專利名稱：：用于半導(dǎo)體集成電路基板的隔離結(jié)構(gòu)及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及半導(dǎo)體芯片制作，且具體地涉及制作結(jié)構(gòu)以電學(xué)隔離形成于半導(dǎo)體芯片上的有源或無源裝置的方法。
背景技術(shù)：
：在半導(dǎo)體集成電路(IC)芯片的制作中，通常需要電學(xué)隔離形成于芯片表面上的裝置。各種方法可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。一種方法是使用公知的LOCOS(硅局部氧化)工藝，其中使用較硬材料例如氮化硅在芯片表面上形成掩模并在掩模的開口內(nèi)熱生長厚的氧化物層。另一種方法是在硅內(nèi)蝕刻形成槽且隨后使用例如氧化硅的介質(zhì)材料填充該槽。期望在工藝早期形成這些隔離結(jié)構(gòu)，因?yàn)楦綦x結(jié)構(gòu)也可以用作摻雜劑橫向擴(kuò)散的阻擋層或停止層，由此實(shí)現(xiàn)在芯片表面上更致密堆積的裝置總體。簡言之，介質(zhì)填充槽可以用作擴(kuò)散停止層以及電學(xué)隔離結(jié)構(gòu)。在工藝早期形成介質(zhì)填充槽的問題在于，通常包括蝕刻和清洗的后續(xù)工藝步驟會蝕刻或侵蝕槽內(nèi)的介質(zhì)材料。這會削弱槽作為隔離結(jié)構(gòu)的價(jià)值并會在芯片的頂面內(nèi)形成凹坑，使得進(jìn)一步工藝更加困難。該問題示于圖1A-1C。在圖1A,槽101已經(jīng)蝕刻形成于半導(dǎo)體基板100內(nèi)。在圖1B，槽101已經(jīng)填充有介質(zhì)材料102且頂面已經(jīng)平坦化(例如通過化學(xué)機(jī)械拋光)以形成隔離結(jié)構(gòu)。圖1C示出進(jìn)一步工藝之后的隔離結(jié)構(gòu)，部分介質(zhì)材料102被除去或侵蝕從而形成凹陷或間隙103于結(jié)構(gòu)頂面。在正常半導(dǎo)體工藝中耐蝕刻的介質(zhì)材料(例如氮化硅)趨于為硬、脆及高應(yīng)力材料。這些材料沉積于槽內(nèi)時(shí)趨于破裂。第二個(gè)問題源于芯片通常劃分為兩個(gè)常規(guī)區(qū)域?qū)拸V的"場"區(qū)(fieldarea)和更致密堆積的裝置區(qū)域，有時(shí)稱之為"有源"區(qū)。優(yōu)選地在有源區(qū)內(nèi)形成較窄的深槽以維持緊密堆積密度以及在場區(qū)內(nèi)形成較寬槽以隔開更大距離的裝置。在填充槽時(shí)產(chǎn)生問題。窄槽可被填充而寬槽難以填充。備選地，使用許多窄槽來覆蓋場區(qū)內(nèi)的大距離會使芯片拓樸變得復(fù)雜。相應(yīng)地，期望發(fā)展一種形成介質(zhì)填充隔離結(jié)構(gòu)的柔性的適應(yīng)性技術(shù)，其避免在后續(xù)工藝中介質(zhì)填充材料的侵蝕。還期望實(shí)現(xiàn)在芯片的場區(qū)和有源區(qū)內(nèi)分別形成較寬和較窄結(jié)構(gòu)。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明，通過使用"介質(zhì)填充物"來填充半導(dǎo)體基板內(nèi)的槽而形成隔離結(jié)構(gòu)。該介質(zhì)填充物包括第一介質(zhì)材料和第二介質(zhì)材料。該第一介質(zhì)材料位于槽的下部；該第二介質(zhì)材料位于槽的上部，該下部在垂直尺度通常大于該上部。第二介質(zhì)材料的表面與基板的表面基本上共平面。該第一和第二介質(zhì)材料在這一點(diǎn)上不同，即，第二介質(zhì)材料不被蝕刻第一介質(zhì)材料的化學(xué)藥品所蝕刻。因此在后續(xù)工藝中，第二介質(zhì)材料在第一介質(zhì)材料上方形成保護(hù)蓋。通常，第一介質(zhì)材料為較軟的低應(yīng)力材料，且第二介質(zhì)材料為較硬的抗蝕刻材料。通過將第二介質(zhì)層厚度值限制為使得在后續(xù)蝕刻工藝中提供保護(hù)但不產(chǎn)生應(yīng)力問題，可以避免破裂問題。備選地，不形成離散蓋，可以使用"分級"介質(zhì)填充該槽，其中該介質(zhì)填充物內(nèi)第二介質(zhì)材料的比例隨著向上靠近槽口而逐漸增大。槽的側(cè)壁可襯有氧化物層，以防止來自介質(zhì)填充物的摻雜劑遷移到半導(dǎo)體基板內(nèi)。在一組實(shí)施例中，第一介質(zhì)材料為氧化硅和硅酸鹽玻璃，為摻雜的或不摻雜的。第二介質(zhì)可以是氮化硅、聚酰亞胺、或者包含少量或不包含氧化硅的任何介質(zhì)材料。該基板也可包括通常由硅局部氧化(LOCOS)工藝形成的場氧化物區(qū)的下部。場氧化物區(qū)的表面也與基板的表面基本上共平面。備選地，保護(hù)蓋可形成于場氧化物上方。