專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用SOI襯底的半導(dǎo)體器件及其制造方法，尤其涉及一種具有吸除區(qū)的半導(dǎo)體器件及其制造方法，該吸除區(qū)吸收諸如重金屬等污染物。
背景技術(shù)：
使用SOI(絕緣體上硅)襯底的半導(dǎo)體器件被考慮用到低能耗LSIs上，因?yàn)榧词故鞘褂玫蛪弘娫此材芨咚俟ぷ?，其中該襯底是經(jīng)由層壓絕緣膜在其上形成了半導(dǎo)體活性層的半導(dǎo)體晶片。在使用這種SOI襯底的半導(dǎo)體器件中，半導(dǎo)體活性層的厚度很薄，例如，10微米量級(jí)，半導(dǎo)體活性層的整個(gè)區(qū)域無(wú)缺陷，且在半導(dǎo)體活性層下面有層壓絕緣膜。在這種結(jié)構(gòu)中，由于制造過(guò)程中的污染物(比如重金屬)不會(huì)由半導(dǎo)體活性層獲取(吸收；吸除)，且層壓絕緣膜防止污染物通過(guò)，因此襯底后表面(SOI襯底中的半導(dǎo)體晶片的后表面)不能像普通晶片一樣用作吸除部位(晶體缺陷，應(yīng)變層，應(yīng)力場(chǎng))。于是，污染物會(huì)保留在層壓氧化膜上的半導(dǎo)體活性層中，從而，在形成在SOI襯底上的元件中出現(xiàn)漏電流、使柵極氧化膜的薄膜質(zhì)量退化等等問(wèn)題可能影響形成在SOI襯底上的器件。特別地，形成在SOI襯底上的元件比形成在普通晶片上的元件具有更低的柵極氧化膜Qbd(擊穿電荷)。因此，在使用SOI襯底的半導(dǎo)體器件中，需要有效地吸除污染物并提高元件的可靠性。應(yīng)這種需求，披露了一種使用SOI襯底的半導(dǎo)體器件，其中吸除區(qū)形成在器件隔離區(qū)中(參見(jiàn)日本專利公開(kāi)No.H11-297703)。
在日本專利公開(kāi)No.H11-297703中所述的半導(dǎo)體器件中，吸除區(qū)如下形成。首先，提供SOI襯底101，該襯底是其上經(jīng)由層壓絕緣膜101b形成了半導(dǎo)體活性層101c(p型或n型)的半導(dǎo)體晶片101a。半導(dǎo)體活性層101c由到達(dá)層壓絕緣膜101b的隔離溝槽112分成多個(gè)島(island)，且隔離溝槽112經(jīng)由氧化膜且被填埋以多晶硅(參見(jiàn)圖3A)。其次，氧化膜102形成在SOI襯底101上，氮化膜103形成在氧化膜102上，光刻膠104涂覆在氮化膜103上，且器件隔離區(qū)113上的氮化膜103和光刻膠104通過(guò)圖案化和蝕刻而被去除(參見(jiàn)圖3B)。此后，通過(guò)使用光刻膠104和氮化膜103作為掩膜使氧原子或Si原子離子化，而在氧化膜102下面的器件隔離區(qū)113中執(zhí)行離子注入(參見(jiàn)圖3C)。隨后，在除去光刻膠104后，通過(guò)熱氧化工藝在器件隔離區(qū)113中形成LOCOS(局部硅氧化)氧化膜109以除去氮化膜103和氧化膜102(參見(jiàn)圖3D)。如果離子注入材料是氧原子，那么器件隔離區(qū)中，一部分氧原子通過(guò)熱氧化工藝或隨后的熱處理而沉積的區(qū)域成為吸除區(qū)108(吸除部位)。通過(guò)這種方式，能夠通過(guò)形成在器件隔離區(qū)113的LOCOS氧化膜109下面的吸除區(qū)108來(lái)吸除半導(dǎo)體器件形成過(guò)程中引入的污染物，比如重金屬。
不過(guò)，由于日本專利公開(kāi)No.H11-297703中描述的半導(dǎo)體器件的制造方法需要氧原子或Si原子的離子注入步驟以便形成吸除區(qū)，因此制造方法可能會(huì)繁冗。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的第一方面中，半導(dǎo)體器件的特征在于，包括SOI襯底，該襯底是其上經(jīng)由層壓絕緣膜形成了半導(dǎo)體活性層的半導(dǎo)體晶片；布置在半導(dǎo)體活性層上且在器件隔離區(qū)中的絕緣膜，該器件隔離區(qū)包圍SOI襯底的元件形成區(qū)，并且所述絕緣膜具有多個(gè)網(wǎng)狀或線狀的開(kāi)口；鄰近開(kāi)口布置在半導(dǎo)體活性層中的吸除區(qū)。
