專利名稱：形成一具有可控制步階高度的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在半導(dǎo)體集成電路中形成絕緣結(jié)構(gòu)的方法，特別是涉及一種形成一具有可控制步階高度的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的方法。
背景技術(shù)：
隨著極超大型集成電路的出現(xiàn)，已允許在世界各地的半導(dǎo)體生產(chǎn)者來(lái)制造一尺寸極端縮小的半導(dǎo)體元件。高度整合的元件需要將緊縮設(shè)置的元件間彼此做電性隔離。因此，用以形成此種集成電路的制程，包括在半導(dǎo)體元件中形成絕緣結(jié)構(gòu)。為了制造如此高度整合的電路，一般而言其絕緣結(jié)構(gòu)使用淺溝渠隔離法在硅或其他半導(dǎo)體基板中來(lái)加以形成。如此的絕緣結(jié)構(gòu)是相當(dāng)重要的，因?yàn)樵跇O大型集成電路中，即使小量的漏電流亦會(huì)造成明顯的能量散逸，以及電路的毀壞。
一般而言，淺溝渠隔離法是在一表面上沉積有多層結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體基板上，形成一穿越這些半導(dǎo)體層并延展至基板中的溝渠，并在溝渠中填充介電層，而且介電層亦會(huì)形成在多層結(jié)構(gòu)之上，然后進(jìn)行研磨。一般而言，使用化學(xué)氣象沉積法來(lái)形成此介電層，此介電層通常為氧化層。最佳使用化學(xué)機(jī)械研磨法來(lái)從多層結(jié)構(gòu)上移除此介電層，其中最上一層一般為研磨終止層，例如為氮化硅層或其他種材料。當(dāng)沉積的介電層已被移除，并暴露出此研磨終止層后，研磨制程停止。
傳統(tǒng)淺溝渠隔離法，特別是在配合使用化學(xué)機(jī)械研磨來(lái)移除利用化學(xué)氣相沉積的介電層時(shí)，其最大的缺點(diǎn)為會(huì)形成碟狀(dishing)外貌，此碟狀外觀為當(dāng)一化學(xué)氣相沉積的氧化層經(jīng)過(guò)研磨后，會(huì)產(chǎn)生一下凹的情形。因?yàn)榛瘜W(xué)氣相沉積的氧化層其研磨率會(huì)大于研磨終止層，因此會(huì)造成一陷落的外貌。此碟狀對(duì)于后續(xù)沉積在其上的薄膜會(huì)造成影響，且對(duì)于后續(xù)進(jìn)行的植入制程亦會(huì)造成沖擊。
在同一時(shí)間使用同一的研磨制程來(lái)形成不同寬度的淺溝渠結(jié)構(gòu)時(shí)，特別會(huì)造成碟狀外觀的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)。當(dāng)因研磨而形成的凸起的頂表面延伸出基板表面時(shí)，此碟狀效應(yīng)會(huì)造成特別的問(wèn)題。其發(fā)生的原因是當(dāng)形成在基板且在研磨期間有使用到膜層(包括研磨終止層)有相當(dāng)?shù)暮穸葧r(shí)。
因此，有需要制造一種不會(huì)產(chǎn)生任何碟狀效應(yīng)的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)，且其實(shí)質(zhì)平坦的頂表面突出在基板表面的部份會(huì)小于現(xiàn)有習(xí)知的結(jié)構(gòu)。
由此可見(jiàn)，上述現(xiàn)有的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的方法在結(jié)構(gòu)與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決現(xiàn)有淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的方法存在的問(wèn)題，相關(guān)廠商莫不費(fèi)盡心思來(lái)謀求解決之道，但長(zhǎng)久以來(lái)一直未見(jiàn)適用的設(shè)計(jì)被發(fā)展完成，而一般產(chǎn)品又沒(méi)有適切的結(jié)構(gòu)能夠解決上述問(wèn)題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問(wèn)題。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種新型結(jié)構(gòu)的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的方法，便成了當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)。
