形成有源区的方法及半导体器件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体集成电路的制作工艺，尤其涉及一种形成有源区的方法及半导体器件。
【背景技术】
[0002]在半导体器件的制作过程中，需要在衬底中定义有源区的位置，然后在有源区中形成晶体管等有源器件。当有源器件处于工作状态时，有源区中会形成导电沟道，且随着导电沟道长度的减小或导电沟道宽度的增加，有源器件的工作电流会随之增加。目前，通常采用浅沟槽隔离技术(Shallow Trench Isolat1n,STI)定义有源区的位置，即在衬底中形成沟槽隔离结构，并将相邻沟槽隔离结构之间的衬底作为有源区。
[0003]在图1至图4中示出了现有技术中形成有源区的方法。该方法包括以下步骤:首先，在衬底10'的表面上形成包括依次形成的S12层21'和Si3N4层23'的掩膜层20'，并依次刻蚀掩膜层20'和衬底10'，以在衬底10'中形成浅沟槽30'，并将相邻浅沟槽30'之间的衬底10'作为有源区40'，进而形成如图1所述的基体结构；然后，回蚀掩膜层20'以在掩膜层20'中形成宽度大于浅沟槽30'的宽度的通孔50'，进而形成如图2所示的基体结构；接下来，在浅沟槽30'的侧壁上形衬垫氧化物层61'，并在浅沟槽30'和通孔50'中形成隔离介质层63'以形成沟槽隔离结构60'，进而形成如图3所示的基体结构；最后，去除掩膜层20'，进而形成如图4所示的基体结构。
[0004]由现有技术可知，具有圆形边角的有源区能够增加有源器件的有效沟道宽度。然而，上述方法所形成的有源区具有近乎直角的边角，从而无法增加有源器件的有效沟道宽度，进而无法提高有源器件的工作电流。同时，在上述制作方法中隔离介质层通过一次沉积工艺形成，使得隔离介质层与浅沟槽之间的结合力不高，进而影响沟槽隔离结构的隔离效果。针对上述问题，目前还没有有效的解决方法。
【发明内容】
[0005]本申请旨在提供一种形成有源区的方法及半导体器件，以形成具有圆形边角的有源区，从而增加形成于有源区中有源器件的有效沟道宽度，并提高有源器件的工作电流。
[0006]为此，本申请提供了一种形成有源区的方法，该方法包括以下步骤:形成基体结构，包括形成有浅沟槽的衬底，形成于相邻浅沟槽之间的衬底中的预备有源区，以及形成于衬底表面上的掩膜层，且掩膜层中形成有与浅沟槽的位置对应且宽度大于浅沟槽的宽度的通孔；在浅沟槽中形成上表面低于衬底的上表面的第一隔离介质层；沿通孔刻蚀去除预备有源区的两侧边角；沿通孔对预备有源区进行氧化处理，以形成具有圆角部的有源区；在通孔中形成与第一隔离介质层相连接的第二隔离介质层，且第一隔离介质层和第二隔离介质层构成隔离介质层。
[0007]进一步地，形成基体结构的步骤包括:在衬底的表面上形成掩膜层；依次刻蚀掩膜层和衬底，以在衬底中形成浅沟槽，并将相邻浅沟槽之间的衬底作为预备有源区；回蚀掩膜层以形成通孔。
[0008]进一步地，在形成掩膜层的步骤中，形成包括依次形成的S12层和Si3N4层的掩膜层。
[0009]进一步地，在回蚀掩膜层的步骤中，形成宽度为浅沟槽宽度的1.2?2倍的通孔。
[0010]进一步地，形成第一隔离介质层的步骤包括:形成覆盖浅沟槽、通孔和掩膜层的第一隔离介质预备层；平坦化去除掩膜层上的第一隔离介质预备层；刻蚀第一隔离介质预备层至第一隔离介质预备层的上表面低于衬底的上表面，并将剩余第一隔离介质预备层作为第一隔离介质层。
[0011]进一步地，在形成第一隔离介质层的步骤中，形成上表面与衬底的上表面之间的高度差为浅沟槽高度的1/10?1/4的第一隔离介质层。
[0012]进一步地，刻蚀预备有源区的工艺为湿法刻蚀工艺。
[0013]进一步地，衬底为单晶硅；在刻蚀预备有源区的步骤中，采用氢氧化钾溶液或四甲基氢氧化铵溶液对预备有源区进行刻蚀。
[0014]进一步地，对预备有源区进行氧化处理的工艺为热氧化工艺。
[0015]进一步地，形成第二隔离介质层的步骤包括:形成覆盖通孔和掩膜层的第二隔离介质预备层；平坦化去除掩膜层上的第二隔离介质预备层，并将剩余第二隔离介质预备层作为第二隔离介质层。
[0016]本申请还提供了一种半导体器件，包括有源区和设置于有源区中的晶体管，其特征在于，有源区由本申请上述的方法制成。
[0017]应用本申请的技术方案，本申请通过在相邻浅沟槽之间的衬底中形成预备有源区，刻蚀去除预备有源区的两侧边角，以及对预备有源区进行氧化处理，从而形成了具有圆角部的有源区，进而增加了后续形成于有源区中的有源器件的有效沟道宽度，并提高了有源器件的工作电流。同时，本申请通过在浅沟槽中形成上表面低于衬底的上表面的第一隔离介质层，以及形成与第一隔离介质层相连接的第二隔离介质层，从而通过两次沉积工艺形成了由第一隔离介质层和第二隔离介质层构成的沟槽隔离结构，进而提高了隔离介质层与浅沟槽之间的结合力不高，并提高了沟槽隔离结构的隔离效果。
【附图说明】
