专利名称：在半导体器件中形成隔离层的方法
技术领域：
本发明涉及一种形成半导体器件的元件隔离膜的方法。更具体地，本发明涉及一种形成半导体器件的元件隔离膜的方法，在该方法中，用湿法刻蚀速率高的氧化铝膜作为垫氧化物膜，形成沟槽，并在通过清洗过程去除部分氧化铝膜的时候修圆沟槽的顶部和底部边沿部分。
背景技术：
在半导体器件的制造工艺中，形成元件隔离膜以便将有源区和场效应区或元件隔离开来。然而，由于器件更高的集成度和器件的小型化，元件隔离膜是通过将半导体衬底刻蚀一定深度，形成沟槽，然后以绝缘膜掩埋沟槽而形成的。该元件隔离膜是以如下方式形成的在半导体衬底上形成一垫氧化物膜、一垫氮化物膜和一光刻胶膜，利用一隔离掩模对光刻胶膜构图，利用构图后的光刻胶膜作为掩模将垫氮化物膜、垫氧化物膜和半导体衬底刻蚀一定深度，从而形成沟槽，然后用绝缘膜掩埋这些沟槽。此时，利用LPCVD形成该垫氮化物膜。然而，如果该垫氮化物膜直接接触到半导体衬底，会因为垫氮化物膜和半导体衬底之间的应力在半导体衬底中导致晶体缺陷。于是，在形成该垫氮化物膜之前，形成垫氧化物膜。此时，是利用湿法刻蚀这率低的热氧化物膜形成该垫氧化物膜的。
同时，在形成该沟槽型元件隔离膜的沟槽刻蚀过程中，沟槽顶部边沿的圆度对例如DRAM中的存储单元阈值电压和刷新等特性有影响，并影响到例如闪速存储设备的擦除和维持电流等特性。因此，为了修圆沟槽的顶部边沿，利用刻蚀垫氮化物膜时生成的聚合物进行一道刻蚀工序。
利用聚合物刻蚀的工序将简单描述。如果为了形成沟槽刻蚀垫氮化物膜、垫氧化物膜和半导体衬底，刻蚀气体和该垫氮化物膜会发生一种聚合反应。聚合物在产生的时候会在沟槽的顶部边沿堆积。堆积的聚合物有着与半导体衬底不同的刻蚀选择比。这样，由于在刻蚀半导体衬底的时候堆积的聚合物起到了刻蚀阻挡的作用，与沟槽的中心相比，堆积聚合物的沟槽顶部边沿就很少被刻蚀。因此就修圆了沟槽的顶部边沿。
不过，要在垫氧化物膜侧壁均匀沉积聚合物以利用聚合物修圆沟槽顶部是非常困难的。此外还有问题，在生成聚合物的时候刻蚀设备内还会生成外来材料，而且，依靠刻蚀设备的一种特性是难以确保复现的。
同时，是利用湿法刻蚀速率低的热氧化物膜形成该垫氧化物膜的。因此，要在形成栅氧化膜之前在清洗过程中去除垫氧化物膜是困难的。此外，还有一个问题是，由于场效应区和有源区之间的台阶会使一沟堑变深，这是因为在去除垫氧化物膜的时候首先刻蚀的是刻蚀速率相对高的填隙材料。
发明内容
因此，本发明即是针对上述问题做出的，本发明的一个目的是提供一种形成半导体器件元件隔离膜的方法，在这种方法中，无需利用聚合物进行刻蚀处理即可修圆沟槽的顶部和底部边沿部分。
本发明的另一个目的是提供一种形成元件隔离膜或半导体器件的方法，在这种方法中，用湿法刻蚀速率高的氧化铝膜作为垫氧化物膜，可以将沟槽顶部和底部边沿的圆度做得一致，并且可以将形成栅氧化膜之前在清洗过程中因场效应区和有源区之间的台阶而产生的沟堑做到最浅。
根据本发明，为了实现上述目标，提供了一种形成半导体器件元件隔离膜的方法，其包括如下步骤在半导体衬底上形成一垫氧化物膜和一垫氮化物膜，刻蚀该垫氮化物膜和垫氧化物膜的预定区域并随之刻蚀半导体衬底以形成一沟槽，进行清洗过程在去除一些垫氧化物膜的同时修圆沟槽的顶部和底部边沿，在整个表面形成一氧化膜以掩埋该沟槽，以及，抛光该氧化膜并随之去除该氧化膜、垫氮化物膜和垫氧化物膜。
该垫氧化物膜可以包括一氧化铝膜。
该氧化铝膜由ALD或高真空CVD形成。
该垫氮化物膜由LPCVD通过SiH2Cl2和NH3的热分解形成。
该清洗过程通过有选择地使用NH4OH、BOE或HF完成。
该方法进一步还包括在沟槽上形成一井状氧化膜并随之在整个表面上形成一衬垫绝缘膜。
该衬垫绝缘膜利用一HTO氧化物膜、一氮化物膜或多层HTO氧化物膜和氮化物膜形成。
该氧化物膜由HDP或LPCVD形成。
该氧化物膜和垫氮化物膜由湿法刻蚀过程去除。
该湿法刻蚀过程使用含HF的溶液或基于H3PO4的溶液完成。
该垫氧化物膜使用NH4OH溶液或HF和NH4OH的混合溶液经过清洗过程去除。
图1A到1D是用于说明基于本发明的一实施例的形成半导体器件元件隔离膜的方法的截面图。
具体实施例方式
现在将参照附图描述基于本发明的优选实施例。
图1A到1D是用于说明基于本发明的一实施例的形成半导体器件元件隔离膜的方法的截面图。
