半导体元件及其制造方法与流程

本发明涉及一种半导体元件及其制造方法，且特别是涉及可避免图案密度差异所导致的问题的半导体元件及其制造方法。

背景技术：

在目前的半导体制作工艺中，通常将隔离结构形成于基底中，以定义出其中具有多个有源区的元件区域与周边区域。随着元件的尺寸持续缩小，元件区域的布局面积也随之缩小。如此一来，在基板上造成了较大的图案密度差异，而此图案密度差异在后续制作工艺中将造成问题。

上述的图案密度差异所带来的影响在元件区域与周边区域的边界处更为明显。举例来说，在邻近元件区域边界的有源区上堆叠膜层时，受到图案密度差异的影响会产生膜层应力(filmstress)。此外，在沉积膜层时，也会在上述区域产生热应力(thermalstress)。由于上述的膜层应力与热应力，在邻近元件区域边界的有源区上的膜层会有容易倾倒的问题，因而对后续制作工艺造成影响。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种半导体元件，其具有较高的可靠度。

本发明另一目的在于提供一种半导体元件的制造方法，其可避免图案密度差异对后续制作工艺造成影响。

为达上述目的，本发明的半导体元件包括基底、多个有源区以及隔离结构。基底具有元件区域与围绕所述元件区域的周边区域。有源区位于所述所述元件区域中的所述基底中，其中自上视方向来看，邻近所述元件区域的边界的所述有源区的末端边缘互相对准，且邻近所述元件区域的边界的所述有源区的末端的宽度大于所述有源区的其他部分的宽度。隔离结构配置于所述基底中，且围绕所述有源区以及位于所述周边区域中。

在本发明的半导体元件的一实施例中，自上视方向来看，所述邻近所述元件区域的边界的所述有源区的末端的形状例如为半圆形或多边型。

在本发明的半导体元件的一实施例中，上述的自上视方向来看，邻近所述元件区域的边界的所述有源区的末端例如彼此接触。

在本发明的半导体元件的一实施例中，上述的有源区例如以阵列方式排列。

在本发明的半导体元件的一实施例中，上述邻近所述元件区域的边界的所述有源区的末端的边缘例如与所述元件区域的边界对准。

本发明的半导体元件的制造方法，包括以下步骤：提供基底，所述基底具有元件区域与围绕所述元件区域的周边区域；移除所述元件区域与所述周边区域中的部分基底，以于所述元件区域中的基底中形成第一沟槽以及于所述周边区域中的基底中形成第二沟槽，其中所述第一沟槽定义出多个有源区，且自上视方向来看，邻近所述元件区域的边界的所述有源区的末端边缘互相对准，且邻近所述元件区域的边界的所述有源区的末端的宽度大于所述有源区的其他部分的宽度；以及于所述第一沟槽与所述第二沟槽中填入隔离材料。

在本发明的半导体元件的制造方法的一实施例中，自上视方向来看，所述邻近所述元件区域的边界的所述有源区的末端的形状例如为半圆形或多边型。

在本发明的半导体元件的制造方法的一实施例中，自上视方向来看，邻近所述元件区域的边界的所述有源区的末端例如彼此接触。

在本发明的半导体元件的制造方法的一实施例中，上述的有源区例如以阵列方式排列。

在本发明的半导体元件的制造方法的一实施例中，上述邻近所述元件区域的边界的所述有源区的末端的边缘例如与所述元件区域的边界对准。

基于上述，在本发明中，由于邻近元件区域的边界的有源区的末端的边缘互相对准，且这些末端的宽度大于其他部分的宽度，因此在邻近元件区域边界的有源区上堆叠膜层时，可避免起因于图案密度差异的膜层应力或沉积膜层时产生的热应力而导致邻近元件区域的边界的膜层倾倒。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。