有鑒于上述現(xiàn)有的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的方法存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造多年豐富的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)及專業(yè)知識(shí)，并配合學(xué)理的運(yùn)用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新型結(jié)構(gòu)的形成一具有可控制步階高度的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的方法，能夠改進(jìn)一般現(xiàn)有的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的方法，使其更具有實(shí)用性。經(jīng)過(guò)不斷的研究、設(shè)計(jì)，并經(jīng)反復(fù)試作樣品及改進(jìn)后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實(shí)用價(jià)值的本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的方法存在的缺陷，而提供一種新型結(jié)構(gòu)的形成一具有可控制步階高度的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的方法，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是使其提供一種在半導(dǎo)體元件中形成一隔離結(jié)構(gòu)的方法。此方法包括提供一基板的次結(jié)構(gòu)，以及在基板上形成一含氮層；進(jìn)行一蝕刻以形成一溝渠結(jié)構(gòu)，此溝渠結(jié)構(gòu)穿越此含氮層并進(jìn)入基板之中；于此含氮層上形成一介電層，并填充此溝渠結(jié)構(gòu)；對(duì)此介電層進(jìn)行一研磨程序以降低位于含氮層上介電層的厚度，并使得介電層仍保持覆蓋該含氮層；使用一蝕刻程序來(lái)移除位于含氮層上的介電層，并實(shí)質(zhì)上平均縮減介電層的頂表面，使其在溝渠結(jié)構(gòu)中低于含氮層的頂表面，然后，移除此含氮層。
本發(fā)明的另一目的在于，提供一種形成一具有可控制步階高度的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的方法，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是使其提供一種在半導(dǎo)體元件中形成一隔離結(jié)構(gòu)的方法。此方法包括提供一次結(jié)構(gòu)，此次結(jié)構(gòu)包括一沉積在硅基板的氮硅層，以及一沉積在氮硅層上的氮氧硅層，此氮氧硅層和氮硅層的總厚度低于900埃；蝕刻此氮氧硅層和氮硅層并進(jìn)入硅基板以形成一溝渠，此溝渠的側(cè)邊是由此氮氧硅層、氮硅層和基板所形成；形成一介電層在此氮氧硅層上并填充此溝渠；進(jìn)行一研磨程序來(lái)降低位在氮氧硅層上的介電層厚度，并使得介電層仍保持覆蓋在氮氧硅層上；使用一氧化蝕刻程序來(lái)移除位在氮氧硅層上的介電層，并實(shí)質(zhì)上平均縮減介電層的頂表面，使其在溝渠結(jié)構(gòu)中低于氮氧硅層的頂表面，然后，移除此氮氧硅層和氮硅層。
本發(fā)明的再一目的在于，提供一種形成一具有可控制步階高度的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的方法，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是使其提供一種在半導(dǎo)體元件中形成一隔離結(jié)構(gòu)的方法。此方法包括提供一含氮層沉積在一硅基板表面的次結(jié)構(gòu)；蝕刻此含氮層并進(jìn)入此硅基板以形成復(fù)數(shù)個(gè)不同寬度的開(kāi)口以作為相對(duì)應(yīng)具不同寬度的復(fù)數(shù)個(gè)溝渠結(jié)構(gòu)；在此含氮層上形成一介電層，并填充此些溝渠結(jié)構(gòu)；對(duì)此介電層進(jìn)行一研磨程序以降低位于含氮層上介電層的厚度，并使得介電層仍位于且覆蓋在含氮層上；使用一蝕刻程序來(lái)移除位于含氮層上的介電層，并實(shí)質(zhì)上平均縮減介電層的頂表面，使其在每一此些溝渠結(jié)構(gòu)中低于含氮層的頂表面，且此頂表面低于硅基板表面上500埃；然后，移除含氮層以在每一此些溝渠結(jié)構(gòu)中形成絕緣結(jié)構(gòu)；每一絕緣結(jié)構(gòu)中包括一頂表面的部分，且其高度低于從硅基板表面起算約500埃。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種形成絕緣結(jié)構(gòu)的方法，此絕緣結(jié)構(gòu)位于一半導(dǎo)體元件上，該方法至少包括提供一次結(jié)構(gòu)于一基板上以及一形成在該基板上的含氮層；蝕刻穿越該含氮層并進(jìn)入該基板以形成一溝渠；形成一介電層在該含氮層上并填充該溝渠；研磨該介電層藉以降低該介電層位于該含氮層上的厚度，并使得該介電層仍保持覆蓋該含氮層；使用一蝕刻制程從該含氮層上移除該介電層，并在該溝渠中實(shí)質(zhì)上平均地降低該介電層頂表面，使其低于該含氮層的頂表面；以及移除該含氮層。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還采用以下技術(shù)措施來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