在本發(fā)明的第二方面中，半導(dǎo)體器件的特征在于，包括半導(dǎo)體活性層；LOCOS氧化膜，該氧化膜形成在處于半導(dǎo)體活性層上且限定元件形成區(qū)的器件隔離區(qū)中，且具有多個(gè)開(kāi)口；以及對(duì)應(yīng)于開(kāi)口形成在LOCOS氧化膜下面的半導(dǎo)體活性層中的吸除區(qū)。
在本發(fā)明的第三方面中，半導(dǎo)體器件制造方法的特征在于包括以下步驟在SOI襯底上形成氧化硅膜和氮化硅膜，該襯底是其上經(jīng)由層壓絕緣膜形成了半導(dǎo)體活性層的半導(dǎo)體晶片；以覆蓋SOI襯底的元件形成區(qū)的整個(gè)表面的方式，在氮化硅膜上且在器件隔離區(qū)中形成了網(wǎng)狀或線狀的光刻膠；利用光刻膠作為掩膜，至少蝕刻氧化硅膜和氮化硅膜，直到露出半導(dǎo)體活性層；以及除去光刻膠后，利用氮化硅膜作為掩膜，通過(guò)熱氧化工藝形成LOCOS氧化膜，該LOCOS氧化膜具有多個(gè)網(wǎng)狀或線狀的開(kāi)口以便在器件隔離區(qū)中形成吸除區(qū)。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供高度可靠的器件，該器件能有效地吸收污染物(比如重金屬)而無(wú)需在SOI襯底中新增加專門(mén)的步驟。


圖1A、1B分別是部分截面圖和部分平面圖，示意性地示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)。
圖2A至2H是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的部分步驟截面圖；圖3A至3D是示意性地示出相關(guān)技術(shù)例子的半導(dǎo)體器件的制造方法的部分步驟截面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，參考

根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件。圖1A、1B分別是部分截面圖和部分平面圖，示意性地示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)。
半導(dǎo)體器件，即其中SOI襯底1具有吸除區(qū)6的半導(dǎo)體器件，包括SOI襯底1、LOCOS氧化膜5、吸除區(qū)6、隔離溝槽7、器件隔離區(qū)8、以及元件形成區(qū)9。為了清楚起見(jiàn)，圖1示出半導(dǎo)體器件的中間部分。
SOI襯底1是這樣的襯底該襯底是其上經(jīng)由層壓絕緣膜1b形成了半導(dǎo)體活性層1c的半導(dǎo)體晶片。該半導(dǎo)體活性層1c由p型或n型單晶硅制成且以后會(huì)成為p型或n型阱區(qū)。LOCOS氧化膜5是通過(guò)LOCOS工藝形成在半導(dǎo)體活性層1c上并形成在器件隔離區(qū)8中的氧化硅膜(絕緣膜)。從平面方向看，LOCOS氧化膜5形成網(wǎng)眼狀并具有成形為網(wǎng)狀(島狀)的多個(gè)開(kāi)口5a。從平面方向看，吸除區(qū)6，即用于吸除諸如重金屬等污染物的區(qū)域設(shè)置在器件隔離區(qū)8的LOCOS氧化膜5的開(kāi)口5a內(nèi)及附近，并且從平面方向看，設(shè)置在鄰近開(kāi)口5a的半導(dǎo)體活性層1c中，所述吸除區(qū)6還包括鄰近開(kāi)口5a的在LOCOS氧化膜5下面的半導(dǎo)體活性層1c。隔離溝槽7是用于隔離鄰近的元件形成區(qū)的溝槽，并形成在半導(dǎo)體活性層1c中，并具有到達(dá)絕緣膜1b的深度。氧化硅膜7a形成在隔離溝槽7的內(nèi)壁面上，其中埋有多晶硅7b。從平面方向看，器件隔離區(qū)8，即用于隔離鄰近的元件形成區(qū)的區(qū)域，布置在由隔離溝槽7包圍的區(qū)域的元件形成區(qū)周?chē)▽⒁蔀長(zhǎng)OCOS氧化膜5的開(kāi)口5a的區(qū)域。從平面方向看，元件形成區(qū)9，即用于形成元件的區(qū)域，由器件隔離區(qū)8環(huán)繞，并且不包括將要成為L(zhǎng)OCOS氧化膜5的開(kāi)口5a的區(qū)域。