附图说明

图1a至图1b为依照本发明第一实施例所绘示的半导体元件的制造流程上视示意图；

图2a至图2b为依照本发明第二实施例所绘示的半导体元件的制造流程上视示意图；

图3为依照本发明另一实施例所绘示的半导体元件的上视示意图；

图4为图1a中的第一沟槽的另一实施例的上视示意图。

具体实施方式

在以下实施例中，主要描述于基底中形成有源区以及用以定义有源区的隔离结构的制作工艺步骤。此外，在上述这些制作工艺步骤制之后，可视实际需求进行其他后续制作工艺，例如一般所熟知的动态随机存取存储器(dram)制作工艺或金属氧化物半导体晶体管(mos)制作工艺。

图1a至图1b为依照本发明第一实施例所绘示的半导体元件的制造流程上视示意图。首先，请参照图1a，提供基底100。基底100例如是硅基底。基底100可区分为用于形成所需元件的元件区域100a以及围绕元件区域100a的周边区域100b。然后，在基底100中形成第一沟槽102与第二沟槽104。以下将详细说明本实施例中第一沟槽102与第二沟槽104的形成方法。

对基板100进行第一次图案化制作工艺，移除部分基底100，以在元件区域100a中形成多个第一沟槽102以及于周边区域100b中形成多个第二沟槽104。在本实施例中，元件区域100a中形成有多个在第一方向延伸的第一沟槽102以及多个在第二方向延伸的第一沟槽102，且第一方向垂直于第二方向，但本发明不限于此。在其他实施例中，视实际需求，第一方向也可以不垂直于第二方向。由于位于周边区域100b的第二沟槽102是用以隔离元件区域100a，因此自上视方向来看，与第一沟槽102相比，第二沟槽104具有较大的宽度且占有较大的布局面积。

在元件区域100a中，这些彼此交错的第一沟槽102定义出多个有源区106。在本实施例中，这些有源区106以阵列方式排列，每一行中具有相同数量的有源区106，每一列中具有相同数量的有源区106，且每一列中最末端的有源区106彼此对准，但本发明不限于此。在其他实施例中，可视实际需求调整这些有源区的配置方式。

此外，在本实施例中，自上视方向来看，邻近元件区域100a的边界的有源区106(即每一列中最末端的有源区106)的末端与有源区106的其他部分相比具有较大的宽度，且此末端延伸至周边区域104中。在本实施例中，自上视方向来看，邻近元件区域100a的边界的有源区106的末端的形状例如是圆形，而其他部分则为矩形。然而，在其他实施例中，自上视方向来看，邻近元件区域100a的边界的有源区106的末端也可以是多边形(例如矩形，如图4所示)，只要末端与其他部分相比具有较大的宽度即可。在本实施例中，每一列中具有较大宽度的末端与相邻列中具有较大宽度的末端彼此间隔有一定的距离，即相邻两列中具有较大宽度的末端彼此不接触，但本发明不限于此。在其他实施例中，相邻两列中具有较大宽度的末端也可彼此接触，意即这些较大宽度的末端可连接成一体。

接着，进行第二次图案化制作工艺，移除有源区106中具有较大宽度的末端的一部分。重要的是，在进行上述图案化制作工艺之后，邻近元件区域100a的边界的有源区106的末端与有源区106的其他部分相比仍需具有较大的宽度，且每一列中邻近元件区域100a的边界的有源区106的末端的边缘也会互相对准。

在本实施例中，移除了上述末端中位于周边区域的部分，且剩余的末端部分的边缘与元件区域100a的边界对准，但本发明不限于此。在其他实施例中，在进行上述图案化制作工艺之后，邻近元件区域100a的边界的有源区106的末端的边缘可不与元件区域100a的边界对准，意即部分末端可位于周边区域100b中，或者末端可完全位于元件区域100a中。

之后，请参照图1b，于定义出有源区106的沟槽(在本实施例中为第一沟槽102与第二沟槽104)中填入隔离材料，以形成围绕有源区106的隔离结构108。上述隔离材料例如为氧化物材料，其形成方法例如为进行旋转涂布制作工艺、高密度等离子体(hdp)氧化物沉积制作工艺或增强高深宽比沟填制作工艺(enhancedhighaspectratioprocess，eharp)。

