[發(fā)明專利]局部硅氧化隔離結構的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710094213.5
• 申請日: 2007-11-09
• 公開（公告）號: CN101431043A
• 公開（公告）日: 2009-05-13
• 發(fā)明（設計）人: 陳華倫;陳雄斌
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司
• 代理人: 丁紀鐵

技術領域

本發(fā)明涉及一種半導體器件制造中的局部硅氧化隔離結構的制備方法。

背景技術

在現代半導體器件制造工藝中，淺溝隔離結構(STI)與局部硅氧化隔離結構(LOCOS)是被普遍采用的兩種器件隔離結構。LOCOS隔離結構的原理是在器件的隔離區(qū)域讓硅氧化形成SiO₂。常見的制備步驟為：首先在硅襯底表面制作墊氧化層，并沉積Si₃N₄層，而后用光刻膠將有源區(qū)域保護起來；而后干法刻蝕沒有光阻保護的Si₃N₄、墊氧化層(可進一步向硅襯底下挖入一定的深度形成凹陷)；接著將硅片送入熱爐管內使硅氧化成氧化硅，形成場氧化層(Field?Oxide，簡稱FOX)；最后濕法刻蝕去除硅表面墊氧化層和Si₃N₄層。LOCOS隔離結構有著良好的隔離效果，且制作流程單純而不復雜。但隨著器件設計的尺寸越來越小，氧化橫向擴展占用的面積相對越來越大，存在有鳥嘴現象(見圖1)，導致小尺寸的器件區(qū)域受到嚴重的影響，甚至氧化區(qū)域直接連通起來導致器件無法形成?，F在很多小尺寸的芯片制備轉而采用淺溝槽隔離技術，隨之帶來的問題是由于淺溝槽隔離技術的工藝復雜而導致產品價格競爭力下降。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種局部硅氧化隔離結構的制備方法，通過該方法制備的隔離氧化硅橫向尺寸明顯減小。

為解決上述技術問題，本發(fā)明的局部硅氧化隔離結構的制備方法，包括如下步驟：

(1)襯底上生長氧化硅和氮化硅；

(2)進行光刻和刻蝕，去掉需要生長隔離氧化硅的區(qū)域硅襯底上的氮化硅和氧化硅；

(3)以氮化硅為掩膜層，將氧原子注入硅襯底中；

(4)高溫氧化，形成隔離氧化硅；

(5)去除硅襯底表面的氮化硅和氧化硅。

本發(fā)明的制備方法通過在高溫氧化前先將氧原子注入到需氧化的硅襯底區(qū)域，相對地縮短了高溫氧化工藝的時間，避免了原有工藝中高溫氧化時間較長導致的氧化層橫向擴展較寬的問題，減少了鳥嘴的長度，使傳統(tǒng)的硅的局部氧化隔離工藝能夠應用于更小尺寸的器件。同時較短的熱氧化過程能減小摻雜元素的擴散，提高了器件調整的靈活性和獨立性。

附圖說明

下面結合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明：

圖1為隔離氧化硅生長中鳥嘴結構示意圖；

圖2為本發(fā)明的制備方法流程圖；

圖3為實施本發(fā)明的方法步驟(1)后的結構示意圖；

圖4為實施本發(fā)明的方法步驟(2)后的結構示意圖；

圖5為實施本發(fā)明的方法步驟(3)后的結構示意圖；

圖6為實施本發(fā)明的方法步驟(4)后的結構示意圖。

具體實施方式

圖2本發(fā)明的制備方法流程圖，可通過以下步驟實施：

(1)先在硅襯底上生長氧化硅，為一般的墊氧化層，厚度與正常工藝相似，而后在該層氧化硅上淀積氮化硅，一般厚度要不氧化硅層要大(見圖3)。

(2)涂光刻膠，光刻定義出隔離氧化硅的區(qū)域，后采用刻蝕去掉位于隔離氧化硅區(qū)域內的氮化硅和氧化硅(見圖4)，直至露出硅襯底，在這一步刻蝕，通常會有一小部分的硅襯底損失。

(3)以氮化硅和氧化硅為作為掩膜層，將氧原子注入硅襯底中(見圖5)。所注入的氧原子的劑量可為10¹⁵～10¹⁸原子/立方厘米之間。在注入過程中，因考慮不同厚度氮化硅掩蔽層的遮擋能力不同以及氧原子本身所具有的物理溪性能，氧原子注入能量應控制恰當(具體制備中可通過反復的試驗得出)，一般其入射氮化硅的深度不超過氮化硅厚度的三分之二。同時因氧原子本身所具有的物理性能，氧原子通常只存在與硅表面，而不會進入襯底內部，故在具體實施中，對氧原子注入的能量沒有特別的限定。而且有掩膜層的保護，注入的氧原子不會進入氮化硅保護下的硅襯底中，即隔離氧化硅區(qū)域的橫向。

(4)高溫氧化，激活注入的氧原子，形成隔離氧化硅(見圖6)。通過高溫氧化激活注入的氧原子，使之與硅原子反應生成二氧化硅，得以減少熱氧化時間，有效抑制氧原子的橫向擴散，從而減少鳥嘴長度。

(5)最后去除硅襯底表面的氮化硅和氧化硅，局部硅氧化隔離結構制備完成。