专利名称：浅沟渠隔离结构的制造方法
技术领域：
本发明是有关于一种器件隔离结构的制造方法，且特别是有关于一种浅沟渠隔离结构(Shallow Trench Isolation，简称STI)的制造方法，以提高浅沟渠隔离结构终点侦测(End-point Detecting)的稳定度。
公知的浅沟渠隔离结构的制造方法是先于基底上形成垫氧化层(Pad Oxide)与氮化硅罩幕层，再利用非等向性(Anisotropic)干蚀刻法于基底中蚀刻出陡峭的沟渠。接着，再将沟渠填满绝缘层并利用化学机械研磨制作工艺去除沟渠外的绝缘层，作为器件隔离结构。最后去除氮化硅罩幕层与垫氧化层。
然而，公知的作法在进行化学机械研磨制作工艺时并未提及任何有关于稳定终点侦测(End Point Detecting)的方法。因为在器件尺寸愈来愈小与集成化发展的同时，平常用来作为研磨终点的氮化硅罩幕层会愈来愈薄，所以容易影响终点侦测的稳定性，致使终点侦测的可靠度降低，因此如何达到终点侦测的稳定已是不可忽视的问题。
本发明提供一种浅沟渠隔离结构的制造方法，以提高终点侦测的稳定度，其方法包括于一基底上依序形成一垫氧化层、一罩幕层、一介电抗反射涂布层(Dielectric Anti-Reflection Coating，简称DARC)与一顶盖氧化层(Cap Oxide)，然后于顶盖氧化层上形成一图案化光阻层，并以此图案化光阻层为罩幕，对顶盖氧化层、介电抗反射涂布层、罩幕层与垫氧化层进行蚀刻，并持续蚀刻至基底内，以形成一沟渠。接着去除图案化光阻层，再于沟渠表面形成一衬氧化层，且于基底上形成一绝缘层并填满沟渠。随后以罩幕层作为研磨终点，利用一化学机械研磨制作工艺去除罩幕层上的部分绝缘层、介电抗反射涂布层与顶盖氧化层，且化学机械研磨制作工艺中使用一光学终点侦测系统作终点侦测，其中罩幕层的厚度被控制在一第一固定范围，且介电抗反射涂布层的厚度被控制在一第二固定范围，使得光学终点侦测系统所使用的光源可以产生具有最大的反射光信号。然后再去除罩幕层与垫氧化层。
为了达到稳定终点侦测的效果，本发明搭配罩幕层与抗反射层的结构，即控制罩幕层与抗反射层的结构在一固定厚度范围内，以提高终点侦测时的基底反射率，因为基底反射率愈大，则终点侦测的可靠度(Reliability)愈高，进而达到浅沟渠隔离结构的终点侦测(End PointDetecting)的稳定效果。
为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图，作详细说明。
请参照
图1A，于硅基底100上依序形成一垫氧化层(Pad Oxide)102、一罩幕层104、一介电抗反射涂布层(Dielectric Anti-ReflectionCoating，简称DARC)106与一层顶盖氧化层(Cap Oxide)108，然后于顶盖氧化层(Cap Oxide)108上形成一层图案化光阻层112。其中，垫氧化层102是用来保护基底100免于遭受后续制作工艺的破坏的，其形成方式例如热氧化法；而罩幕层104的形成方式例如化学气相沉积法，其材质例如是氮化硅；而介电抗反射涂布层106可减少光阻曝光时造成的误差；顶盖氧化层108作为介电抗反射涂布层106的补强层，以加强其抗反射的功能。
而为了达到稳定浅沟渠隔离结构的终点侦测(End PointDetecting)的效果，需提高基底反射率，故搭配罩幕层104与介电抗反射涂布层106的结构，例如控制罩幕层104或是罩幕层104与介电抗反射涂布层106的厚度在一固定范围内；举例来说，如果光学终点侦测系统(Optical End Point Detection System)所使用的侦测光波长为637奈米时，罩幕层104的厚度需在1200～1800埃之间，且较佳范围为1200～1600埃之间；介电抗反射涂布层106的厚度则例如是在450～1050埃之间。因此依照上述结构可以改善终点侦测的可靠度(Reliability)，使得光学终点侦测系统所使用的光源可以产生具有最大的反射光信号。