下面，參考

根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法。圖2A-2H是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的部分步驟截面圖。
首先，提供一種SOI襯底1，該襯底是其上經(jīng)由層壓絕緣膜1b形成了半導(dǎo)體活性層1c的半導(dǎo)體晶片1a(參見(jiàn)圖2A)。
其次，在半導(dǎo)體活性層1c上形成氧化硅膜2，在氧化硅膜2上形成氮化硅膜3，將光刻膠4涂覆在氮化硅膜3上，且利用光刻工藝使光刻膠4圖案化成預(yù)定形狀(參見(jiàn)圖2B)。這里，光刻膠4形成在以后將要成為元件形成區(qū)9和LOCOS氧化膜的開(kāi)口(圖2D中的5a)的區(qū)域上。
然后，利用光刻膠4作為蝕刻掩膜，通過(guò)干法蝕刻工藝除去氮化硅膜3和氧化硅膜2(以及半導(dǎo)體活性層1c的一部分)直到露出半導(dǎo)體活性層1c(參見(jiàn)圖2C)。優(yōu)選的是，根據(jù)LOCOS氧化膜的上升估計(jì)量除去一部分半導(dǎo)體活性層1c，以便構(gòu)造平面LOCOS結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中LOCOS氧化膜(圖2D中的5)的表面與半導(dǎo)體活性層1c的表面變成在同一水平面。
然后，除去光刻膠(圖2C中的4)以后，利用氮化硅膜3作為掩膜，通過(guò)熱氧化工藝在器件隔離區(qū)8中形成LOCOS氧化膜5，此后，除去通過(guò)熱氧化工藝在氮化硅膜3上形成的氧化膜(未示出)、氮化硅膜(圖2C中的3)、以及氧化硅膜(圖2C中的2)。從而，形成了具有多個(gè)開(kāi)口5a的LOCOS氧化膜5，并在半導(dǎo)體活性層1c中鄰近開(kāi)口5a形成了吸除區(qū)6。
然后，在半導(dǎo)體活性層1c和LOCOS氧化膜5上形成氧化硅膜12，在氧化硅膜12上形成氮化硅膜13，將光刻膠14涂覆在氮化硅膜13上，并使光刻膠14圖案化成預(yù)定形狀(參見(jiàn)圖2E)。這里，光刻膠14形成在除了以后將要成為隔離溝槽(圖2F中的7)的區(qū)域以外的LOCOS氧化膜5上，并成形為網(wǎng)狀(島狀)。
然后，利用光刻膠14作為蝕刻掩膜，通過(guò)干法蝕刻工藝除去氮化硅膜13、氧化硅膜12、LOCOS氧化膜5、以及半導(dǎo)體活性層1c，直到露出層壓絕緣膜1b(參見(jiàn)圖2F)。這里，通過(guò)除去LOCOS氧化膜5和半導(dǎo)體活性層1c而形成隔離溝槽7。
然后，除去光刻膠4以后，通過(guò)熱氧化工藝在隔離溝槽7的內(nèi)壁面上形成氧化硅膜7a(參見(jiàn)圖2G)。
然后，通過(guò)CVD工藝在隔離溝槽(圖2G中的7；氧化硅膜7a)中埋入多晶硅7b后，利用氮化硅膜(圖2G中的13)作為止刻層(stopper)，通過(guò)CMP工藝平坦化該溝槽以除去氮化硅膜(圖2G中的13)和氧化硅膜(圖2G中的12)(參見(jiàn)圖2H)。此后，將在元件形成區(qū)9中形成元件，并且更進(jìn)一步將形成配線(未示出)。這里，通過(guò)CMP工藝除去多余的多晶硅7b，不過(guò)，多余的多晶硅7b可以利用干法蝕刻工藝通過(guò)背面蝕刻方法而被去除。
當(dāng)從平面方向看處于圖2D所示狀態(tài)的半導(dǎo)體器件時(shí)，形成在器件隔離區(qū)8中的LOCOS氧化膜5具有大量的開(kāi)口5a，這些開(kāi)口在SOI襯底1上成網(wǎng)狀(島狀)。大量的凹陷以網(wǎng)眼形狀形成在SOI襯底上(在半導(dǎo)體活性層1c上)，并被熱氧化。由于半導(dǎo)體活性層1c(硅)中由熱氧化工藝附隨產(chǎn)生的應(yīng)力作用，在半導(dǎo)體活性層1c中鄰近半導(dǎo)體活性層1c與LOCOS氧化膜5之間的界面的Si晶格中出現(xiàn)了應(yīng)變。尤其是，由于在SOI襯底1上的LOCOS氧化膜5中存在大量的開(kāi)口5a，因此在每個(gè)開(kāi)口5a的中心附近(從平面方向看)晶格的應(yīng)力變大，從而在半導(dǎo)體活性層1c中的吸除區(qū)6中產(chǎn)生了大量的晶體缺陷。由于晶體缺陷的影響，能吸收由重金屬組成的污染物。吸除區(qū)6的形成不會(huì)增加制造程序，因?yàn)樗恍枰x子注入步驟。
