[發明專利]晶體管結構、淺溝槽隔離結構及其制造方法

有效

• 申請號: 201110249816.4
• 申請日: 2011-08-29
• 公開（公告）號: CN102956495A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 黃良安;黃鈺鈞;林進福;林郁喬;林裕杰;劉信良;鄭鈞鴻;楊淵丞;許堯凱
• 申請（專利權）人: 聯華電子股份有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L21/762;H01L29/78;H01L29/06
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 彭久云

技術領域

本發明涉及一種晶體管結構、淺溝槽隔離結構及其制造方法，尤指應用于半導體工藝中的淺溝槽隔離結構及其制造方法。

背景技術

在同一集成電路芯片上一并完成有低電壓邏輯電路與高電壓元件的設計已是現今集成電路制作的主流。而不論在低電壓邏輯電路或是高電壓元件中，都必須制作出隔離元件來進行元件之間的電性隔離。而淺溝槽隔離結構(Shallow?Trench?Isolation，簡稱STI)是目前最常使用的隔離元件，且低電壓邏輯電路與高電壓元件中的淺溝槽隔離結構通常會于同一工藝中一并完成。

但因低電壓邏輯電路的元件尺寸隨工藝進步而日益縮小，導致淺溝槽隔離結構的寬度與深度也隨之小型化，因此若高電壓元件中所使用淺溝槽隔離結構的尺寸與低電壓邏輯電路中淺溝槽隔離結構的尺寸相同時，可能無法滿足高電壓元件的設計需求，而如何改善此種已知手段的不足，便是發展本發明的主要目的。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的之一是在提供一種淺溝槽隔離結構制造方法，以確保高電壓元件的淺溝槽隔離結的絕緣效果。

本發明的目的之一在于提供一種淺溝槽隔離結構制造方法，方法包括下列步驟：提供基板，基板上定義有高電壓元件區域；利用第一蝕刻工藝于高電壓元件區域中制作出預處理淺溝槽；利用第二蝕刻工藝將高電壓元件區域中的預處理淺溝槽繼續蝕刻成第一淺溝槽；以及于第一淺溝槽中填入介電材料而形成第一淺溝槽隔離結構。

在本發明的優選實施例中，上述基板上另定義有低電壓元件區域，上述第二蝕刻工藝于上述低電壓元件區域中制作出第二淺溝槽，上述第二淺溝槽的深度小于上述第一淺溝槽。

在本發明的優選實施例中，上述第一蝕刻工藝制作出的上述預處理淺溝槽的開口側壁的傾斜角范圍約在105至135度之間，使得上述第一淺溝槽具有坡度較和緩的肩部。

在本發明的優選實施例中，在形成上述第一淺溝槽隔離結構之后，還包括下列步驟：對上述第一淺溝槽隔離結構進行預清洗，用以將上述第一淺溝槽隔離結構的頂面退縮至上述肩部以下；以及于上述第一淺溝槽隔離結構及上述基板的表面上形成高電壓柵極介電層。

在本發明的優選實施例中，在制作出上述預處理淺溝槽之后，還包括下列步驟：于上述預處理淺溝槽的開口側壁形成間隙壁，其中上述間隙壁的材料與上述介電材料相同。

在本發明的優選實施例中，在制作出上述預處理淺溝槽之后及進行上述第二蝕刻工藝之前或之后，還包括下列步驟：于上述基板的上述高電壓元件區域中進行摻質注入工藝，用以形成高電壓阱區。

在本發明的優選實施例中，在上述第一淺溝槽中填入上述介電材料的方法包括下列步驟：進行高密度等離子體化學氣相沉積法來沉積上述介電材料；以及對上述介電材料進行化學機械拋光工藝，以平坦化上述介電材料。

本發明的另一目的在于提供一種淺溝槽隔離結構，包括：基板，基板定義有高電壓元件區域；第一淺溝槽，形成于高電壓元件區域中，第一淺溝槽具有上半部與下半部，上半部的開口側壁形成具有坡度較和緩的肩部；以及介電材料層，填入于第一淺溝槽，其高度至少到達肩部。

在本發明的優選實施例中，還包括有第二淺溝槽，上述第二淺溝槽位于上述基板上的低電壓元件區域，上述第二淺溝槽的深度小于上述第一淺溝槽。

在本發明的優選實施例中，上述肩部的傾斜角范圍約在105至135度之間。

在本發明的優選實施例中，上述基板為硅基板，上述介電材料層的材料為氧化硅。

本發明的又一目的在于提供一種高壓金屬氧化物半導體晶體管結構，其中包括：基板；溝道區，形成于該基板中；至少一淺溝槽，形成于該溝道區的一側，其具有上半部與下半部，該上半部的開口側壁形成具有坡度較和緩的肩部；以及介電材料層，填入于該淺溝槽中，其高度至少到達該肩部。

附圖說明

圖1A至圖1J為本發明所提出的淺溝槽隔離結構的制造方法步驟示意圖。

圖2為具有以本發明所完成的淺溝槽隔離結構的對稱型高電壓金屬氧化物半導體晶體管的剖面示意圖。

圖3為具有以本發明所完成的淺溝槽隔離結構的非對稱型高電壓金屬氧化物半導體晶體管的剖面示意圖。

附圖標記說明

1、2：硅基板????????????????????????10：墊氧化層

11：高電壓元件區域??????????????????12：低電壓元件區域

13：墊氧化層????????????????????????14：氮化硅層