專利名稱:注入氟的多晶硅緩沖局部氧化半導體器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種多晶硅緩沖局部氧化PBLOCOS<Poly BufferedLOCal Oxide of Silicon>半導體器件的制造方法,特別是一種利用注入氟離子至多晶硅緩沖層使半導體晶片表面不會產(chǎn)生凹洞,以提高器件可靠度及成品率的制造方法。
傳統(tǒng)的硅局部氧化(LOCOS LOCal Oxide of Silicon)技術(shù)可適合于0.5微米以上的制造技術(shù),在64M及以上之動態(tài)隨機存取存儲器<DRAM Dynamic Random Access Memory>制造方法中,器件尺寸更小且器件密度增加,發(fā)展有效及可靠的隔離制造方法以隔離器件有源區(qū)益形重要,故更先進的局部氧化技術(shù)是必須的,多晶硅緩沖局部氧化PBLOCOS<Poly Buffered LOCal Oxide of Silicon>制造方法是用以進一步壓制側(cè)向氧化以適合亞微米器件隔離目的的一種改良制造方法,此種利用多晶硅層作為氧化硅與氮化硅層間的應(yīng)力緩沖層的制造方法,雖可在場氧化物生成的過程中消除鳥嘴效應(yīng)(Bird′s Beak Effect),然而,在去除多晶硅及氮化硅后,卻免不了形成凹洞(Pits),凹洞的成因是由于成長場氧化物時,多晶硅的部分區(qū)域的化學組成及機械特性受改變,在去除多晶硅及氮化硅過程所用蝕刻劑會將硅基片表面侵蝕出凹洞,而這些凹洞形成在有源區(qū)后將對后續(xù)制作的器件造成損害。
本發(fā)明的主要目的在于揭示一種針對上述弊端來加以改進的新制造方法;以使利用此新制造方法的器件不會產(chǎn)生凹洞,從而有更佳的特性,本發(fā)明與慣用技藝比較其技術(shù)創(chuàng)新處,乃在于利用注入氟離子至多晶硅緩沖層,如此便可改進上述的缺陷,進而能得到完好的器件有源區(qū)。
本發(fā)明為一種利用氟離子的注入以避免器件有源區(qū)形成凹洞的半導體器件的制造方法,其步驟包含,在硅基片上形成襯墊層,沉積一多晶硅緩沖層于襯墊層上,注入氟離子至多晶硅緩沖層,沉積一氮化硅層,限定器件有源區(qū),形成場氧化物層,去除氮化硅層,干蝕刻多晶硅緩沖層,及蝕刻襯墊層,以露出有源區(qū)硅基片表面。
圖1至圖8為依據(jù)本發(fā)明注入氟離子PBLOCOS制造方法的各階段完成的器件剖面結(jié)構(gòu)圖。
為了避免慣用的PBLOCOS制造方法所可能形成的器件有源區(qū)孔洞等問題,本發(fā)明以注入氟離子來改善多晶硅緩沖層的性質(zhì),現(xiàn)結(jié)合附圖詳述如下參見圖1至圖8,為依據(jù)本發(fā)明的制造方法的各階段完成的半導體器件剖面結(jié)構(gòu)圖。參見圖1,示出執(zhí)行以下步驟在硅基片10上形成襯墊氧化物12,襯墊氧化物厚度約為60~200埃。
參看圖2,其執(zhí)行步驟為沉積一多晶硅層22作為緩沖層,此多晶硅層22厚度約為500~600埃。
參看圖3,其執(zhí)行步驟為注入氟離子至所述的多晶硅層22;其注入能量約為20Kev,及注入劑量約為2E15(2×1015)~7E15cm-2,注入氟離子,如前所述是用來改善多晶硅緩沖層的性質(zhì),使之在形成場氧化物的過程不會有大的多晶硅晶粒產(chǎn)生,因其微觀晶體結(jié)構(gòu)已變小,使得多晶硅更能吸收較大應(yīng)力,且此種注入氟的多晶硅更有抗氧化的能力,且不會影響其后續(xù)的去除步驟。
參看圖4,其執(zhí)行步驟為沉積一氮化硅層42,此氮化硅層42厚度約為1500~2000埃。
參看圖5,其執(zhí)行步驟為限定器件有源區(qū)50,是用光致抗蝕劑限定器件有源區(qū)圖形,并各向異性蝕刻所述的氮化硅層42及多晶硅層22而得到圖中的52、54。
參看圖6,其執(zhí)行步驟為形成場氧化物層62,厚度約為5000~6000埃,為達到此厚度可在約1000℃利用濕式氧化法(Wet Oxid-ation)約60~100分鐘。