接着，请参照图1B，以光阻层112为罩幕对其下层的顶盖氧化层108、介电抗反射涂布层106、罩幕层104与垫氧化层102进行蚀刻，并持续蚀刻至基底100以形成一沟渠114。蚀刻的方法例如使用非等向性蚀刻制作工艺。然后去除此光阻层112。
接着，请参照图1C，于沟渠114的表面形成一衬氧化层(LinerOxide)116。然后于基底100上形成一层绝缘层118并填满沟渠114，此绝缘层118的材质例如是氧化硅，其形成方法例如是高密度等离子体化学气相沉积法(High Density Plasma CVD)。
然后，请参照图1D，用罩幕层104作为研磨终点，利用化学机械研磨法去除罩幕层104上的绝缘层118、介电抗反射涂布层106与氧化层108，且化学机械研磨制作工艺中使用一光学终点侦测系统作终点侦测。由于罩幕层104与介电抗反射涂布层106的厚度被控制在一固定范围内，因此在作研磨终点侦测时，可以使得光学终点侦测系统所使用的光源可以产生具有最大的反射光信号，故提高了基底100的反射率，以达到稳定浅沟渠隔离结构的终点侦测的效果，所以可以改善终点侦测的可靠度。化学机械研磨制作工艺后，绝缘层118a只存在于沟渠114中，而作为研磨终点的罩幕层104也会变成较原本厚度薄的罩幕层104a。
最后，请参照图1E，去除罩幕层104a，当罩幕层104a的材质例如是氮化硅时，移除罩幕层104a的方法例如使用热磷酸溶液。随后移除垫氧化层102，以形成浅沟渠隔离结构120，其去除方法例如以氢氟酸(HF)浸蚀。
为了验证本发明的方法可确实提高反射率，请参照图2A所示仿真图1A至图1E的方法中进行终点侦测时的基底反射率；以及图2B所示仿真公知罩幕层与介电抗反射涂布层的结构以进行终点侦测时的基底反射率。
请参照图2A，当光学终点侦测系统所使用的侦测光波长为637奈米，罩幕层104的厚度在1200～1800埃之间，而介电抗反射涂布层106的厚度则在450～1050埃之间时，进行终点侦测而得到的基底100反射率与侦测厚度的关系如图2A所示，其反射率的振幅(Amplitude)约为0.25。
然后，请参照图2B，依照公知罩幕层与介电抗反射涂布层的结构，进行终点侦测而得到的基底反射率与侦测厚度的关系，如图2B所示，其反射率的振幅约为0.175。因此可明显得知本发明较公知方法于进行终点侦测时能得到较高的基底反射率的振幅。
因此本发明的特征在于搭配罩幕层与抗反射层的结构，以提高基底反射率，进而达到浅沟渠隔离结构的终点侦测(End Point Detecting)的稳定效果，所以可以改善终点侦测的可靠度(Reliability)。
虽然本发明已以一较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许之更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书为准。
权利要求
1.一种浅沟渠隔离结构的制造方法，其特征在于其步骤包括提供一基底；于该基底上形成一垫氧化层；于该垫氧化层上形成一罩幕层；于该罩幕层上形成一介电抗反射涂布层；于该介电抗反射涂布层上形成一顶盖氧化层；于该顶盖氧化层上形成一图案化光阻层；以该图案化光阻层为罩幕，对该顶盖氧化层、该介电抗反射涂布层、该罩幕层与该垫氧化层进行蚀刻，并持续蚀刻至该基底内，以形成一沟渠；去除该图案化光阻层；于该沟渠的表面形成一衬氧化层；于该基底上形成一绝缘层并填满该沟渠；以该罩幕层作为研磨终点，利用一化学机械研磨制作工艺去除该罩幕层上的部分该绝缘层、该介电抗反射涂布层与该顶盖氧化层，其中，该化学机械研磨制作工艺中使用一光学终点侦测系统作终点侦测；去除该罩幕层；移除该垫氧化层，其中，该罩幕层的厚度被控制在一第一固定范围，且该介电抗反射涂布层的厚度被控制在一第二固定范围，使得该光学终点侦测系统所使用的一光源可以产生具有最大的反射光信号。