[0018]构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0019]图1示出了在现有形成有源区的方法中，在衬底的表面上形成包括依次形成的S12层和Si3N4层的掩膜层，并依次刻蚀掩膜层和衬底，以在衬底中形成浅沟槽，并将相邻浅沟槽之间的衬底作为有源区后的基体剖面结构示意图；
[0020]图2示出了回蚀图1所示的掩膜层以在掩膜层中形成宽度大于浅沟槽的宽度的通孔后的基体剖面结构示意图；
[0021]图3示出了在图2所示的浅沟槽的侧壁上形成衬垫氧化物层，并在浅沟槽和通孔中形成隔离介质层以形成沟槽隔离结构后的基体剖面结构示意图；
[0022]图4示出了去除图3所示的掩膜层后的剖面结构示意图；
[0023]图5示出了本申请实施方式所提供的形成有源区的方法的流程示意图；
[0024]图6示出了在本申请实施方式所提供的形成有源区的方法中，形成基体结构后的基体剖面结构示意图；
[0025]图7示出了形成覆盖图6所示的浅沟槽、通孔和掩膜层的第一隔离介质预备层，并平坦化去除掩膜层上的第一隔离介质预备层后的基体剖面结构示意图；
[0026]图8示出了刻蚀图7所示的第一隔离介质预备层至第一隔离介质预备层的上表面低于衬底的上表面，并将剩余第一隔离介质预备层作为第一隔离介质层后的基体剖面结构不意图；
[0027]图9示出了沿图8所示的通孔刻蚀去除预备有源区的两侧边角后的基体剖面结构不意图；
[0028]图10示出了沿图9所示的通孔对预备有源区进行氧化处理，以形成具有圆角部的有源区后的基体剖面结构示意图；
[0029]图11示出了在图10所示的通孔中形成与第一隔离介质层相连接的第二隔离介质层，且第一隔离介质层和第二隔离介质层构成隔离介质层；以及
[0030]图12示出了去除图11所示的掩膜层后的基体剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0031]下面将结合本申请的【具体实施方式】，对本申请的技术方案进行详细的说明，但如下实施例仅是用以理解本申请，而不能限制本申请，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，本申请可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0032]由【背景技术】可知，现有方法所形成有源区具有近乎直角的边角，从而无法增加有源器件的有效沟道宽度，进而无法提高有源器件的工作电流。本申请的发明人人针对上述问题进行研究，提出了一种形成有源区的方法。如图5所示，该方法包括以下步骤:形成基体结构，包括形成有浅沟槽的衬底，形成于相邻浅沟槽之间的衬底中的预备有源区，以及形成于衬底表面上的掩膜层，且掩膜层中形成有与浅沟槽的位置对应且宽度大于浅沟槽的宽度的通孔；在浅沟槽中形成上表面低于衬底的上表面的第一隔离介质层；沿通孔刻蚀去除预备有源区的两侧边角；沿通孔对预备有源区进行氧化处理，以形成具有圆角部的有源区；在通孔中形成与第一隔离介质层相连接的第二隔离介质层，且第一隔离介质层和第二隔离介质层构成隔离介质层。
[0033]上述方法通过在相邻浅沟槽之间的衬底中形成预备有源区，刻蚀去除预备有源区的两侧边角，以及对预备有源区进行氧化处理，从而形成了具有圆角部的有源区，进而增加了后续形成于有源区中有源器件的有效沟道宽度，并提高了有源器件的工作电流。同时，本申请通过在浅沟槽中形成上表面低于衬底的上表面的第一隔离介质层，以及形成与第一隔离介质层相连接的第二隔离介质层，从而通过两次沉积工艺形成了由第一隔离介质层和第二隔离介质层构成的沟槽隔离结构，进而提高了隔离介质层与浅沟槽之间的结合力，并提高了沟槽隔离结构的隔离效果。
[0034]下面将更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。
[0035]图6至图12示出了本申请实施方式所提供的形成有源区的方法中，经过每一步骤后形成基体的剖面结构示意图。下面将结合图6至图12进一步解释本申请实施方式所提供的形成有源区的方法。
[0036]首先，形成基体结构，包括形成有浅沟槽30的衬底10，形成于相邻浅沟槽30之间的衬底10中的预备有源区4(V，以及形成于衬底10表面上的掩膜层20，且掩膜层20中形成有与浅沟槽30的位置对应且宽度大于浅沟槽30的宽度的通孔50，其结构如图6所示。在一种优选实施方式中，形成基体结构的步骤包括:在衬底10的表面上形成掩膜层20 ;依次刻蚀掩膜层20和衬底10，以在衬底10中形成浅沟槽30，并将相邻浅沟槽30之间的衬底10作为预备有源区40';回蚀掩膜层20以形成通孔50，进而形成如图6所示的基体结构。
[0037]在上述优选实施方式中，掩膜层20可以具有本领域中常见的种类及结构。优选地，在形成掩膜层20的步骤中，形成包括依次形成的S12层21和Si3N4层23的掩膜层20。形成掩膜层20的工艺包括但不限制于