前述的形成一具有可控制步階高度的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的方法，其中所述的含氮層至少包括至少一氮硅層和一氮氧硅層。
前述的形成一具有可控制步階高度的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的方法，其中所述的含氮層包括一厚度不大于550埃且沉積在一氮氧硅層上的氮硅層。
前述的形成一具有可控制步階高度的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的方法，其中形成該介電層的步驟更至少包括在該含氮層上沉積一厚度大于2000埃的該介電層，以及該研磨降低位于該含氮層上的該介電層的厚度不超過(guò)2000埃。
前述的形成一具有可控制步階高度的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的方法，其中所述的沉積使用化學(xué)氣相沉積法。
前述的形成一具有可控制步階高度的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的方法，其中所述的蝕刻形成溝渠具有一由該基板和該含氮層形成的側(cè)邊，且該溝渠具有一不超過(guò)2.6∶1的深寬比。
前述的形成一具有可控制步階高度的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的方法，其中所述的含氮層具有一不超過(guò)900埃的厚度。
前述的形成一具有可控制步階高度的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的方法，其中使用蝕刻來(lái)降低該介電層的該頂表面的高度不超過(guò)該硅基板表面上500埃。
前述的形成一具有可控制步階高度的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的方法，其中移除該含氮層后，該介電層頂表面實(shí)質(zhì)上平行于該基板表面，且該頂表面的高度不超過(guò)該基板表面上300埃。
前述的形成一具有可控制步階高度的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的方法，其中所述的蝕刻至少包括一等離子體氧化蝕刻制程。
前述的形成一具有可控制步階高度的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的方法，其中所述的研磨制程至少包括一化學(xué)機(jī)械研磨。
前述的形成一具有可控制步階高度的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的方法，其中所述的介電層的材料至少包括氧化物，以及該蝕刻制程為一氧化物蝕刻制程。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種形成絕緣結(jié)構(gòu)的方法，此絕緣結(jié)構(gòu)位于一半導(dǎo)體元件上，該方法至少包括提供一含氮層沉積在一硅基板表面的次結(jié)構(gòu)；蝕刻該含氮層并進(jìn)入該硅基板以形成復(fù)數(shù)個(gè)不同寬度的開(kāi)口，藉以形成相對(duì)應(yīng)具不同寬度的復(fù)數(shù)個(gè)溝渠結(jié)構(gòu)；在該含氮層上形成一介電層，并填充該些溝渠結(jié)構(gòu)；對(duì)該介電層進(jìn)行一研磨程序以降低位于該含氮層上的該介電層的厚度，并使得該介電層仍保持在該含氮層上；使用一蝕刻程序來(lái)移除位于該含氮層上的該介電層，并實(shí)質(zhì)上平均降低該介電層的頂表面，使其在每一該些溝渠結(jié)構(gòu)中低于該含氮層的頂表面，且該頂表面低于硅基板表面上500埃；以及移除該含氮層以在每一該些溝渠結(jié)構(gòu)中形成一絕緣結(jié)構(gòu)，每一絕緣結(jié)構(gòu)中包括該頂表面的部分，且其高度不超過(guò)該硅基板表面上500埃。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還采用以下技術(shù)措施來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