在另一組實(shí)施例中，基板包含兩個(gè)隔離結(jié)構(gòu)，第一隔離結(jié)構(gòu)形成于較淺的寬槽內(nèi)，第二隔離結(jié)構(gòu)形成于較窄的深槽內(nèi)。兩個(gè)槽均填充有介質(zhì)填充物，且介質(zhì)填充物的表面與基板的表面基本上共平面。備選地，上述類型的保護(hù)蓋可形成于每個(gè)槽的口部。在又一組實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)場氧化物區(qū)形成于與一個(gè)或多個(gè)槽隔離結(jié)構(gòu)相同的基板內(nèi)。預(yù)定導(dǎo)電類型和摻雜濃度的場摻雜區(qū)可形成于該場氧化物區(qū)下方?？蛇x地，保護(hù)介質(zhì)蓋可形成，其中槽和場氧化物區(qū)與基板表面的平面交接。整個(gè)結(jié)構(gòu)的表面基本上共平面。可以使用化學(xué)回蝕刻、等離子體增強(qiáng)或者反應(yīng)離子蝕刻(RIE)、化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)或其特定組合來平坦化該表面。本發(fā)明還包括制作隔離結(jié)構(gòu)的方法。一種方法包括形成槽于該半導(dǎo)體基板內(nèi)；沉積第一介質(zhì)材料于該槽內(nèi)；除去該第一介質(zhì)材料的一部分，使得該第一介質(zhì)材料的表面位于第一水平，該第一水平低于基板的頂面的第二水平，由此形成凹陷；沉積第二介質(zhì)材料于該凹陷內(nèi)；以及除去該第二介質(zhì)材料的一部分，使得該第二介質(zhì)材料的表面與基板的表面基本上共平面，由此形成保護(hù)蓋于該槽內(nèi)。另一方法包括熱形成場氧化物區(qū)于該半導(dǎo)體基板的表面；形成槽于基板內(nèi)；沉積第一介質(zhì)材料于該槽內(nèi)；除去該第一介質(zhì)材料的一部分，使得該第一介質(zhì)材料的表面位于第一水平，該第一水平低于基板的頂面的第二水平，由此形成凹陷；沉積第二介質(zhì)材料于該凹陷內(nèi)；以及除去該場氧化物區(qū)和第二介質(zhì)材料的部分，使得該場氧化物區(qū)的表面和該第二介質(zhì)材料的表面與基板的表面基本上共平面，由此形成保護(hù)蓋于該槽內(nèi)。本發(fā)明的方法非常靈活，且可以用于在半導(dǎo)體基板內(nèi)形成隔離區(qū)以滿足不同區(qū)域和裝置的變化需求。基板的形貌保持極為平坦，或者至少足夠平坦而不干涉或復(fù)雜化在后續(xù)工藝中精細(xì)線寬和亞微米特征的形成或其互連。保護(hù)蓋可用于防止介質(zhì)材料在后續(xù)工藝中被侵蝕。圖1A-1C說明當(dāng)用作隔離結(jié)構(gòu)的槽內(nèi)的介質(zhì)在后續(xù)工藝中被侵蝕時(shí)發(fā)生的問題。圖2A-2F說明隔離結(jié)構(gòu)形成工藝，該隔離結(jié)構(gòu)在介質(zhì)填充槽的口部包括保護(hù)蓋。圖3A-3D說明圖2F的隔離結(jié)構(gòu)的改進(jìn)版本的形成工藝，其中氧化物層形成于與保護(hù)蓋相鄰的槽的壁上。圖4說明圖3D所示的氧化物層在后續(xù)工藝中如何被侵蝕。圖5為圖2A-2F和3A-3D所示工藝的卡片形式的流程圖。圖6A-6C說明隔離結(jié)構(gòu)形成工藝，該隔離結(jié)構(gòu)包括寬廣場氧化物區(qū)和較窄介質(zhì)填充槽。圖7A-7H說明隔離結(jié)構(gòu)形成工藝，該隔離結(jié)構(gòu)包括寬的淺槽和窄的深槽。圖8A-8J說明隔離結(jié)構(gòu)另一形成工藝，該隔離結(jié)構(gòu)包括寬廣場氧化物區(qū)和較窄介質(zhì)填充槽，在每個(gè)結(jié)構(gòu)的頂部形成有保護(hù)蓋。圖9A-9E說明隔離結(jié)構(gòu)形成工藝，該隔離結(jié)構(gòu)包括介質(zhì)填充槽和一對場氧化物區(qū)，場摻雜區(qū)位于場氧化物區(qū)下方。具體實(shí)施例方式圖2A-2F說明槽隔離結(jié)構(gòu)制作工藝，該槽隔離結(jié)構(gòu)避免在槽的頂部形成圖1C所示的間隙或凹陷。如圖2A所示，'氧化物或"硬掩模"層121形成于半導(dǎo)體基板120的頂面上，且光致抗蝕劑層121沉積于硬掩模層121頂部上。術(shù)語"硬掩模"在這里是指在半導(dǎo)體基板120內(nèi)蝕刻形成槽時(shí)用作掩模的熱生長或沉積的介質(zhì)層。"硬掩模"區(qū)別于例如有機(jī)光致抗蝕劑層122，該有機(jī)光致抗蝕劑層122機(jī)械上更軟并因此在槽蝕刻工藝時(shí)受到侵蝕。通過常規(guī)光刻工藝在光致抗蝕劑層122內(nèi)形成開口，且通過光致抗蝕劑層122內(nèi)的開口在硬掩模層121內(nèi)蝕刻形成開口123。如圖2B所示，基板120通過開口123被蝕刻以形成槽124。