专利名称：能改善漏电流与崩溃的浅沟渠隔离结构工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种浅沟渠隔离工艺，特别涉及一种能改善漏电流与崩溃的浅沟渠隔离结构工艺。
背景技术：
集成电路经过数十年的发展，人们已经可以在面积只有2～3平方公分大小的芯片上，放进数以千计的晶体管，利用体积这样微小，但功能日益强大的IC，形成无数与人类生活息息相关的多种电气产品、计算机及电子装置等，但当组件尺寸愈作愈小，单位面积上的晶体管积集度愈来愈高的情况下，如何使晶体管间妥善隔离，以避免漏电流与短路，成为一重要的工艺课题，传统的隔离方式是采用场氧化层(Field Oxide)来将晶体管彼此间隔离，但是场氧化层本身具有鸟嘴效应(bird’s beak)现象，与大面积等问题，在工艺推进0.25微米以下将触发工艺上的瓶颈，因此0.25微米以下的电路制作，多采能够适合高晶体管积集程度的浅沟渠隔离(Shallow trench isolation)方式来将晶体管间隔离。
浅沟渠隔离，能够有效地除去场氧化层的水平成长，场掺质离子的水平扩散与小尺寸场氧化层的薄化效应，是一理想的可缩小化隔离技术，但是浅沟渠隔离结构主要通过刻蚀来形成沟渠结构，因此刻蚀性损坏，将可能并发漏电现象，而浅沟渠隔离的结构边缘的尖锐度，将产生断皮现象，导致局部电场使边缘的晶体管提早引发，而产生崩溃等问题。
因此本发明针对上述的需求提出一种能改善漏电流与崩溃的浅沟渠隔离结构工艺，来解决上述的问题。
发明内容
本发明的主要目的，在于提供一种能改善漏电流与崩溃的浅沟渠隔离结构工艺，它是利用在浅沟渠内形成一垫氧化层，以消除形成浅沟渠结构时，因刻蚀对半导体基底所造成的损伤，并使浅沟渠隔离结构边缘圆化，以降低该处所可能引发的局部电场，并进而避免浅沟渠结构的边缘效应所诱发的漏电与崩溃问题，以此改进组件的特性及电性品质。
本发明的另一目的，在于提供一种能改善漏电流与崩溃的浅沟渠隔离结构工艺，其是利用在浅沟渠内形成具较佳绝缘性的氧-氮-氧化物层，以提高对晶体管的隔离成效，并避免后续移除硬式掩膜层所产生的断皮的微小凹陷。
为达上述的目的，本发明提供一种能改善漏电流与崩溃的浅沟渠隔离结构工艺，首先提供一半导体基底；在半导体基底上依次形成一垫氧化层、一氮化硅层与一图案化光阻层；以图案化光阻层为掩膜，刻蚀氮化硅层、垫氧化层及半导体基底，以形成多个浅沟渠，然后移除图案化光阻层；在浅沟渠隔离结构表面形成一衬氧化层，而后移除衬氧化层，在浅沟渠表面形成一氧-氮-氧化物层；最后在基底表面形成一填满浅沟渠的氧化物层，然后，移除基底表面多余的氧化物层、氮化硅层与垫氧化层，以完成浅沟渠隔离结构。
本发明在无改变原沟渠隔离结构设计的尺寸的前提下，提出一种利用衬氧化层修补刻蚀损伤并圆化浅沟渠的边缘，而后移除此一衬氧化层，转而形成一具较佳绝缘效果的氧-氮-氧层来作为衬底层，以解决通常工艺因刻蚀性损坏可能产生漏电流的问题与断皮现象所引起的的不寻常漏电，藉此增加产品的特性及电性品质，以提升产品的良率。
以下结合较佳实施例及附图进一步说明本发明的结构特征及其有益效果。
图1至图8是为本发明的浅沟渠隔离工艺的各步骤构造剖面示意图。
标号说明10基底12垫氧化层14氮化硅层16图案化光阻层18浅沟渠20衬氧化层22氧-氮-氧化物层24氧化物层26浅沟渠隔离结构具体实施方式
本发明是为一种能改善漏电流与崩溃的浅沟渠隔离结构工艺，图1至图8为本发明的一较佳实施例的各步骤构造剖视图。
首先，如图1所示，首先提供一半导体基底10，接着在半导体基底10上形成一包括一垫氧化层与一氮化硅层的硬式掩膜层，其工艺方式为依次在半导体基底10上沉积一垫氧化层12，一氮化硅层14，再形成一图案化光阻层16在氮化硅层14上，其中垫氧化层12可为二氧化硅。接着以图案化光阻层16为掩膜，利用干式刻蚀工艺刻蚀氮化硅层14、垫氧化层12与半导体基底10，以在半导体基底10中形成多个浅沟渠18，并定义出主动区域，然后移除图案化光阻层16，形成如图2所示的结构。
