专利名称：用单个掩模的浅沟道隔离方法
技术领域：
本发明涉及集成电路制造，具体涉及用单个掩模的浅沟道隔离(STI)方法。
因此，要求提供一种不需要多个工艺步骤和不用多个掩模的STI方法。
本发明的目的是，提供一种半导体器件的制造方法，它用STI但没有附加的光刻步骤。
本发明的另一目的是提供不需要图形模板的STI方法。
所述的
发明内容
和目的实质上综合了本发明的特性。参考以下结合附图对优选实施例的详细描述将会更充分理解本发明。
图4和5是按本发明方法的集成电路制造工艺步骤示意图。
随后，对
图1所示的氧化膜的Si-H键密度性能进行了研究，如图2所示，对这些膜而言，较高的Si-H键密度对应较小的CMP消除速率和较高的折射率。
由于只对二氧化铈磨料观察到消除速率不同，甚至无表面活化剂的情况下，由于常规的碱/硅胶稀浆能以合适的高速率消除所有的氧化物材料，因此，用本身与器件结构对准的“低消除速率”氧化物停止层可制成浅沟道结构。
本工艺的第一步骤是用标准的光刻和等离子蚀刻法制造覆盖STI“台面”结构的常规氮化硅层。衬底20的制备过程中，进行适当的清洁，热氧化，离子注入等工艺步骤，如图3所示。一旦制成台面结构22、24，淀积阻挡层26，本发明方法的第一实施例中阻挡层26是氮化硅阻挡层，在刻蚀台面结构22、24之前用光刻胶掩模，本文叫做第一氧化物层的常规氧化物层28，在此叫做第二氧化物层的低速氧化物层30，和叫做第三氧化物层的另一常规氧化物层32，这三层氧化物层淀积的叠层结构覆盖台面结构及其阻挡层。叠层结构的特征是它由抛光速率不同的多层氧化物层构成。低速氧化物层与它上面的常规氧化物层之间的界面要尽可能地与STI台面的顶面高度一致。按要求的工艺限度确定低速层厚度。第1和第三氧化物层的抛光速率范围是50nm/min至50Onm/min，而第2层的低速氧化物层的抛光速率范围是10nm/min至50nm/min。
下一步骤是，用常规的无选择性碱/硅胶稀浆消除“覆盖层”氧化物，制成图4所示结构。该无选择性抛光步骤应充分消除覆盖在器件有源区上的低速氧化物层。此外，还将达到真正的平整化。场区中的低速氧化物层不会完全消除。本文中，不要求场区中保留常规氧化物。实际上只要求保留足够量的低速氧化物，即，可以接受无选择性抛光步骤消除一些低速氧化物层。
用高选择性二氧化铈稀浆制成了STI结构，如图5所示。该情况下，下层的常规氧化物被从器件区中除去，但被留在场区中的低速氧化物保护。可用常规的热磷酸回流消除氮化物阻挡层26，同时仅除去极薄的场氧化物层。
或者，用多晶硅代替氮化物作阻挡层。还用二氧化铈稀浆选择地消除氧化物，而留下的多晶硅几乎保持原样。该情况下，完成的器件结构中可包含多晶硅层。
本发明方法极适合于制造尺寸范围为0.18μm的VLSI CMOS IC(超大规模CMOS集成电路)，而且是更先进的器件工艺。此外，本发明方法可用于制造其它先进的器件结构。如SiGe MOSFET，FRAM等，为了更明智地选择设计原则，模板结构不必包括在电路布局中。
以上已描述了本发明的用单个掩模的浅沟道隔离方法。在不脱离所附权利要求书界定的发明范围内，还会有对发明方法的更进一步的改变和改进。
权利要求
1.浅沟道隔离方法，包括以下步骤制备衬底，包括在其上形成台面结构；台面结构上形成阻挡层；台面结构和阻挡层上形成多层结构，其特征在于，多层结构中的膜层有不同的抛光速率；和结构抛光到阻挡层的高度。
2.按权利要求1的方法，其特征在于，所述的形成多层结构包括淀积有常规抛光速率的第一氧化物层，淀积有低抛光速率的第二氧化物层；和淀积有常规抛光速率的第三氧化物层。
3.按权利要求2的方法，其特征在于，所述抛光包括用无选择的抛光剂抛光结构，以消除第三氧化物层和部分第二氧化物层；和用选择性抛光剂抛光结构，以消除部分第二氧化物层和第一氧化物层。