如图1b所示，自上视方向来看，在本实施例中，由于邻近元件区域100a的边界的有源区106的末端的边缘互相对准，且这些末端的宽度大于其他部分的宽度，因此在邻近元件区域100a边界的有源区106上堆叠膜层时，可避免起因于图案密度差异的膜层应力或沉积膜层时产生的热应力而导致邻近元件区域100a的边界的膜层倾倒。

在上述实施例中，有源区106，每一行中具有相同数量的有源区106，每一列中具有相同数量的有源区106，且每一列中最末端的有源区106彼此对准。在另一实施例中，以阵列方式排列的有源区106也可以具有以下的配置。

图2a至图2b为依照本发明第二实施例所绘示的半导体元件的制造流程上视示意图。在本实施例中，与第一实施例相同的元件将以相同的元件符号表示。

首先，请参照图2a，进行与图1a所述相同的制作工艺步骤，于基底100中形成第一沟槽102与第二沟槽104。在本实施例中，由第一沟槽102所定义出的有源区106以阵列方式排列，其中奇数列中具有相同数量的有源区106且每一列中最末端的有源区106彼此对准，偶数列中具有相同数量的有源区106且每一列中最末端的有源区106彼此对准。此外，在奇数列中每一列中最末端的有源区106邻近元件区域100a的边界，而在偶数列中每一列中最末端的有源区106远离元件区域100a的边界。重要的是，自上视方向来看，在奇数列中，每一列中最末端的有源区106的末端与其他部分相比具有较大的宽度。

然后，进行图案化制作工艺，移除奇数列中有源区106的具有较大宽度的末端的一部分。重要的是，在进行上述图案化制作工艺之后，奇数列中邻近元件区域100a的边界的有源区106的末端与其他部分相比仍需具有较大的宽度，且这些有源区106的末端的边缘也会互相对准。在本实施例中，这些有源区106的末端的边缘与元件区域100a的边界对准。

之后，请参照图2b，进行与图2b所述相同的制作工艺步骤，于定义出有源区106的沟槽(在本实施例中为第一沟槽102与第二沟槽104)中填入隔离材料，以形成围绕有源区106的隔离结构108。

如图2b所示，自上视方向来看，在本实施例中，由于奇数列中邻近元件区域100a的边界的有源区106的末端的边缘互相对准，且这些末端的宽度大于其他部分的宽度，因此在邻近元件区域100a边界的有源区106上堆叠膜层时，可避免起因于图案密度差异的膜层应力或沉积膜层时产生的热应力而导致邻近元件区域100a边界的膜层倾倒。此外，由于偶数列中最末端的有源区106较远离元件区域100a的边界，因此较不会受到上述图案密度差异的影响，且即使受到影响，由于偶数列中最末端的有源区106的末端的宽度大于其他部分的宽度，因此也可避免因膜层应力或热应力所造成的膜层倾倒问题。

在上述各实施例中，自上视方向来看，有源区106的延伸方向皆平形于图中的水平方向，如图1a与图2a所示，但本发明不限于此。在其他实施例中，例如现行的dram制作工艺，所形成的有源区106延伸方向也可不平形于图1a与图2a中的水平方向。

如图3所示，在本实施例中，在形成第一沟槽102以定义有源区106时，可将有源区106定义为其延伸方向不与图中的水平方向平行，例如在自左上至右下的方向上延伸，但本发明不限于此。在另一实施例中，有源区106也可在自右上至左下的方向上延伸。如此一来，在进行如图2b所述的制作工艺步骤之后，可形成与图2b类似的结构，而两者的差异仅在于有源区106的延伸方向。同样地，在另一实施例中，也可形成与图1b类似的结构且差异仅在于有源区106的延伸方向。

虽然结合以上实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。