專利名稱：一種淺溝槽的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種形成淺溝槽的方法，尤其涉及一種可以降低淺溝槽形成時的微載(micro-loading)與降低邊角凹陷(corner recess)的淺溝槽形成方法。
在集成電路制作過程中使用淺溝槽隔離(shallow-trench isolation)技術(shù)來隔離元件是一種做法。一般而言，在一半導(dǎo)體底材上使用氮化硅作為遮罩，使用非等向性蝕刻制作過程來形成陡峭的溝槽。接著，以氧化物填滿溝槽以形成淺溝槽隔離元件，其表面是與底材的表面具有同一水平高度。
不幸的是，對于高整合電路而言，在蝕刻淺槽結(jié)構(gòu)時，會有微載的情形產(chǎn)生；如此時間模式的(time-mode)蝕刻導(dǎo)致難以控制淺溝槽結(jié)構(gòu)的深度。在淺溝槽隔離形成之后，邊角凹陷的問題也會導(dǎo)致淺溝槽隔離的劣化。
無論如何，在形成淺溝槽隔離元件時，如何改善其特性，并且降低半導(dǎo)體元件可靠度劣化，是很重要的課題。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種形成溝槽隔離元件的的方法。利用多晶硅層可以避免溝槽隔離元件形成時的微載現(xiàn)象與Kooi效應(yīng)。
本發(fā)明的再一目的在于提供形成溝槽隔離元件的方法；在形成溝槽的襯里層(liner layer)時，多晶硅層的氧化可以避免溝槽的邊角凹陷情形產(chǎn)生。
根據(jù)以上所述的目的，揭示了一種溝槽結(jié)構(gòu)的形成方法，至少包括形成一墊氧化層于一底材上；形成第一多晶硅層于墊氧化層上；形成一氧化層于第一多晶硅層上；形成第二多晶硅層于氧化層上；移除部分第二多晶硅層、氧化層、第一多晶硅層與墊氧化層以暴露出部分底材；及蝕刻第二多晶硅層與部分底材以形成溝槽結(jié)構(gòu)于底材中，并暴露出氧化層。溝槽結(jié)構(gòu)的蝕刻深度藉由第二多晶硅層的被蝕刻的厚度有良好的控制。
在此實施例中，揭示一種溝槽結(jié)構(gòu)的形成方法，至少包括形成一墊氧化層于一底材上；形成第一多晶硅層于墊氧化層上；形成一氧化層于第一多晶硅層上；形成第二多晶硅層于氧化層上；移除部分第二多晶硅層、氧化層、第一多晶硅層與墊氧化層以暴露出部分底材；及蝕刻第二多晶硅層與部分底材以形成溝槽結(jié)構(gòu)于底材中，并暴露出氧化層。溝槽結(jié)構(gòu)的蝕刻深度藉由第二多晶硅層的被蝕刻的厚度有良好的控制。接著，在溝槽結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成襯里層的同時，在第一多晶硅層的側(cè)壁上形成側(cè)壁氧化層，可保護溝槽結(jié)構(gòu)，以避免邊角凹陷。
參照

圖1A，在硅底材10上形成一墊氧化層20，一多晶硅層30、氧化層40與另一多晶硅層50依序在其上形成。在多晶硅層50上形成一經(jīng)圖案移轉(zhuǎn)、定義溝槽隔離的光阻層60。
蝕刻多晶硅層50、氧化層40、多晶硅層30與墊氧化層20以暴露出硅底材10的部分表面；然后移除光阻層60，如圖1B所示。
本發(fā)明的關(guān)鍵步驟之一，蝕刻暴露的硅底材10的表面以在硅底材10中形成溝槽；硅底材10的蝕刻由同時蝕刻的多晶硅層50所控制，并且蝕刻停止于氧化層40。再者，多晶硅層50與硅底材10的同時蝕刻可以避免溝槽形成時的微載(micro-loading)情形。如此，溝槽的深度由多晶硅層50的厚度所控制，如圖1C所示。
接著，由溝槽的側(cè)壁氧化而形成襯里層70；在襯里層70形成的同時，多晶硅層30的一側(cè)壁氧化層90(side-wall oxide layer)也會形成，如第一D圖所示；因無氮化硅薄層，故于側(cè)壁氧化層90的高溫氧化過程中，不會有Kooieffect的情形。