4.按权利要求3的方法，其特征在于，所述的用无选择的抛光剂抛光结构包括用碱/硅胶稀浆抛光结构。
5.按权利要求3的方法，其特征在于，所述的用选择性抛光剂抛光结构包括用二氧化铈稀浆抛光结构。
6.按权利要求2的方法，其特征在于，所述淀积有常规抛光速率的第一氧化物层包括淀积其抛光速率范围在50nm/min至500nm/min的氧化物层。
7.按权利要求2的方法，其特征在于，所述淀积有低抛光速率的第二氧化物层包括淀积其抛光速率范围在10nm/min至50nm/min的氧化物层。
8.按权利要求2的方法，其特征在于，所述淀积有常规抛光速率的第3氧分物层包括淀积其抛光速率范围在50nm/min至500nm/min的氧化物层。
9.按权利要求1的方法，其特征在于，所述的在台面结构上形成阻挡层包括在台面结构上形成氮化硅层。
10.按权利要求3的方法，还包括消除氮化硅阻挡层。
11.按权利要求1的方法，其特征在于，所述的在台面结构上形成阻挡层包括在台面结构上形成多晶硅层。
12.浅沟道隔离方法，包括以下步骤制备衬底，包括在其上形成台面结构；台面结构上形成阻挡层；台面结构及阻挡层上形成氧化物多层结构；包括淀积有常规抛光速率的第一氧化物层，淀积有低抛光速率的第二氧化物层，淀积有常规抛光速率的第三氧化物层；和抛光该结构至阻挡层高度。
13.按权利要求12的方法，其特征在于，所述抛光包括用无选择抛光剂抛光结构，以消除第三氧化物层和部分第二氧化物层；和用选择的抛光剂抛光结构，以消除部分第二氧化物层和第一氧化物层。
14.按权利要求13的方法，其特征在于，用无选择抛光剂抛光结构包括用碱/硅胶稀浆抛光结构。
15.按权利要求13的方法，其特征在于，所述用选择的抛光剂抛光结构包括用二氧化铈稀浆抛光结构。
16.按权利要求12的方法，其特征在于，所述淀积有常规抛光速率的第一氧化物层包括淀积其抛光速率范围在50-500nm/min的氧化物层。
17.按权利要求12的方法，其特征在于，所述淀积有低抛光速率的第二氧化物层包括淀积其抛光速率范围在10-50nm/min的氧化物层。
18.按权利要求12的方法，其特征在于，所述淀积有常规抛光速率的第三氧化物层包括淀积其抛光速率范围在50-500nm/min的氧化物层。
19.按权利要求12的方法，其特征在于，在所述台面结构上形成阻挡层包括在台面结构上形成氮化硅层。
20.按权利要求19的方法，它还包括消除氮化硅阻挡层的步骤。
21.按权利要求12的方法，其特征在于，所述在台面结构上形成阻挡层包括在台面结构上形成多晶硅层。
22.浅沟道隔离方法，包括以下步骤制备衬底，包括在其上形成台面结构；用选自氮化硅和多晶硅组成的阻挡材料组中的阻挡材料在台面结构上形成阻挡层；台面结构和阻挡层上形成氧化物多层结构，包括淀积其抛光速率范围在50-500nm/min的第一氧化物层，淀积其抛光速率范围在10-50nm/min的第二氧化物层，和淀积其抛光速率范围在50-500nm/min的第三氧化物层；和抛光结构至阻挡层高度，包括用无选择抛光剂抛光结构，以消除第三氧化物层和部分第二氧化物层；用选择的抛光剂抛光结构以消除部分第二氧化物层和第一氧化物层。
23.按权利要求22的方法，其特征在于，所述用无选择抛光剂抛光结构包括用碱/硅胶稀浆抛光结构。
24.按权利要求22的方法，其特征在于，所述用选择的抛光剂抛光结构包括用二氧化铈稀浆抛光结构。
全文摘要
浅沟道隔离方法包括制备衬底，衬底上形成台面结构；台面结构上形成阻挡层；台面和阻挡层上形成氧化物多层结构，包括淀积有常规抛光速率的第一氧化物层，淀积有低抛光速率的第二氧化物层，和淀积有常规抛光速率的第三氧化物层；和结构抛光至阻挡层高度。
文档编号H01L21/762GK1400652SQ0214159
公开日2003年3月5日 申请日期2002年7月16日 优先权日2001年7月16日
发明者D·R·埃文斯, 许胜籐 申请人:夏普公司