前述的形成一具有可控制步階高度的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的方法，其中所述的寬度范圍從1000埃至4000埃。
前述的形成一具有可控制步階高度的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的方法，其中所述的含氮層具有一不超過(guò)900埃的厚度，并是由一沉積在氮硅層上的氮氧硅層所組成。
借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明形成一具有可控制步階高度的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的方法至少具有下列優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的具有可控制步階高度的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的方法不會(huì)產(chǎn)生任何碟狀效應(yīng)的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)，且其實(shí)質(zhì)平坦的頂表面突出在基板表面的部份會(huì)小于現(xiàn)有習(xí)知的結(jié)構(gòu)。
綜上所述，本發(fā)明特殊結(jié)構(gòu)的形成一具有可控制步階高度的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的方法，其具有上述諸多的優(yōu)點(diǎn)及實(shí)用價(jià)值，并在同類產(chǎn)品中未見(jiàn)有類似的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)公開(kāi)發(fā)表或使用而確屬創(chuàng)新，其不論在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)或功能上皆有較大的改進(jìn)，在技術(shù)上有較大的進(jìn)步，并產(chǎn)生了好用及實(shí)用的效果，且較現(xiàn)有的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的方法具有增進(jìn)的多項(xiàng)功效，從而更加適于實(shí)用，而具有產(chǎn)業(yè)的廣泛利用價(jià)值，誠(chéng)為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。
上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1至圖6是有關(guān)于形成一淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)一系列制程的剖面圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例來(lái)形成圖5相同制程步驟時(shí)的剖視圖，其展示多個(gè)溝渠結(jié)構(gòu)。
1基板 3基板表面5氮硅層7、11厚度9氮氧硅層 10含氮層13、43頂表面 15光阻薄膜17開(kāi)口 19寬度20側(cè)壁 21溝渠23深度 25、125平均寬度27開(kāi)口的深度 31介電層材料33、35厚度 41、141淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)45、47距離 51步階高度具體實(shí)施方式
為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的形成一具有可控制步階高度的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的方法其具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說(shuō)明如后。
請(qǐng)參閱圖1所示，其繪示一含氮層10的剖視圖。此含氮層10是由一沉積在氮硅層5上的氮氧硅層9所組成。含氮硅層10的氮硅層5形成在一基板1的基板表面3之上。在此較佳實(shí)施例中，含氮層10可至少包括由一氮氧硅層和一氮硅層所組成的任何組合，以及可包括多個(gè)含氮薄膜。而在其他實(shí)施例中，其他的含氮材料亦可被使用，本發(fā)明并不限定使用氮硅層5和氮氧硅層9?；?為一個(gè)半導(dǎo)體材料，在本較佳實(shí)施例中是一硅基板，然在其他實(shí)施例中，基板1的材料可以為砷化鎵或其他適合的材料。在本較佳實(shí)施例中，氮硅層5具有一約500埃的厚度7，在其他實(shí)施例中，此厚度的范圍可在450至550埃，而在另一實(shí)施例中，并不限制此厚度7的范圍。在本較佳實(shí)施例中，氮氧硅層9具有一約320埃的厚度11，在其他實(shí)施例中，此厚度的范圍可在220至420埃。厚度7和厚度11的總厚度，亦即含氮層10的厚度，在一較佳實(shí)施例中小于900埃，然而并不限制于此厚度。