参照图1A，在一半导体衬底11上形成一垫氧化物膜12、一垫氮化物膜13和一光刻胶膜14。此时，该垫氧化物膜12是在一后续工序中利用一湿法刻蚀速率高的氧化铝膜(Al2O3)形成的。该氧化铝膜可以利用原子层淀积(ALD)或高真空化学气相淀积(CVD)形成。此外，该垫氮化物膜13是利用LPCVD通过SiH2Cl2和NH3的热解形成的。利用一隔离掩模通过光刻工艺对光刻胶膜14进行构图。用构图后的光刻胶膜14作为掩模刻蚀垫氮化物膜13和垫氧化物膜12之后，半导体衬底11被刻蚀出一定深度，形成沟槽15。
参照图1B，剥离光刻胶膜14之后，进行一清洗过程，在去除一部分垫氧化物膜12的同时修圆沟槽15的顶部和底部边沿部分。此时，清洗过程通过有选择地使用NH4OH、BOE或HF去除了一部分垫氧化物膜12并修圆了沟槽15的顶部和底部边沿。然后形成一井状氧化物膜16以消除等离子体损伤。
参照图1C，在整个表面上形成衬绝缘膜17之后，形成一氧化物膜18以掩埋沟槽15。此时，衬绝缘膜17是利用HTO氧化物膜、氮化物膜或两种膜的多层结构形成的。此外，氧化物膜18是利用HDP或LPCVD形成的。一般地，由于设计规则缩减了，该氧化物膜18是用HDP形成的。氧化物膜18是用CMP抛光的。
参照图1D，通过湿法刻蚀工序去除掉了部分氧化物膜18和垫氮化物膜13。此时，是利用含HF的溶液和基于H3PO4的溶液实现该湿法刻蚀工序的。此后，利用一NH4OH溶液或HF和NH4OH的混合溶液进行一清洗工序，以去除残留在半导体衬底11上的垫氧化物膜12，从而形成一栅氧化膜(未示出)。
如上所述，根据本发明，用一湿法刻蚀速率高的氧化铝膜作为垫氧化物膜，形成沟槽，并在利用清洗工序去除部分氧化铝膜的时候修圆沟槽的顶部和底部边沿。因此可能无需使用聚合物修圆沟槽的顶部和底部边沿。同样还可能将形成栅氧化膜之前在清洗工序中因场效应区和有源区之间的台阶而生成的沟堑降到最浅。
尽管已经参照优选实施例做出了以上描述，应当理解，在不背离本发明及其所附权利要求的精神和范围的情况下，本领域的普通技术人员可能会对本发明做出变更和改造。
权利要求
1.一种形成的半导体器件的元件隔离膜的方法，其包括的步骤有在一半导体衬底上形成一垫氧化物膜和一垫氮化物膜；刻蚀所述垫氮化物膜和垫氧化物膜的预定区域并随之刻蚀所述半导体衬底以形成沟槽；进行一清洗工序，在去除部分所述垫氧化物膜的时候修圆所述沟槽的顶部和底部边沿；在所述的整个表面上形成一氧化物膜以掩埋所述沟槽；以及抛光所述氧化物膜并随后去除所述氧化物膜、所述垫氮化物膜和所述垫氧化物膜。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述垫氧化物膜包括一氧化铝膜。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述氧化铝膜由原子层淀积或高真空化学气相淀积形成。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述垫氮化物膜由低温化学气相淀积通过热解SiH2Cl2和NH3形成。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述清洗工序通过有选择地使用NH4OH、BOE或HF进行。
6.如权利要求1所述的方法，进一步包括在所述沟槽上形成一井状氧化物膜并随后在所述整个表面上形成一衬绝缘膜。
7.如权利要求6所述的方法，其中使用一HTO氧化物膜、一氮化物膜、或所述HTO氧化物膜和所述氮化物膜的多层结构形成所述衬垫绝缘膜。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述氧化物膜由HDP或LPCVD形成。
9.如权利要求1所述的方法，其中通过一湿法刻蚀工序去除所述氧化物膜和所述垫氮化物膜。
10.如权利要求9所述的方法，其中使用含HF的溶液或基于H3PO4的溶液进行所述湿法刻蚀工序。
11.如权利要求1所述的方法，其中使用NH4OH溶液或HF和NH4OH的混合溶液通过一清洗工序去除所述垫氧化物膜。
全文摘要
此处公开的是一种形成半导体器件的元件隔离膜的方法。根据本发明，用一湿法刻蚀速率高的氧化铝膜作为垫氧化物膜，形成沟槽，并在利用清洗工序去除部分氧化铝膜的时候修圆沟槽的顶部和底部边沿。因此可能无需使用聚合物修圆沟槽的顶部和底部边沿。同样还可能将形成栅氧化膜之前在清洗工序中因场效应区和有源区之间的台阶而生成的沟堑降到最浅。
文档编号H01L21/76GK1767165SQ200410081950
公开日2006年5月3日 申请日期2004年12月30日 优先权日2004年10月25日
发明者杨永镐 申请人:海力士半导体有限公司