參看圖7,其執(zhí)行步驟為去除氮化硅層54,如可用熱磷酸溶液去除。
參看圖8,其執(zhí)行步驟為去除多晶硅層52,可用干蝕刻法去除,并蝕刻襯墊層,以露出有源區(qū)硅基片表面。
圖8所示是依據(jù)本發(fā)明注入氟的PBLOCOS制造方法所得的半導體器件的剖面結(jié)構(gòu),經(jīng)實驗證明,去除氮化硅層、多晶硅層及蝕刻襯墊層后的有源區(qū)硅基片表面便再也見不到凹洞了。
本發(fā)明的創(chuàng)新處在于針對慣用的PBLOCOS制造方法所產(chǎn)生的凹洞侵害有源區(qū)的缺點,加以改進,其特征在于利用注入氟離子至多晶硅緩沖層,如此便可改進上述的缺陷,進而能得到完好的器件有源區(qū)。
本發(fā)明雖以一較佳實施例闡明,但并非用以限定本發(fā)明精神與發(fā)明范圍,而本領(lǐng)域技術(shù)人員,在不脫離本發(fā)明的精神與范圍內(nèi),當可作些許更動潤飾,其專利保護范圍應(yīng)當視所附的權(quán)利要求書及其等同領(lǐng)域而定。
權(quán)利要求
1.一種利用氟離子的注入以避免器件有源區(qū)形成凹洞的半導體器件的制造方法,其步驟包含在硅基片上形成襯墊層;在該襯墊層上沉積一緩沖層;將氟離子注入該緩沖層;沉積一氮化硅層;限定器件有源區(qū);形成場氧化物層。
2.如權(quán)利要求1的制造方法,其中,所述形成場氧化物層步驟之后還包含去除該氮化硅層;干蝕刻緩沖層,以去除該緩沖層;蝕刻該襯墊層,以露出有源區(qū)硅基片表面。
3.如權(quán)利要求1的制造方法,其中,所述的襯墊層為氧化硅層。
4.如權(quán)利要求3的制造方法,其中,所述的氧化硅層厚度約為60~200埃(Angstrom)。
5.如權(quán)利要求1的制造方法,其中,所述的緩沖層為多晶硅層。
6.如權(quán)利要求5的制造方法,其中,所述的多晶硅層厚度約為500~600埃(Angstrom)。
7.如權(quán)利要求1的制造方法,其中,所述的氮化硅層厚度約為1500~2000埃。
8.如權(quán)利要求1的制造方法,其中,所述的形成場氧化物層步驟為在約1000℃下利用濕式氧化法(Wet Oxidation)約60~100分鐘。
9.如權(quán)利要求1的制造方法,其中,所述的場氧化物層厚度約為5000~6000埃。
10.如權(quán)利要求1的制造方法,其中,所述的注入氟離子步驟是注入能量約為20Kev,注入劑量約為2E15~7E15cm-2。
11.如權(quán)利要求2的制造方法,其中,所述的去除該氮化硅層步驟是以熱磷酸溶液去除。
12.一種利用氟離子注入以避免器件有源區(qū)形成凹洞的半導體器件的制造方法,其步驟包含在硅基片上形成厚度約為60~200埃的氧化硅襯墊層;在該襯墊層上沉積一厚度約為500~600埃的多晶硅緩沖層;注入氟離子至該多晶硅緩沖層,注入能量約為20Kev,注入劑量約為2E15~7E15cm-2(2×1015~7×1015cm-2);沉積一厚度約為1500~2000埃的氮化硅層;限定器件有源區(qū);形成厚度約為5000~6000埃的場氧化物層;去除該氮化硅層;干蝕刻多晶硅緩沖層,以去除該多晶硅緩沖層;蝕刻氧化硅襯墊層,以露出有源區(qū)硅基片表面。
全文摘要
本發(fā)明為一種利用氟離子的注入以避免器件有源區(qū)形成凹洞的半導體器件的制造方法,其步驟包含有,形成襯墊層于硅基片上,在襯墊層上沉積一多晶硅緩沖層,注入氟離子至多晶硅緩沖層,沉積一氮化硅層,限定器件有源區(qū),形成場氧化物層,去除氮化硅層,干蝕刻多晶硅緩沖層,及蝕刻襯墊層,以露出有源區(qū)硅基片表面。
文檔編號H01L21/8232GK1152793SQ9512111
公開日1997年6月25日 申請日期1995年12月20日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月20日
發(fā)明者莊敏宏, 王志賢, 倪誠聰 申請人:臺灣茂矽電子股份有限公司