[發明專利]淺溝槽隔離結構及于其內形成底部孔洞的方法

有效

• 申請號: 201010228334.6
• 申請日: 2010-07-08
• 公開（公告）號: CN101950730A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: 黃玉蓮;鐘漢邠;王祥保
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 陳紅

技術領域

本發明是關于一種半導體裝置的制造方法，且特別是關于一種于淺溝槽隔離結構中形成底部孔洞的方法。

背景技術

間隙與溝槽(例如在淺溝槽隔離結構中出現的間隙與溝槽)通常用于半導體裝置上的電性隔離組件。淺溝槽隔離結構可包含形成于半導體基板的隔離區內的溝槽或間隙，半導體基板的隔離區是由介電材料填滿以防止附近組件結構(例如：晶體管、二極管…等)的電性耦合。隨著集成電路上組件密度的持續提升，組件結構間的距離與大小逐漸縮減。然而，淺溝槽隔離結構的垂直高度的縮減速度通常較其水平寬度為慢，導致間隙與溝槽具有較大的高度與寬度比(例如：較高的高寬比)。

雖然具有制造更高的高寬比組件結構的能力，而能于半導體芯片基板的同一表面上容納更多用以封裝的結構(晶體管、電容、二極管…等)，但亦會產生若干制造上的問題。舉例而言，難以在不產生隨機空洞或縫隙的狀況下，完成充填間隙與溝槽結構的充填制程。為了盡量減低電噪聲與漏電流，有必要使用介電材料(例如：氧化硅)來充填間隙與溝槽，以使鄰近的組件結構間得以彼此電性隔離。隨著高寬比的提升，越加難以在充填深而窄的溝槽時，不在用以充填溝槽的介電材料內產生空洞或縫隙。

然而，由淺溝槽隔離沉積制程與絕緣效果的觀點來看，形成在鄰近溝槽底部的多個孔洞是可被接受且具有良好絕緣效果，因為孔洞所包含的空氣的介電常數僅為1。然而，最近用以形成鄰近溝槽底部的孔洞的制程可能具有問題。舉例而言，前述這些孔洞的大小、形狀、位置以及密度并非完全一致，這會導致無法預測且不一致的介電層后沉積制程，例如非均勻蝕刻、研磨、退火…等。形成于成品組件內的孔洞，亦會造成組件結構中間隙與溝槽的介電質量的差異。由于電串擾、電荷泄漏，甚至是裝置中的短路，會導致不穩定且劣質的組件效能。

基于前述與后續實施方式中所顯現的原因，亟待業界改進于溝槽和間隙中形成底部孔洞的制程，以避免已知技術中所出現的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用以形成淺溝槽隔離結構的方法及淺溝槽隔離結構，可以避免已知技術中所出現的問題。

根據本發明的一實施方式，本發明關于一種用以形成淺溝槽隔離結構的方法。前述方法包含以下步驟：(a)提供基板；(b)形成溝槽于基板內，溝槽具有第一側壁以及相對于第一側壁的第二側壁，第一側壁與第二側壁向下延伸至溝槽的底部；(c)沉積絕緣材料以共同形成第一側壁、第二側壁以及溝槽的底部的襯墊層；(d)回蝕刻絕緣材料中鄰近溝槽的頂部以及溝槽的底部的部分；(e)繼續沉積絕緣材料以形成第一側壁、第二側壁以及溝槽的底部的襯墊層，且利用足以使第一突出絕緣材料與第二突出絕緣材料逐漸接近的速度來沉積，其中第一突出絕緣材料沉積于第一側壁上，而第二突出絕緣材料沉積于第二側壁上；(f)重復步驟(d)與(e)以使第一突出絕緣材料與第二突出絕緣材料鄰接，從而形成鄰近溝槽底部的孔洞。

根據本發明的另一實施方式，本發明關于一種淺溝槽隔離結構，其包含半導體基板、溝槽、第一突出絕緣材料以及第二突出絕緣材料。溝槽具有第一側壁以及相對于第一側壁的第二側壁，第一側壁與第二側壁向下延伸至溝槽的底部。第一突出絕緣材料沉積于第一側壁上。第二突出絕緣材料沉積于第二側壁上。其中第一突出絕緣材料與第二突出絕緣材料鄰接，并形成鄰近溝槽底部的孔洞。

根據本發明一實施例，在淺溝槽隔離結構中形成底部孔洞的方法可被廣泛地應用，諸如應用于需要隔離區來使某一組件區以及與其相鄰的組件區彼此隔離的狀況。本發明實施例的方法特別益于形成具有大高寬比的溝槽、間隙等的基板。形成在鄰近溝槽底部的多個孔洞具有良好絕緣效果，這是基于孔洞所包含的空氣的介電常數僅為1。

為讓本發明的上述和其它目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為讓本發明的上述和其它目的、特征、優點與實施例能更明顯易懂，所附附圖的說明如下：

圖1至圖6是繪示依照本發明一實施方式的一種用以形成淺溝槽隔離結構的不同制程步驟中的結構剖面圖。

【主要組件符號說明】

2：半導體基板????????18A：第一傾斜側壁

4：墊氧化層??????????18B：第二傾斜側壁

6：氮化硅層??????????20：溝槽頂端角

8：第二硬罩幕層??????22：溝槽底端角

10：光阻層???????????24：氧化層

12：開口?????????????24A：第一突出部分