一光阻薄膜15形成在含氮層10的氮氧硅層9的頂表面13之上，并暴露出一開(kāi)口17。開(kāi)口17是用以定義將形成在氮硅層5、氮氧硅層9和基板1中的溝渠。開(kāi)口17包括一寬度19。在一較佳實(shí)施例中，此寬度19約為1500埃，然而在其他實(shí)施例中并不以此寬度為限。在一形成在一基板的單一集成電路元件中，可形成具有不同寬度的多個(gè)溝渠藉以作為具有不同寬度的隔離結(jié)構(gòu)。施行一系列的蝕刻制程在氮氧硅層9、氮硅層5和基板1中用以形成一如圖2所示的溝渠開(kāi)口21。
請(qǐng)參閱圖2所示為一具有平均寬度25且由氮氧硅層9、氮硅層5延伸進(jìn)基板1的溝渠開(kāi)口21。在一實(shí)施例中，此平均寬度25范圍約為1500埃至4000埃。在一實(shí)施例中，基板深度23約為3000埃，其意義為溝渠21延展進(jìn)基板1的深度約為3000埃，然而在其他的實(shí)施例中并不以此深度為限。因?yàn)楹獙?0，亦即氮氧硅層9和氮硅層5，是比傳統(tǒng)多層結(jié)構(gòu)薄，因此相對(duì)于傳統(tǒng)的溝渠，溝渠開(kāi)口21具有較低的深寬比例。在一較佳實(shí)施例中，氮氧硅層9的厚度約為320埃，氮硅層5的厚度約為500埃，深度23約為3000埃，以及平均寬度25約為1500埃，其溝渠21的深寬比例約為2.55，此深寬比例為開(kāi)口的深度27與平均寬度25的比值。與傳統(tǒng)的溝渠開(kāi)口比較，具相同的基板深度23，然而，傳統(tǒng)的氮硅層厚度約為本發(fā)明氮硅層5厚度的3至5倍，因此傳統(tǒng)的深寬比例遠(yuǎn)大于本發(fā)明的深寬比例，約為3.3倍甚至更高。雖然，圖中所展示的溝渠開(kāi)口有一逐漸變細(xì)的側(cè)壁，然而需了解的是，在其他的實(shí)施例中，溝渠開(kāi)口21可以有一實(shí)質(zhì)垂直的側(cè)壁。開(kāi)口21的側(cè)壁20包括部分的氮氧硅層9、氮硅層5以及基板1。
然后沉積一介電層材料31在氮氧硅層9的表面上，藉以填充開(kāi)口21，并具有一厚度33。厚度33約為5000埃，而在其他實(shí)施例中亦可大于3000埃?？墒褂靡换瘜W(xué)氣相沉積法來(lái)形成介電層材料31，較佳的，可使用高密度等離子體(high density plasma)化學(xué)氣相沉積法來(lái)形成之。介電層材料31較佳的可為一氧化層，或其他種適合的介電材料。
借著，可使用一研磨制程來(lái)降低介電層材料31的厚度，此研磨制程例如為化學(xué)機(jī)械研磨法(chemical mechanical polishing，CMP)來(lái)形成如圖4所示的結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)包括一被降低至約2000埃或更低的厚度35。在此部分研磨來(lái)降低厚度的制程步驟中，使用一等離子體蝕刻制程來(lái)從氮氧硅層9的表面移除介電材料31，而形成如圖5所示的結(jié)構(gòu)。在一較佳實(shí)施例中，此介電層材料31為一氧化層，因此可使用一干氧化蝕刻法進(jìn)行移除，例如可使用傳統(tǒng)的反應(yīng)性等離子體蝕刻法，然而，亦可使用其他合適的方法。
請(qǐng)參閱圖5所示為一具有一頂表面43的介電材料31。此頂表面43低于氮氧硅層9的表面13，兩者間的差異為距離47。此亦可被視為介電材料31由表面13移除。降低的頂表面43比基板表面高一距離45。在一較佳實(shí)施例中，距離47約為300至500埃，而距離45亦約為300至500埃，然在其他實(shí)施例中，亦可形成其他距離。在一特定實(shí)施例中，距離45為0。圖5的降低頂表面的結(jié)構(gòu)可藉由氧化蝕刻來(lái)達(dá)成，而當(dāng)介電材料31被完全從頂表面13移除時(shí)，可視為停止蝕刻制程的指示點(diǎn)。然后，使用一過(guò)蝕刻來(lái)形成一降低的頂表面43，此降低的頂表面43低于氮氧硅層9的表面13，兩者間的差異為距離47。本發(fā)明的一特征為，介電層13實(shí)質(zhì)上是平均地移除，且頂表面43實(shí)質(zhì)上平坦且與基板表面3平行。除此之外，當(dāng)多個(gè)具有不同寬度的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)，藉由相同的制程程序以同時(shí)形成于基板1時(shí)，本發(fā)明的一特點(diǎn)為，不論溝渠開(kāi)口21的平均寬度25為何，在每一溝渠結(jié)構(gòu)中，其頂表面43與表面13間的距離47以及頂表面43與基板表面3間的距離45，實(shí)質(zhì)上相同，在各種實(shí)施例中，此范圍約為1000埃至4000埃或5000埃，如圖7所示。