通常優(yōu)選地在蝕刻槽之前除去光致抗蝕劑層132，因?yàn)楣庵驴刮g劑層132會干涉槽蝕刻工藝，在槽蝕刻工藝時(shí)改變形狀，且可以將不需要的有機(jī)污染引入槽。反應(yīng)離子蝕刻(RIE)可用于實(shí)現(xiàn)各向異性蝕刻，產(chǎn)生具有垂直壁的槽124。較薄氧化物層125熱生長于槽124的壁和底部上。如果期望，可以形成犧牲氧化物層以除去由R正工藝導(dǎo)致的晶體缺陷，可以除去該犧牲氧化物層，且隨后可以生長第二氧化物層。氧化物層125的厚度可以為100至IOOOA，通常約300至400A。如果槽124后來填充有摻雜介質(zhì)材料，氧化物層125可防止摻雜劑進(jìn)入槽124周圍的半導(dǎo)體材料。如圖2C所示，玻璃例如硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)的較厚層126旋涂在基板120表面，完全填充槽124。BPSG可以摻雜以降低其粘度，或者可以不摻雜。備選地，BPSG可以通過化學(xué)氣相沉積(CVD)來沉積。如前所述，如果BPSG層126摻雜，氧化物層125作為阻擋層防止摻雜劑進(jìn)入和摻雜基板120。BPSG層126足夠厚(例如0.5至l.Opm厚)使得其頂面較平坦，在槽124位置上方只有小凹痕。如果期望，可以采用高溫回流來進(jìn)一步平坦化BPSG層126的表面。如果2D所示，BPSG層126和側(cè)壁氧化物層125被回蝕刻，直到其頂面低于基板120表面，形成凹陷130。在該回蝕刻之后，BPSG層126表面比基板120表面低0.1至0.5pm(通常約0.2至0.3jim)。隨后，如圖2E所示，另一介質(zhì)的層131被沉積，填充凹陷130,并溢流基板120表面。層131隨后通過CMP或回蝕刻被平坦化以形成保護(hù)蓋132,該保護(hù)蓋132完全覆蓋和保護(hù)氧化物層125及BPSG層126。蓋132的頂面優(yōu)選地與基板120的表面共平面，盡管其跨過晶片具有O.lpm的高度變化。圖2F示出蓋132已經(jīng)形成之后的結(jié)構(gòu)。層131和蓋132應(yīng)由不會被在工藝中隨后進(jìn)行的清洗和蝕刻步驟顯著蝕刻的材料形成。在本實(shí)施例中，例如，層131可由氮化硅形成。一般而言，在后續(xù)工藝步驟中，形成層131的材料根本不會蝕刻，或者蝕刻顯著慢于BPSG層126或氧化物層125。本發(fā)明的保護(hù)蓋可以在工藝中任何時(shí)間形成，以保護(hù)槽填充材料免受如圖1C所示類型的后續(xù)侵蝕。應(yīng)注意，可以提供保護(hù)性屏蔽防止進(jìn)一步蝕刻的一般材料，例如氮化硅，通常不會非常均勻地沉積且因此難以用于填充槽。再者，氮化硅在沉積得厚時(shí)趨于破裂。通過使用較軟的脆性較小材料例如BPSG填充槽且隨后使用較硬的脆性較大材料例如氮化硅的較薄保護(hù)蓋來覆蓋該材料，由此克服這些問題。表1示出對于多種蝕刻劑或除去方法，可以用于填充槽的材料的相對除去速率。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>圖2A-2F所示工藝存在許多變型。這些變型之一示于圖3A-3D。圖3A類似于圖2D，并示出BPSG層126和氧化物層125已經(jīng)被回蝕刻直至其表面低于基板UO表面的結(jié)構(gòu)。如圖3B所示，薄氧化物層140熱生長于基板120的表面上，且如圖3C所示，氮化物層131隨后沉積。在本實(shí)施例中，氧化物層140將氮化物層131與半導(dǎo)體基板120分隔。備選地，可以通過化學(xué)氣相沉積(CVD)沉積氮氧化物層。當(dāng)?shù)飳?31被平坦化或回蝕刻時(shí)，如圖3D所示，保留在槽內(nèi)的氮化物蓋不接觸槽的側(cè)壁。盡管該蓋無法提供與圖2F所示實(shí)施例一樣有效的密封，不過在槽的壁上具有氧化物(或氮氧化物)層140則趨于降低分別由于氮化物和硅的不同熱膨脹系數(shù)引起的應(yīng)力。氧化物(或氮氧化物)層140因此提供應(yīng)力弛豫。再者，即使氧化物層140被過蝕刻而留下小的間隙150,如圖4所示，但是間隙150遠(yuǎn)小于圖1C所示的凹陷103，且更容易用例如BPSG的隨后的層來填充。然而，優(yōu)選地不除去所有的氧化物層140。圖5為概括上述工藝的流程圖，每個(gè)步驟用"卡片"表示(夾起的卡片表示可選步驟)。在第一工序中，通過沉積硬掩模層(例如，氧化物或氮化物)，沉積光致抗蝕劑層，圖案化光致抗蝕劑層以形成槽掩模，通過該槽掩模內(nèi)的開口蝕刻該硬掩模層，可選地除去該光敏抗蝕劑層，以及通過該硬掩模層內(nèi)的開口蝕刻槽，由此形成槽。在下一工序中，可選地可以在槽的壁上形成并除去犧牲氧化物層，生長襯墊氧化物層，使用介質(zhì)(例如，BPSG)填充槽，以及可選地通過蝕刻或CMP來平坦化該介質(zhì)。最后，介質(zhì)填充被回蝕刻到槽內(nèi)，可選地氮氧化物或氧化物層生長或沉積在槽的壁上，且氮化物層被沉積和回蝕刻直至其與基板頂面大致上共平面。