接著以高密度電漿化學(xué)氣相沉積的氧化硅，伴隨之后的化學(xué)機械研磨方式形成溝槽結(jié)構(gòu)80。之后，以適當(dāng)?shù)姆椒ㄒ瞥趸瘜?0與多晶硅層30，如圖1E所示。
之后，移除墊氧化層20；本發(fā)明的關(guān)鍵步驟之一，在移除墊氧化層20時，側(cè)壁氧化層90可以保護溝槽結(jié)構(gòu)80，以避免邊角凹陷，如圖1F所示。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用以限定本發(fā)明的申請專利范圍；凡其它未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包含在下述的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種溝槽結(jié)構(gòu)的形成方法，該方法至少包括形成一墊氧化層于一底材上；形成第一多晶硅層于該墊氧化層上；形成一氧化層于該第一多晶硅層上；形成第二多晶硅層于該氧化層上；移除部分該第二多晶硅層、該氧化層、該第一多晶硅層與該墊氧化層以暴露出部分該底材；及蝕刻該第二多晶硅層與部分該底材以形成該溝槽結(jié)構(gòu)于該底材中，并暴露出該氧化層。
2.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，還包括形成一襯里層于該溝槽結(jié)構(gòu)的第一側(cè)壁上。
3.如權(quán)利要求2的方法，其特征在于，還包括形成一側(cè)壁氧化層于該第一多晶硅層的第二側(cè)壁上。
4.如權(quán)利要求1的方法，還包括沉積一介電層于該氧化層上，并填入該溝槽結(jié)構(gòu)中；平坦化該介電層與該氧化層；及移除該第一多晶硅層與該墊氧化層。
5.如權(quán)利要求4的方法，其特征在于，上述沉積步驟以高密度電漿化學(xué)氣相沉積法形成。
6.一種溝槽結(jié)構(gòu)的形成方法，該方法至少包括形成一墊氧化層于一硅底材上；形成第一多晶硅層于該墊氧化層上；形成一氧化層于該第一多晶硅層上；形成第二多晶硅層于該氧化層上；移除部分該第二多晶硅層、該氧化層、該第一多晶硅層與該墊氧化層以暴露出部分該硅底材；蝕刻該第二多晶硅層與部分該硅底材以形成該溝槽結(jié)構(gòu)于該硅底材中，并暴露出該氧化層；及同時形成一襯里層于該溝槽結(jié)構(gòu)的一側(cè)壁上與一側(cè)壁氧化層于該第一多晶硅的一側(cè)壁上，該側(cè)壁氧化層用以保護該溝槽結(jié)構(gòu)，以避免邊角凹陷。
7.如權(quán)利要求6的方法，其特征在于，還包括填入一介電層于該溝槽結(jié)構(gòu)中與該氧化層上；及平坦化該介電層與該氧化層。
8.如權(quán)利要求7的方法，其特征在于，上述介電層至少包括一氧化硅層。
9..如權(quán)利要求7的方法，其特征在于，上述介電層至少包括一多晶硅層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種溝槽結(jié)構(gòu)的形成方法，至少包括形成一墊氧化層于一底材上；形成第一多晶硅層于墊氧化層上；形成一氧化層于第一多晶硅層上；形成第二多晶硅層于氧化層上；移除部分第二多晶硅層、氧化層、第一多晶硅層與墊氧化層以暴露出部分底材；及蝕刻第二多晶硅層與部分底材以形成溝槽結(jié)構(gòu)于底材中，并暴露出氧化層。溝槽結(jié)構(gòu)的蝕刻深度藉由第二多晶硅層的被蝕刻的厚度有良好的控制。
文檔編號H01L21/76GK1404128SQ0113266
公開日2003年3月19日 申請日期2001年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月6日
發(fā)明者賴二琨, 陳昕輝, 黃宇萍 申請人:旺宏電子股份有限公司