(第二實(shí)施例)在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，LOCOS氧化膜5的開(kāi)口5a的形狀可以是L形、T形、十字形、任意多邊形或線形。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件包括SOI襯底；布置在所述SOI襯底的半導(dǎo)體活性層上的器件隔離區(qū)中的絕緣膜，該器件隔離區(qū)包圍所述SOI襯底的元件形成區(qū)，所述絕緣膜具有多個(gè)網(wǎng)狀或線狀的開(kāi)口；以及鄰近所述開(kāi)口設(shè)置在所述半導(dǎo)體活性層中的吸除區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，還包括隔離溝槽，所述隔離溝槽將每個(gè)所述元件形成區(qū)域的所述半導(dǎo)體活性層分成多個(gè)島，且所述隔離溝槽穿透所述器件隔離區(qū)中的所述絕緣膜和所述半導(dǎo)體活性層，直到到達(dá)所述層壓絕緣膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中具有開(kāi)口的所述絕緣膜是LOCOS氧化膜。
4.一種半導(dǎo)體器件，包括半導(dǎo)體活性層；LOCOS氧化膜，該氧化膜形成在處于所述半導(dǎo)體活性層上且限定元件形成區(qū)的器件隔離區(qū)中，且具有多個(gè)開(kāi)口；以及對(duì)應(yīng)于所述開(kāi)口形成在所述LOCOS氧化膜下面的所述半導(dǎo)體活性層中的吸除區(qū)。
5.一種半導(dǎo)體器件制造方法，包括在SOI襯底上形成氧化硅膜和氮化硅膜；在所述氮化硅膜上形成網(wǎng)狀或線狀的光刻膠，其覆蓋所述SOI襯底的元件形成區(qū)的整個(gè)表面并形成在器件隔離區(qū)中；利用所述光刻膠作為蝕刻掩膜，蝕刻至少所述氧化硅膜和氮化硅膜，直到露出所述半導(dǎo)體活性層；以及除去所述光刻膠后，利用所述氮化硅膜作為掩膜，通過(guò)熱氧化工藝形成LOCOS氧化膜，所述LOCOS氧化膜具有多個(gè)網(wǎng)狀或線狀的開(kāi)口以便在所述器件隔離區(qū)中形成吸除區(qū)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件制造方法，還包括形成隔離溝槽，所述隔離槽將每個(gè)所述元件形成區(qū)的所述半導(dǎo)體活性層分成多個(gè)島，且所述隔離溝槽穿透所述器件隔離區(qū)中的所述絕緣膜和所述半導(dǎo)體活性層，直到到達(dá)所述層壓絕緣膜。
全文摘要
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件包括SOI襯底，該襯底是其上經(jīng)由層壓絕緣膜形成了半導(dǎo)體活性層的半導(dǎo)體晶片；布置在半導(dǎo)體活性層上的器件隔離區(qū)中的絕緣膜，該器件隔離區(qū)包圍SOI襯底的元件形成區(qū)，并且所述絕緣膜具有多個(gè)網(wǎng)狀或線狀的開(kāi)口；以及鄰近開(kāi)口布置在半導(dǎo)體活性層中的吸除區(qū)。
文檔編號(hào)H01L21/762GK1819218SQ20061000582
公開(kāi)日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2006年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月11日
發(fā)明者松本弘毅 申請(qǐng)人:恩益禧電子股份有限公司