然的趋势，也是各界积极发展的重要课题。当元件尺寸逐渐缩小，集成度(integration)逐渐提高，元件间的隔离结构也必须缩小，因此元件隔离技术困难度也逐渐增高。元件隔离有利用区域氧化法(local oxidation，LOCOS)来形成的场氧化层(fieldoxide)，由于场氧化层受限于其外型的鸟嘴(bird’s beak)区的形成，而容易造成遗漏电流(1eakage current)，以至于造成影像出现亮点(white spot)的现象，要缩小其尺寸实有困难。有鉴于此，已有其它元件隔离方法持续被发展出来，其中以浅沟槽隔离(Shallow Trench Isolation，STI)最被广泛应用，尤其应用于次半微米(sub-halfmicron)的集成电路工艺中。现有的浅沟槽隔离的制造流程先于基底上依序形成垫氧化层和氮化硅掩模层。再利用各向异性干蚀刻法(anisotropic dry etch)于基底中蚀刻出陡峭的沟槽。接着在沟槽的表面以热氧化法形成衬层，并于基底上形成填满沟槽的绝缘层。随后，去除氮化硅掩模层上多余的绝缘层，并去除氮化硅掩模层与垫氧化层。然而，在上述的浅沟槽隔离结构工艺中，在沟槽顶部周围会形成陡削形(Abruptly-Shaped)边角，因此，在浅沟槽隔离结构顶角周围部分形成的栅氧化层会较薄于有源区所形成的栅氧化层(如图1所示)，进而降低隔离功能，还容易导致元件漏电流。而且，当此栅氧化层应用于作为内存元件的穿隧氧化层时，也会造成内存元件的可靠度降低。此外，由于衬层藉由热氧化沟槽内的硅所形成，亦即是代表必须消耗沟槽内表面的硅以形成衬层，如此将会使得浅沟槽隔离结构的轮廓与尺寸变大，使得实际可利用的有源区域缩小以及增加设计、布局上的变量，因而不利于元件的缩小化。为了解决上述问题，于是目前业界提出一种。图2A至图2C为揭露现有的浅沟槽隔离结构的制造流程剖面图。请参照图2A，首先提供一基底200，于基底200上依序形成垫氧化层202与氮化硅层204后，图案化氮化硅层204与垫氧化层202以形成开口206。接着，于开口206侧壁形成间隙壁208。然后，请参照图2B，以图案化的氮化硅层204与间隙壁208作为蚀刻掩模，去除部分基底200，以于基底200中形成沟槽210。接着，移除间隙壁208后，进行拉回蚀刻，使图案化的垫氧化层202的侧壁往内缩。接着，在沟槽210的侧壁形成一衬层212。然后，请参照图2C，之后，于沟槽210中填入氧化硅后，依序移除氮化硅层204及垫氧化层202，而形成浅沟槽隔离结构216。在上述工艺中，由于在形成开口206时，为了充分移除垫氧化层202，通常会进行过蚀刻(Over etch)工艺，而于基底200形成凹陷。因此，在进行垫氧化层202的拉回蚀刻后，在沟槽210顶部就会形成两个转角214及214’(如图2D所示)，而使形成于沟槽210侧壁的衬层212并不均匀(如图2E所示)。因此，当后续步骤以高密度等离子体化学气相沉积法形成氧化硅层时，转角214的衬层212太薄而易受离子打穿而产生损害，进而造成浅沟槽隔离结构216的隔离功能不佳，以及容易导致元件漏电流的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，此方法以间隙壁与掩模层作为蚀刻掩模，而蚀刻基底形成宽度较小沟槽，因此衬层的形成不会使得浅沟槽隔离结构的轮廓与尺寸变大太多，进而能够得到较现有更大的有源区域。本专利技术的另一目的是提供一种，本专利技术形成具有顶角圆角化的沟槽，因此后续形成的栅极氧化层的厚度较为均匀，并且也可以避免在隔离沟槽结构顶部及邻接的有源元件间的上面区域产生漏电流。本专利技术提出一种，包括提供一基底，于基底上依序形成一衬垫层、一硅衬垫层、一掩模层。接着，图案化掩模层与硅衬垫层，以形成暴露出衬垫层一开口。之后，于开口的侧壁形成一间隙壁并移除部分的衬垫层以暴露出基底。以具有间隙壁的掩模层为蚀刻掩模，移除部分基底，而于基底中形成一沟槽。接着，移除间隙壁，并进行拉回蚀刻，使衬垫层往内缩。然后，于沟槽中填入一绝缘层。之后，移除图案化掩模层、硅衬垫层与衬垫层以及移除部分绝缘层以形成浅沟槽隔离结构。本专利技术又提出一种，包括提供一基底，此基底上已依序形成一衬垫层与一掩模层。之后，图案化掩模层，以形成暴露出衬垫层的一开口。接着，于开口的侧壁形成一间隙壁，以具有间隙壁的掩模层为蚀刻掩模，移除部份衬垫层与基底，而于基底中形成一沟槽。然后，移除间隙壁，并进行拉回蚀刻使衬垫层往内缩。之后，于沟槽中填入一绝缘层，并移除图案化掩模层与衬垫层。然后，移除部分的绝缘层以形成一浅沟槽隔离结构。由于本专利技术以间隙壁与掩模层作为蚀刻掩模，而蚀刻基底形成宽度较小沟槽，因此衬层的形成不会使得浅沟槽隔离结构的轮廓与尺寸变大太多，进而能够得到较大的有源区域。而且，本专利技术形成具有顶角圆角化的沟槽，因此后续形成的栅极氧化层的厚度较为均匀，并且也可以避免在隔离沟槽结构顶部及邻接的有源元件间的上面区域产生漏电流。为让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，以下配合附图以及优选实施例，以更详细地说明本专利技术。