上面的例子描述了基板表面基本上是平面的結(jié)構(gòu)。非平面結(jié)構(gòu)200示于圖6A?；?05具有頂面202。槽201已經(jīng)蝕刻形成于基板205內(nèi)，且場氧化物區(qū)203已經(jīng)熱生長于基板內(nèi)，使得場氧化物區(qū)向上延伸超過表面202以及向下延伸進(jìn)入基板。多晶硅層204已經(jīng)沉積于場氧化物區(qū)203頂部上。顯而易見，槽201底部和多晶硅層204頂部之間存在很大高度差。如果用介質(zhì)填充槽201,則可以使用回蝕刻將介質(zhì)的表面與表面202平坦化。否則，如果CMP用于平坦化該介質(zhì)，顯然多晶硅層204以及部分場氧化物區(qū)203將被除去。該問題的一種解決方案是省略多晶硅204(或者延遲多晶硅204的形成直至工藝流程后端)并生長場氧化物區(qū)203,該場氧化物區(qū)203足夠厚使得低于表面202的部分足以提供必要的電學(xué)特性。圖6B示出襯有氧化物層206并填充有BPSG207的槽201,氧化物層206和BPSG207均凈皮回蝕刻到槽內(nèi)。整個(gè)結(jié)構(gòu)覆蓋有氮化物層208,氮化物層208也填充槽的上部。在圖6C,已通過CMP平坦化頂面，留下場氧化物區(qū)203的底部209以及BPSG207和氧化物層206上的保護(hù)氮化物蓋210。頂面完全平坦。由于非平面頂面使進(jìn)一步工藝大為復(fù)雜，圖6C所示的平坦結(jié)構(gòu)與圖6A所示的結(jié)構(gòu)相比是優(yōu)選的。再者，由于場氧化物區(qū)203通過熱方法生長，剩余區(qū)域209可以非常寬，而槽可以非常窄。概言之，圖6C所示的結(jié)構(gòu)包括"加蓋的"槽和"不加蓋的"場氧化物區(qū)209,該"加蓋的"槽由于蓋210而抗蝕刻。作為備選，圖7A-7H示出一工藝，通過該工藝可以使用最少數(shù)目的步驟來形成寬隔離槽和窄隔離槽。在圖7A，硬掩模層252沉積在基板251上，且光致抗蝕劑層253沉積在硬掩模層252頂部上。光致抗蝕劑層253被蝕刻以形成寬開口，硬掩模層252通過光致抗蝕劑層253內(nèi)的寬開口被蝕刻以形成露出基板251表面的寬開口254。如圖7B所示，基板251通過RIE蝕刻以形成寬槽260。光致抗蝕劑層253纟皮除去，且新的光致抗蝕劑層257;故沉積。如果槽260不太深，光致抗蝕劑層257將覆蓋槽260底部和基板251頂面之間的臺階。較窄的開口蝕刻形成于光致抗蝕劑層257內(nèi)，且硬掩模層252通過光致抗蝕劑層257內(nèi)的開口被蝕刻以形成露出基板251表面的窄開口256。備選地，層257可以表示通過光致抗蝕劑層(未示出)圖案化和蝕刻的沉積硬掩模介質(zhì)層。如圖7C所示，基板251通過RIE蝕刻以形成窄槽261。光致抗蝕劑(或硬掩模)層257和硬掩模層252隨后被除去，或者被圖案化和蝕刻。可選地，犧牲氧化物層(未示出)可以生長在槽260和261內(nèi)并4皮除去以修復(fù)由于RIE工藝引起的任何晶體損傷。如圖7D所示，薄氧化物層262被生長作為防止摻雜劑擴(kuò)散到基板251內(nèi)的阻擋層，且BPSG的層263沉積在該結(jié)構(gòu)的整個(gè)表面上。備選地，層263可包括任何摻雜或不摻雜的CVD沉積或旋涂硅氧化物或硅酸鹽玻璃或者任何其他介質(zhì)"填充"材料，只要該介質(zhì)填充材料呈現(xiàn)足夠低的應(yīng)力從而在后續(xù)工藝步驟時(shí)，在組裝時(shí)以及在裝置工作時(shí)遇到的溫度變動時(shí)避免破裂。當(dāng)然，工藝工序可以修改，使得較窄槽在較寬槽之前形成。接著，如圖7E所示，該結(jié)構(gòu)的整個(gè)頂面通過CMP來平坦化，或者通過短的化學(xué)回蝕刻和隨后CMP來平坦化。可選地，氧化物層262和BPSG層263被回蝕刻(例如，通過酸或者干法蝕刻)到槽260和261內(nèi)以形成凹坑270和271，如圖7F所示。與二氧化硅、硅酸鹽玻璃或BPSG不同的介質(zhì)(例如，氮化物或者聚酰亞胺)沉積于該結(jié)構(gòu)的頂面上，如圖7G所示，且該頂面再次被平坦化以形成保護(hù)蓋280于槽260和261的口部，如圖7H所示。與介質(zhì)填充材料263不同，用于形成蓋280的材料可包括脆或高應(yīng)力的材料，倘若該材料不被IC制造的后續(xù)晶片處理中碰到的正常蝕刻所侵蝕以及倘若蓋280制成足夠薄以避免破裂。圖8A-8J說明用于形成加蓋隔離槽和加蓋場氧化物區(qū)的工藝。如圖8A所示，墊氧化物層302生長在硅基板301上，且如在典型的硅局部氧化(LOCOS)工藝中，氮化物層303沉積在墊氧化物層302上。墊氧化物層可以是例如300至IOOOA厚。氮化物層303通過掩模層(未示出)被蝕刻以形成露出墊氧化物層302的寬開口304。如圖8B所示，該結(jié)構(gòu)^C加熱(例如，至900-1100°C，1至4小時(shí))以在開口304內(nèi)形成厚的場氧化物區(qū)305。