請(qǐng)參閱圖6所示為一在傳統(tǒng)蝕刻制程后形成介電材料后的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)41，此傳統(tǒng)蝕刻制程，例如使用一或多個(gè)濕式蝕刻制程來(lái)移除含氮層10。根據(jù)一較佳實(shí)施例，含氮層10包括氮氧硅層9以及氮硅層5，一系列的濕式蝕刻制程來(lái)移除氮氧硅層9以及氮硅層5已暴露出基板1的表面3。淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)41包括一頂表面43，此頂表面43與基板表面3間具有一步階高度51。在各種實(shí)施例中，步階高度51的范圍約為0埃至500埃，較佳地為300埃或小于300埃。本發(fā)明的一優(yōu)點(diǎn)為，與傳統(tǒng)的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)相較具有較低的步階高度51，且具有較平坦的頂表面43而不會(huì)形成碟狀效應(yīng)。本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)為，不論淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的平均寬度為何，既使在一半導(dǎo)體元件中具有各種形式的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)，上述淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)中的步階高度51與頂表面43可同時(shí)形成在一半導(dǎo)體元件中。
請(qǐng)參閱圖7所示為利用圖1至圖5所示的制程步驟在一基板1上同時(shí)形成淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)41和141，其中淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)41和141分別具有不同寬度25和125。在圖7中，淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)41和141的頂表面43均低于表面13一距離47，并與基板表面3兼具一距離45。
以上僅闡釋本發(fā)明的原理。因此，應(yīng)可理解熟習(xí)本技藝的人士將可設(shè)計(jì)出雖未明確地描述或顯示在此中、具體化本發(fā)明的原理以及包括在本發(fā)明精神及范圍內(nèi)的不同結(jié)構(gòu)。再者，此中所述的所有實(shí)施例子以及條件語(yǔ)言，理論上僅是為了教示目的而為之表達(dá)，藉以協(xié)助讀者了解本發(fā)明的原理，以及發(fā)明者的貢獻(xiàn)，并不欲受限于此等特別提到的實(shí)施例及條件。再者，所有在此中所提到的本發(fā)明的原理、態(tài)樣及具體例以及其特殊實(shí)施例均意欲涵蓋其結(jié)構(gòu)及功能。此外，本案所謂的此等相當(dāng)物包括，目前已知的相當(dāng)物及未來(lái)發(fā)展的相當(dāng)物(即不論結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)相同功能的任一種元件)二者。
例示具體例的說(shuō)明合并視為完整說(shuō)明書(shū)的一部分的附式一起研讀。在說(shuō)明書(shū)中，相對(duì)用語(yǔ)，例如“較低”、“較上方”、“水平的”、“垂直的”、“以上”、“以下”、“上”、“下”、“頂部”及“底部”以及其衍生用語(yǔ)(例如“水平地”、“向下地”、“向上地”等)，應(yīng)用來(lái)表示討論中所描述及的圖式中所示的方位。此等相對(duì)用語(yǔ)是基于方便說(shuō)明的目的，并且不需依特定方位建立或操作裝置。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種形成絕緣結(jié)構(gòu)的方法，此絕緣結(jié)構(gòu)位于一半導(dǎo)體元件上，其特征在于該方法至少包括提供一次結(jié)構(gòu)于一基板上以及一形成在該基板上的含氮層；蝕刻穿越該含氮層并進(jìn)入該基板以形成一溝渠；形成一介電層在該含氮層上并填充該溝渠；研磨該介電層藉以降低該介電層位于該含氮層上的厚度，并使得該介電層仍保持覆蓋該含氮層；使用一蝕刻制程從該含氮層上移除該介電層，并在該溝渠中實(shí)質(zhì)上平均地降低該介電層頂表面，使其低于該含氮層的頂表面；以及移除該含氮層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的含氮層至少包括至少一氮硅層和一氮氧硅層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的含氮層包括一厚度不大于550埃且沉積在一氮氧硅層上的氮硅層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中形成該介電層的步驟更至少包括在該含氮層上沉積一厚度大于2000埃的該介電層，以及該研磨降低位于該含氮層上的該介電層的厚度不超過(guò)2000埃。