为修补因干式刻蚀对浅沟渠18表面所造成的刻蚀性损坏并使浅沟渠隔离结构边缘圆化，对半导体基底10进行一高温氧化工艺，以在浅沟渠18表面形成一材质为二氧化硅的衬氧化层(liner oxide)20，如图3所示，然后将衬氧化层20移除，形成如图4所示的结构。
然后，为获得较佳的隔离效果，利用一氧化氮或一氧化二氮的气氛对半导体基底10进行一回火工艺，以在浅沟渠18表面形成一氧-氮-氧化物层22，形成如图5所示的结构，再利用高密度等离子化学气相沉积系统(HDP)，在半导体基底10表面沉基一氧化物层24，直至氧化物层填满浅沟渠18为止，形成如图6所示的结构。
请参阅图7，去除半导体基底10表面多余的氧化物层24、氮化硅层14与垫氧化层12，以形成浅沟渠隔离结构26，其中去除氧化物层24、氮化硅层14与垫氧化层12的方法，可先以氮化硅层14为研磨终点，利用化学机械研磨(CMP)方式对氧化物层24进行研磨，形成如图7所示的结构，最后，再利用湿式刻蚀将硬式掩膜层移除，以形成浅沟渠隔离结构，如图8所示，此时因为先前已使浅沟渠隔离结构边缘圆化，且又有氧-氮-氧化物层22作为一较佳的绝缘衬底，将能够有效地避免断皮(Divot)现象的产生。
接着可在半导体基底10上继续制作集成电路各组件的后续半导体工艺，以形成一具有栅极、源极与漏极等半导体组件的结构。
以上所述的实施例仅为了说明本发明的技术思想及特点，其目的在使本领域的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本专利的范围并不仅局限于上述具体实施例，即凡依本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍涵盖在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种能改善漏电流与崩溃的浅沟渠隔离结构工艺，包括下列步骤提供一半导体基底；在该半导体基底上依次形成一垫氧化层、一氮化硅层与一图案化光阻层；以该图案化光阻为掩膜，刻蚀该氮化硅层、该垫氧化层及该半导体基底，以形成多个浅沟渠，而后移除该图案化光阻层；对该半导体基底进行一高温氧化工艺，以在该浅沟渠表面形成一衬氧化层，而后移除该衬氧化层；在该浅沟渠表面形成一氧-氮-氧化物层；以及在该半导体基底表面形成一氧化物层，使其填满该浅沟渠，而后去除该半导体基底表面多余的该氧化物层与该氮化硅层，以形成沟渠式隔离组件。
2.根据权利要求1所述的能改善漏电流与崩溃的浅沟渠隔离结构工艺，其特征在于所述氧-氮-氧化物层是以氧化氮或一氧化二氮的气氛对该基底进行一回火工艺所形成。
3.根据权利要求1所述的能改善漏电流与崩溃的浅沟渠隔离结构工艺，其特征在于所述氧化物层是利用高密度等离子化学气相沉积系统(HDP)所制得。
4.根据权利要求1所述的能改善漏电流与崩溃的浅沟渠隔离结构工艺，其特征在于所述刻蚀方法可为干式刻蚀。
5.根据权利要求1所述的能改善漏电流与崩溃的浅沟渠隔离结构工艺，其特征在于所述衬氧化层的材质为二氧化硅。
全文摘要
本发明提供一种能改善漏电流与崩溃的浅沟渠隔离结构工艺，它是对已完成浅沟渠刻蚀工艺的半导体基底进行高温氧化，以形成一衬氧化层，来修补浅沟渠刻蚀时的损伤，随后移除衬氧化层，而以氧化氮或一氧化二氮作为气氛的回火工艺，在浅沟渠表面形成具较佳绝缘功效的氧－氮－氧化物层，接着沉积一填满浅沟渠的氧化物层，而避免通常的浅沟渠结构具有漏电流与崩溃等问题。
文档编号H01L21/70GK1787204SQ200410089399
公开日2006年6月14日 申请日期2004年12月10日 优先权日2004年12月10日
发明者林大野 申请人:上海宏力半导体制造有限公司