如在LOCOS工藝中的常規(guī)，氮化物層303通過在開口304邊緣膨脹的氧化物而提升，形成熟悉的"鳥嘴"形狀。接著，氮化物層303的剩余部分被蝕刻(圖8C)，且頂面通過CMP工藝平坦化，得到圖8D所示的結(jié)果，在場氧化物區(qū)305的剩余部分306與墊氧化物層302之間具有平滑過渡。接著，如圖8E所示，光致抗蝕劑層308沉積并圖案化以形成窄開口309。氧化物層307通過開口309被蝕刻，且如圖8F所示，以氧化物層307為硬掩模，基板301通過RIE工藝被蝕刻形成窄槽310。氧化物層307的剩余部分可以在短的清洗步驟中除去。如圖8G所示，薄的氧化物層311生長在槽310的壁上，且BPSG或任何其他介質(zhì)填充物的層312被沉積?；?01的頂面通過蝕刻或CMP被平坦化。如圖8H所示，槽310內(nèi)的氧化物層311和BPSG層312以及場氧化物區(qū)305的剩余部分被回蝕刻，直至這些部件的頂面低于基板301的頂面。不同介質(zhì)的例如氮化物的層315沉積于該結(jié)構(gòu)上(圖81),且該結(jié)構(gòu)再次進(jìn)行CMP工藝以平坦化頂面并在槽310和場氧化物區(qū)306上形成保護(hù)蓋316(圖8J)。圖9A-9E說明一結(jié)構(gòu)的制作工藝，該結(jié)構(gòu)具有位于場氧化物隔離區(qū)下方但是不位于槽隔離結(jié)構(gòu)下方的場摻雜區(qū)域。在圖9A，墊氧化物層351生長在硅基板350上，且氮化物層352和光致抗蝕劑層353順序沉積在墊氧化物層351的頂部上。光致抗蝕劑層353被圖案化以形成兩個(gè)開口354A和354B,且氮化物層352通過開口354A和354B被蝕刻以露出墊氧化物層351。磷(P+)通過開口354A和354B被注入以形成N型區(qū)356A。磷注入的劑量通常在5x10。至3x1013(^-2的范圍，且注入能量通常為約80至120keV。備選地，聚酰亞胺層可以替代氮化物層352且可用于形成用于蝕刻槽374的硬掩模。如圖9B所示，光致抗蝕劑層353被除去，且新的光致抗蝕劑層355被沉積并圖案化以形成開口，該開口包括光致抗蝕劑層353內(nèi)的先前開口354B的位置。硼(B+)通過光致抗蝕劑層355內(nèi)的開口被注入以形成P型區(qū)356B。由于硼注入的劑量(例如，8x1013至2><1014cm-2)通常約大于磷注入的劑量，硼在開口354B下方的區(qū)域反摻雜(counterdope)磷以形成P型區(qū)356B。硼注入的能量通常為60至120keV。4妄著，如圖9C所示，該結(jié)構(gòu)^皮加熱以在開口354A和354B的位置內(nèi)形成厚的場氧化物區(qū)370A和370B。場氧化物區(qū)370A和370B厚度可以為2000A至2fim(通常約0.8pm)。該熱工藝還激活磷和硼摻雜劑，并形成場氧化物區(qū)370A下方的N型場摻雜區(qū)358A和場氧化物區(qū)370B下方的P型場摻雜區(qū)358B。除去氮化物層352的剩余部分(圖9D)，且可選地執(zhí)行犧牲氧化。接著，如圖9E所示，槽374被蝕刻和氧化以形成氧化物層371，隨后用諸如BPSG372的材料按前述方式進(jìn)行介質(zhì)填充。結(jié)構(gòu)的頂面通過CMP或回蝕刻被平坦化，且氧化物層371、BPSG372、以及場氧化物區(qū)370A和370B的剩余部分按照上述方式被回蝕刻。氮化物層(或者與用于填充槽374的材料不同的另一介質(zhì))；陂沉積在頂面上，且該表面隨后被平坦化以形成保護(hù)蓋373。該工藝得到?jīng)]有場摻雜的較窄槽和具有場摻雜的寬場氧化物區(qū)，該較窄槽例如可以用于隔離低壓裝置，該寬場氧化物區(qū)例如可用于隔離高壓CMOS裝置。該工藝使得設(shè)計(jì)者能夠在同一半導(dǎo)體基板內(nèi)形成不同寬度和不同場摻雜的隔離區(qū)，其具有平坦頂面以簡化任何進(jìn)一步工藝。再者，如果期望，隔離區(qū)可形成有保護(hù)蓋。在一些實(shí)施例中，使用分級介質(zhì)填充替代離散槽蓋來保護(hù)槽內(nèi)的材料。在這些實(shí)施例中，槽至少部分填充有較軟的低應(yīng)力介質(zhì)和較硬的抗蝕刻介質(zhì)的混合物。該混合物中較硬的抗蝕刻介質(zhì)的比例隨著接近槽口而增大。例如，二氧化硅和氮化硅的混合物可以沉積在槽內(nèi)，該混合物中氮化硅的比例隨著靠近槽口而增大。已經(jīng)描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例，應(yīng)理解這些實(shí)施例^U又是示例性而非限制性。依據(jù)本發(fā)明的寬廣原理的許多附加或者備選實(shí)施例對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。權(quán)利要求1.