2.如权利要求1所述的浅沟渠隔离结构的制造方法，其特征在于其中该罩幕层的材质包括氮化硅。
3.如权利要求2所述的浅沟渠隔离结构的制造方法，其特征在于其中该光学终点侦测系统所使用的该光源的波长为637奈米。
4.如权利要求3所述的浅沟渠隔离结构的制造方法，其特征在于其中该罩幕层的该第一固定范围的厚度在1200～1800埃之间。
5.如权利要求3所述的浅沟渠隔离结构的制造方法，其特征在于其中该罩幕层的该第一固定范围的厚度在1200～1600埃之间。
6.如权利要求3所述的浅沟渠隔离结构的制造方法，其特征在于其中该介电抗反射涂布层的该第二固定范围在450～1050埃之间。
7.如权利要求1所述的浅沟渠隔离结构的制造方法，其特征在于其中形成该绝缘层的方法包括高密度等离子体化学气相沉积法。
8.如权利要求1所述的浅沟渠隔离结构的制造方法，其特征在于其中去除该罩幕层的方法使用热磷酸溶液。
9.如权利要求1所述的浅沟渠隔离结构的制造方法，其特征在于其中移除该垫氧化层的方法以氢氟酸浸蚀。
10.一种浅沟渠隔离结构的制造方法，其特征在于其步骤包括提供一基底；于该基底上形成一垫氧化层；于该垫氧化层上形成一罩幕层；于该罩幕层上形成一介电抗反射涂布层；于该介电抗反射涂布层上形成一顶盖氧化层；于该顶盖氧化层上形成一图案化光阻层；以该图案化光阻层为罩幕，对该顶盖氧化层、该介电抗反射涂布层、该罩幕层与该垫氧化层进行蚀刻，并持续蚀刻至该基底内，以形成一沟渠；去除该图案化光阻层；于该沟渠的表面形成一衬氧化层；于该基底上形成一绝缘层并填满该沟渠；以该罩幕层作为研磨终点，利用一化学机械研磨制作工艺去除该罩幕层上的部分该绝缘层、该介电抗反射涂布层与该顶盖氧化层，其中，该化学机械研磨制作工艺中使用一光学终点侦测系统作终点侦测；去除该罩幕层；移除该垫氧化层，其中，该罩幕层的厚度被控制在一固定范围，使得该光学终点侦测系统所使用的一光源可以产生具有最大的反射光信号。
11.如权利要求10所述的浅沟渠隔离结构的制造方法，其特征在于其中该罩幕层的材质包括氮化硅。
12.如权利要求11所述的浅沟渠隔离结构的制造方法，其特征在于其中该光学终点侦测系统所使用的该光源的波长为为637奈米。
13.如权利要求12所述的浅沟渠隔离结构的制造方法，其特征在于其中该罩幕层的该固定范围的厚度在1200～1800埃之间。
14.如权利要求12所述的浅沟渠隔离结构的制造方法，其特征在于其中该罩幕层的该固定范围的厚度在1200～1600埃之间。
15.如权利要求12所述的浅沟渠隔离结构的制造方法，其特征在于其中该介电抗反射涂布层的厚度在450～1050埃之间。
16.如权利要求10所述的浅沟渠隔离结构的制造方法，其特征在于其中形成该绝缘层的方法包括高密度等离子体化学气相沉积法。
17.如权利要求10所述的浅沟渠隔离结构的制造方法，其特征在于其中去除该罩幕层的方法使用热磷酸溶液。
18.如权利要求10所述的浅沟渠隔离结构的制造方法，其特征在于其中移除该垫氧化层的方法以氢氟酸浸蚀。
全文摘要
一种浅沟渠隔离结构的制造方法，于一基底上依序形成垫氧化层、罩幕层、介电抗反射涂布层与顶盖氧化层，然后于基底中形成一沟渠。接着，再于沟渠表面形成衬氧化层，且于基底上形成绝缘层并填满沟渠。随后以罩幕层作为研磨终点，以使用光学终点侦测系统作终点侦测的化学机械研磨制作工艺去除罩幕层上的绝缘层、介电抗反射涂布层与顶盖氧化层，其中罩幕层的厚度控制在第一固定范围，且介电抗反射涂布层的厚度控制在第二固定范围，使得光学终点侦测系统所使用的光源可以产生具有最大的反射光信号。然后再去除罩幕层与垫氧化层。
文档编号H01L21/76GK1464545SQ0212306
公开日2003年12月31日 申请日期2002年6月11日 优先权日2002年6月11日
发明者刘裕腾, 黄启东 申请人:旺宏电子股份有限公司