附图说明图1是本专利技术的方法制作出的浅沟槽隔离顶角周围部分形成的栅氧化层穿透式电子显微镜剖面图。图2A至图2C为现有的一种浅沟槽隔离结构的制造流程剖面图。图2D为现有的一种浅沟槽隔离结构，其沟槽顶部形成两个转角的放大图。图2E为现有的一种浅沟槽隔离结构，其形成于沟槽侧壁的衬层的放大图。图3A至图3G绘示本专利技术一优选的浅沟槽隔离结构的制造流程剖面图。图4即为以本专利技术的方法制作出的浅沟槽隔离结构的穿透式电子显微镜剖面图。简单符号说明200、300基底202垫氧化层204氮化硅层206、308开口208、312间隙壁210、314沟槽212、316衬层214、214’转角216、320浅沟槽隔离结构302衬垫层304硅衬垫层306掩模层310介电层318绝缘材料具体实施方式接下来详述本专利技术的实施例，实施例将以附图解释。其描绘图是简式形式，并非精确的尺寸大小。图3A至图3G绘示本专利技术一优选的浅沟槽隔离结构的制造流程剖面图。请参照图3A，本专利技术提出一种。首先，提供一基底300，在此基底300上形成一层衬垫层302，衬垫层302的材料包括二氧化硅，其形成方法例如是热氧化法。当然衬垫层302的材料也可以是其它任何适当材料。然后，于衬垫层302上一层硅衬垫层304。硅衬垫层304的材料包括多晶硅、非晶硅或单晶硅等，其形成方法例如是化学气相沉积法。之后，于硅衬垫层304上形成图案化的一层掩模层306。掩模层306的材料包括氮化硅，其形成方法例如是化学气相沉积法。当然，掩模层306的材料也可以是其它任何适当材料。其中，硅衬垫层304的形成是可选择的，亦即本专利技术也可以不形成硅衬垫层304。接着，请参照图3B，以图案化掩模层306作为蚀刻掩模，移除部分硅衬垫层304以形成暴露出衬垫层302的开口308。然后，在此基底300上形成一共形的介电层310。此介电层310的材料例如是二氧化硅，其形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浅沟槽隔离结构的制造方法，包括：提供一基底，该基底上已依序形成一衬垫层、一硅衬垫层与一掩模层；图案化该掩模层与该硅衬垫层，以形成暴露出该衬垫层的一开口；于该开口的侧壁形成一间隙壁，并移除部分该衬垫层以暴露出该基底；以具有该间隙壁的该掩模层为蚀刻掩模，移除部分该基底，而于该基底中形成一沟槽；移除该间隙壁；进行拉回蚀刻，使该衬垫层往内缩；于该沟槽中填入一绝缘材料；移除该图案化掩模层、该硅衬垫层与该衬垫层；以及移除部分该绝缘材料以形成一浅沟槽隔离结构。

【技术特征摘要】
1.一种浅沟槽隔离结构的制造方法，包括提供一基底，该基底上已依序形成一衬垫层、一硅衬垫层与一掩模层；图案化该掩模层与该硅衬垫层，以形成暴露出该衬垫层的一开口；于该开口的侧壁形成一间隙壁，并移除部分该衬垫层以暴露出该基底；以具有该间隙壁的该掩模层为蚀刻掩模，移除部分该基底，而于该基底中形成一沟槽；移除该间隙壁；进行拉回蚀刻，使该衬垫层往内缩；于该沟槽中填入一绝缘材料；移除该图案化掩模层、该硅衬垫层与该衬垫层；以及移除部分该绝缘材料以形成一浅沟槽隔离结构。2.如权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的制造方法，其中于该开口的侧壁形成该间隙壁的步骤，包括于该基底上形成一氧化硅层；以及进行一各向异性蚀刻工艺，移除部分该氧化硅层。3.如权利要求2所述的浅沟槽隔离结构的制造方法，其中该氧化硅层的形成方法包括化学气相沉积法。4.如权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的制造方法，其中该衬垫层的材料包括氧化硅。5.如权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的制造方法，其中该硅衬垫层的材料包括多晶硅。6.如权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的制造方法，其中该掩模层的材料包括氮化硅。7.如权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的制造方法，其中在该沟槽中填入该绝缘材料步骤之前，还包括在该沟槽侧壁与该硅衬垫层上形成一衬层。8.如权利要求6所述的浅沟槽隔离结构的制造方法，其中形成该衬层包括以热氧化法形成的二氧化硅。9.如权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的制造方法，其中该绝缘材料的材料包括二氧化硅。10.如权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的制造方法，其中填入该绝缘材料的方法包括高密度等离子体化学气相沉积法。11.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾祥铭，赖佳平，陈志铭，毕嘉慧，
申请(专利权)人：力晶半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]