一種在半導(dǎo)體基板內(nèi)形成隔離結(jié)構(gòu)的方法，包括形成槽于所述半導(dǎo)體基板內(nèi)；沉積第一介質(zhì)材料于所述槽內(nèi)；除去所述第一介質(zhì)材料的一部分，使得所述第一介質(zhì)材料的表面位于第一水平，所述第一水平低于所述基板的表面的第二水平，由此形成凹陷；沉積第二介質(zhì)材料于所述凹陷內(nèi)；以及除去所述第二介質(zhì)材料的一部分，使得所述第二介質(zhì)材料的表面與所述基板的表面基本上共平面，由此形成保護(hù)蓋于所述槽內(nèi)。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中與所迷第一介質(zhì)材料相比，所述第二介質(zhì)材料對于通過正常半導(dǎo)體蝕刻工藝的除去具有較強(qiáng)抗性。3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第二介質(zhì)材料包括選自由氮化硅和聚酰亞胺組成的群組的一種或多種材料。4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第一介質(zhì)材料包括選自由摻雜和不摻雜的硅氧化物以及硅酸鹽玻璃組成的群組的一種或多種材料。5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述第一介質(zhì)材料包括硼磚硅酸鹽玻璃。6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中除去所述第二介質(zhì)材料的一部分包括化學(xué)機(jī)械拋光。7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中除去所述第二介質(zhì)材料的一部分包括蝕刻。8.如權(quán)利要求1所述的方法，包括在除去所述第一介質(zhì)材料的一部分之后以及在沉積第二介質(zhì)材料之前，形成氧化物層于所述槽的壁上。9.如權(quán)利要求1所述的方法，包括在沉積第一介質(zhì)材料于所述槽內(nèi)之前，形成氧化物層于所述槽的壁上。10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述第一介質(zhì)材料是摻雜的。11.如權(quán)利要求l所述的方法，其中從所述槽的底部到所述保護(hù)蓋的底部的距離顯著大于所述保護(hù)蓋的厚度。12.如權(quán)利要求l所述的方法，還包括熱形成場氧化物區(qū)于所述半導(dǎo)體基板的表面，所述場氧化物區(qū)延伸高于和低于所述基板的表面；以及除去所述場氧化物區(qū)的一部分，使得所述場氧化物區(qū)的表面與所述基板的表面基本上共平面。13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中除去所述場氧化物區(qū)的一部分包括化學(xué)機(jī)械拋光。14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中除去所述第二介質(zhì)材料的一部分和除去所述場氧化物區(qū)的一部分是在單個(gè)化學(xué)機(jī)械工藝的過程中進(jìn)行。15.如權(quán)利要求12所述的方法，包括除去所述場氧化物區(qū)的一部分，使得所述場氧化物區(qū)的表面位于低于所述第二水平的第三水平，由此形成第二凹陷于所述場氧化物區(qū)的剩余部分上方；沉積所述第二介質(zhì)材料于所述第二凹陷內(nèi)；以及除去所述第二介質(zhì)材料的一部分，使得所述第二凹陷內(nèi)的所述第二介質(zhì)材料的表面與所述基板的表面基本上共平面，由此形成第二保護(hù)蓋于所述場氧化物區(qū)的剩余部分上方。16.—種在半導(dǎo)體基板內(nèi)形成隔離結(jié)構(gòu)的方法，包括沉積第一掩^f莫層于所述基板上；沉積第二掩模層于所述第一掩模層上；圖案化所述第二掩^f莫層以形成具有第一寬度的第一開口；通過所述第一開口蝕刻所述第一掩模層以形成第二開口，所述第二開口的寬度基本上等于所述第一寬度；通過所述第二開口蝕刻所述基板以形成第一槽，所述第一槽的寬度基本上等于所述第一寬度；除去所述第二掩模層；沉積第三掩模層于所述第一掩模層的剩余部分上；圖案化所述第三掩模層以形成具有第二寬度的第三開口，所述第二寬度不等于所述第一寬度；通過所述第三開口蝕刻所述第一掩模層以形成第四開口，所述第四開口的寬度基本上等于所述第二寬度；通過所述第四開口蝕刻所述基板以形成第二槽，所述第二槽的寬度基本上等于所述第二寬度；沉積第一介質(zhì)材料的層從而填充所述第一槽和第二槽；除去所述第一介質(zhì)材料的一部分，使得所述第一槽和第二槽內(nèi)的第一介質(zhì)材料的表面分別位于第一水平，所述第一水平不高于與所述基板的表面基本上共平面的平面。17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述第一水平與所述基板的表面基本上共平面。