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于其中所述的沉積使用化學(xué)氣相沉積法。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的蝕刻形成溝渠具有一由該基板和該含氮層形成的側(cè)邊，且該溝渠具有一不超過(guò)2.6∶1的深寬比。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的含氮層具有一不超過(guò)900埃的厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中使用蝕刻來(lái)降低該介電層的該頂表面的高度不超過(guò)該硅基板表面上500埃。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中移除該含氮層后，該介電層頂表面實(shí)質(zhì)上平行于該基板表面，且該頂表面的高度不超過(guò)該基板表面上300埃。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的蝕刻至少包括一等離子體氧化蝕刻制程。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的研磨制程至少包括一化學(xué)機(jī)械研磨。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的介電層的材料至少包括氧化物，以及該蝕刻制程為一氧化物蝕刻制程。
13.一種形成絕緣結(jié)構(gòu)的方法，此絕緣結(jié)構(gòu)位于一半導(dǎo)體元件上，其特征在于該方法至少包括提供一含氮層沉積在一硅基板表面的次結(jié)構(gòu)；蝕刻該含氮層并進(jìn)入該硅基板以形成復(fù)數(shù)個(gè)不同寬度的開(kāi)口，藉以形成相對(duì)應(yīng)具不同寬度的復(fù)數(shù)個(gè)溝渠結(jié)構(gòu)；在該含氮層上形成一介電層，并填充該些溝渠結(jié)構(gòu)；對(duì)該介電層進(jìn)行一研磨程序以降低位于該含氮層上的該介電層的厚度，并使得該介電層仍保持在該含氮層上；使用一蝕刻程序來(lái)移除位于該含氮層上的該介電層，并實(shí)質(zhì)上平均降低該介電層的頂表面，使其在每一該些溝渠結(jié)構(gòu)中低于該含氮層的頂表面，且該頂表面低于硅基板表面上500埃；以及移除該含氮層以在每一該些溝渠結(jié)構(gòu)中形成一絕緣結(jié)構(gòu)，每一絕緣結(jié)構(gòu)中包括該頂表面的部分，且其高度不超過(guò)該硅基板表面上500埃。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于其中所述的寬度范圍從1000埃至4000埃。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于其中所述的含氮層具有一不超過(guò)900埃的厚度，并由一沉積在氮硅層上的氮氧硅層所組成。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種形成一具有可控制步階高度的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的方法，在一基板上形成一相對(duì)薄的含氮層藉以生產(chǎn)一可控制步階高度的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)。此含氮層是由一氮硅薄膜和一氮氧硅薄膜所組成，此兩薄膜的總厚度低于900埃，一溝渠開(kāi)口形成在此含氮層中并進(jìn)入硅基板，一化學(xué)氣相沉積法形成一介電層，例如一氧化層，在此溝渠開(kāi)口中并位于含氮層上，一研磨制程用以部分研磨此介電層藉以降低在含氮層上的介電層厚度，并以一干蝕刻法移除位于含氮層上的介電層，并平均地降低位于溝渠中的介電層頂表面。此方法可避免效應(yīng)。亦除含氮層以產(chǎn)生一具有小于500埃步階高度的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H01L21/70GK1767167SQ200510102810
公開(kāi)日2006年5月3日 申請(qǐng)日期2005年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月14日
發(fā)明者張耀基, 張道生 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司