18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中除去所述第一介質(zhì)材料的一部分包括除去所述第一介質(zhì)材料的一部分使得所述第一槽和第二槽內(nèi)的第一介質(zhì)材料的表面分別低于由所述基板的表面界定的平面，由此形成第一凹陷于所述第一槽內(nèi)以及形成第二凹陷于所述第二槽內(nèi)。19.如權(quán)利要求18所述的方法，包括沉積第二介質(zhì)材料于所述第一凹陷和第二凹陷內(nèi)；以及除去所述第二介質(zhì)材料的一部分，使得所述第一槽和第二槽內(nèi)所述第二介質(zhì)材料的表面與所述基板的表面基本上共平面，由此形成第一保護(hù)蓋于所述第一槽內(nèi)以及形成第二保護(hù)蓋于所述第二槽內(nèi)。20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中與所述第一介質(zhì)材料相比，所述第二介質(zhì)材料對于通過正常半導(dǎo)體工藝的除去具有較強(qiáng)抗性。21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述第二介質(zhì)材料包括選自由氮化硅和聚酰亞胺組成的群組的一種或多種材料。22.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述第一介質(zhì)材料包括選自由摻雜和不#^雜的硅氧化物以及硅酸鹽玻璃組成的群組的一種或多種材料。23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述第一介質(zhì)材料包括硼磷硅酸鹽玻璃。24.—種在半導(dǎo)體基板內(nèi)形成隔離結(jié)構(gòu)的方法，包括沉積第一掩模層于所述基板上；沉積第二掩模層于所述第一掩模層上；圖案化所述第二掩模層以形成第一開口于所述第二掩模層內(nèi)；通過所述第一開口蝕刻所述第一掩模層以形成第二開口于所述第一掩模層內(nèi)；通過所述第二開口注入第一導(dǎo)電類型的第一摻雜劑，以形成所述第一導(dǎo)電類型的第一區(qū)于所述第二開口下方；除去所述第二掩模層；加熱所述基板從而形成第一場氧化物區(qū)于所述第一掩模層的第二開口內(nèi)；形成槽于所述基板內(nèi)；沉積第一介質(zhì)材料于所述槽內(nèi)；除去所述第一介質(zhì)材料的一部分，使得所述第一介質(zhì)材料的表面位于第一水平，所述第一水平低于所述基板的表面的第二水平，由此形成第一凹陷于所述第一介質(zhì)材料的剩余部分上方；除去所述第一場氧化物區(qū)的一部分，使得所述第一場氧化物區(qū)的表面位于第三水平，所述第三水平低于所述第二水平，由此形成第二凹陷于所述第一場氧化物區(qū)的剩余部分上方；沉積第二介質(zhì)材料于所述凹陷內(nèi)；以及除去所述第二介質(zhì)材料的部分，使得所述凹陷內(nèi)所述第二介質(zhì)材料的表面與所述基板的表面基本上共平面。25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中與所述第一介質(zhì)材料相比，所述第二介質(zhì)材料對于通過正常半導(dǎo)體蝕刻工藝的除去具有較強(qiáng)抗性。26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述第二介質(zhì)材料包括選自由氮化硅和聚酰亞胺組成的群組的一種或多種材料。27.如權(quán)利要求26所述的方法，其中所述第一介質(zhì)材料包括選自由摻雜和不摻雜的硅氧化物以及硅酸鹽玻璃組成的群組的一種或多種材料。28.如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述第一介質(zhì)材料包括硼磷硅酸鹽玻璃。29.如權(quán)利要求l所述的方法，其中除去所述第二介質(zhì)材料的部分包括化學(xué)機(jī)械拋光。30.如權(quán)利要求l所述的方法，其中除去所述第二介質(zhì)材料的部分包括蝕刻。31.—種形成于半導(dǎo)體基板內(nèi)的槽內(nèi)的隔離結(jié)構(gòu)，包括第一介質(zhì)材料，位于所述槽的下部內(nèi)；第二介質(zhì)材料，位于所述槽的上部內(nèi)，所述下部大于所述上部；所述第二介質(zhì)材料的表面與所述基板的表面基本上共平面。32.如權(quán)利要求31所述的隔離結(jié)構(gòu)，其中與所述第一介質(zhì)材料相比，所述第二介質(zhì)層對于通過正常半導(dǎo)體蝕刻工藝的除去具有較強(qiáng)抗性。33.如權(quán)利要求31所述的隔離結(jié)構(gòu)，其中所述第二介質(zhì)材料包括選自由氮化硅和聚酰亞胺組成的群組的一種或多種材料。34.如權(quán)利要求31所述的隔離結(jié)構(gòu)，其中所述第一介質(zhì)材料包括選自由摻雜和不摻雜的硅氧化物以及硅酸鹽玻璃組成的群組的一種或多種材料。35.如權(quán)利要求34所述的隔離結(jié)構(gòu)，其中所述第一介質(zhì)材料包括硼磷硅酸鹽玻璃。36.如權(quán)利要求31所述的隔離結(jié)構(gòu)，包括沿著所述槽的側(cè)壁的第一氧化物層，所述第一氧化物層將所述第一介質(zhì)層與所述基板分隔。37.如權(quán)利要求36所述的隔離結(jié)構(gòu)，包括沿著所述槽的側(cè)壁的第二氧化物層，所述第二氧化物層將所述第二介質(zhì)層與所述基板分隔。38.—種半導(dǎo)體基板，包括第一隔離結(jié)構(gòu)，包括形成于所述半導(dǎo)體基板內(nèi)的第一槽，所述第一槽填充有第一介質(zhì)材料，所述第一介質(zhì)材料的表面與所述基板的表面基本上共平面；以及第二隔離結(jié)構(gòu)，包括形成于所述半導(dǎo)體基板內(nèi)的第二槽，所述第二槽填充有第二介質(zhì)材料，所述第二介質(zhì)材料的表面與所述基板的表面基本上共平面，其中所述第一槽深于所述第二槽且所述第二槽寬于所述第一槽。39.如權(quán)利要求38所述的半導(dǎo)體基板，其中氧化物層形成于所述第一槽和第二槽的每一個(gè)的壁上。40.如權(quán)利要求38所述的半導(dǎo)體基板，其中所述第一介質(zhì)材料包括第三介質(zhì)材料的第一層和第四介質(zhì)材料的第二層，所述第二層置于所述第一槽內(nèi)的所述第一層上方，所述第二層的表面與所述基板的表面基本上共平面；以及其中所述第二介質(zhì)材料包括所述第三介質(zhì)材料的第三層和所述第四介質(zhì)材料的第四層，所述第四層置于所述第二槽內(nèi)的所述第三層上方，所述第四層的表面與所述基板的表面基本上共平面。41.如權(quán)利要求40所述的半導(dǎo)體基板，其中所述第三介質(zhì)材料相比，所述第四介質(zhì)材料對于通過正常半導(dǎo)體蝕刻工藝的除去具有較強(qiáng)抗性。42.如權(quán)利要求41所述的半導(dǎo)體基板，其中第一氧化物層襯著所述第一槽的壁，所述第一氧化物層將所述第一層與所述半導(dǎo)體基板分隔。43.如權(quán)利要求41所述的半導(dǎo)體基板，其中第二氧化物層襯著所述第二槽的壁，所述第二氧化物層將所述第三層與所述半導(dǎo)體基板分隔。44.一種半導(dǎo)體基板，包括第一隔離結(jié)構(gòu)，包括形成于所述半導(dǎo)體基板內(nèi)的槽，所述槽填充有第一介質(zhì)材料，所述第一介質(zhì)材料的表面與所述基板的表面基本上共平面；以及第二隔離結(jié)構(gòu)，包括場氧化物區(qū)，所述場氧化物區(qū)的表面與所述基板的表面基本上共平面，其中所述槽深于所述場氧化物區(qū)且所述場氧化物區(qū)寬于所述槽。45.—種半導(dǎo)體基板，包括第一隔離結(jié)構(gòu)，包括槽，所述槽包括第一介質(zhì)材料的第一層和第二介質(zhì)材料的第二層，所述第二層置于所述槽內(nèi)的所述第一層上方，所述第二層的表面與所述基板的表面基本上共平面，其中與所述第一介質(zhì)材料相比，所述第二介質(zhì)材料對于通過正常半導(dǎo)體蝕刻工藝的除去具有較強(qiáng)抗性；以及第二隔離結(jié)構(gòu)，包括場氧化物區(qū)和位于所述場氧化物區(qū)上的第二介質(zhì)材料的第三層，所述第一氧化物區(qū)的表面相對于所述基板的表面凹陷，所述第三層的表面與所述基板的表面基本上共平面，其中與所述場氧化物區(qū)相比，所述第二介質(zhì)材料對于通過正常半導(dǎo)體蝕刻工藝的除去具有較強(qiáng)抗性。46.—種形成于半導(dǎo)體基板內(nèi)的槽內(nèi)的隔離結(jié)構(gòu)，所述隔離結(jié)構(gòu)包括第一介質(zhì)材料和第二介質(zhì)材料的混合物，所述混合物中第二介質(zhì)材料的比例隨著在所述槽內(nèi)的深度減小而增大，其中與所述第一介質(zhì)材料相比，所述第二介質(zhì)材料對于通過正常半導(dǎo)體蝕刻工藝的除去具有較強(qiáng)抗性。全文摘要用于半導(dǎo)體基板的隔離區(qū)包括介質(zhì)填充槽和場氧化物區(qū)。與槽和場氧化物區(qū)的主要部分中的介質(zhì)材料不同的介質(zhì)材料的保護(hù)蓋可用于防止該結(jié)構(gòu)在后續(xù)工藝步驟中被侵蝕。隔離結(jié)構(gòu)的頂面與基板的表面共平面。場摻雜區(qū)域可形成于場氧化物區(qū)下方。為了滿足不同裝置的要求，隔離結(jié)構(gòu)可具有變化的寬度和深度。文檔編號H01L21/76GK101366112SQ200680052597公開日2009年2月11日申請日期2006年12月7日優(yōu)先權(quán)日2005年12月9日發(fā)明者理查德·K·威廉斯申請人:先進(jìn)模擬科技公司