[發明專利]氧化聚硅氮烷層的方法以及形成溝槽隔離結構的方法

無效

• 申請號: 201110320248.2
• 申請日: 2011-10-20
• 公開（公告）號: CN102760660A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: 施信益;陳逸男;劉獻文
• 申請（專利權）人: 南亞科技股份有限公司
• 主分類號: H01L21/3105
• 分類號: H01L21/3105;H01L21/762
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司 11204
• 代理人: 王達佐;陰亮

發明所屬的技術領域

本發明涉及一種半導體集成電路的制程中使用絕緣材料進行電性隔離的方法，特別是涉及一種氧化聚硅氮烷(Polysilazane)層的方法。

現有技術

在半導體集成電路中，半導體組件是整合并設計在一個小區域中，而需要組件彼此相接近。隨著集成電路組件的尺寸和間距持續的縮小，絕緣材料用來隔離各種主動構件(例如晶體管、電阻器和電容器)。隔離用的絕緣材料一般是二氧化硅組成。

舉例來說，金屬內聯機間的層間介電層(interlayer?dielectric，簡稱ILD)或金屬間介電層需要填入深寬比等于5或大于5的窄間隙，此外，還需要在基底中的構件間于溝槽中填入絕緣材料，形成淺溝槽隔離(STI)。上述溝槽的寬度為0.01至0.05微米或更小，而對如此小的圖樣填充絕緣材料是很困難的。此外，介電材料必須能夠禁得起后續的制程步驟，例如蝕刻和清洗步驟。

介電材料一般是由化學氣相沉積法或電漿輔助化學氣相沉積法沉積而成，舉例來說，形成淺溝槽隔離一般包括以下方法：蝕刻硅基底形成溝槽；在溝槽中填入二氧化硅作為隔離層。在溝槽中，氧化物的隔離層先形成在溝槽的側壁，且朝向溝槽的中心成長，直到與氧化物相接觸。由于深寬比越來越大，溝槽的寬度變得更窄，而深度變得更深。因此，使用化學氣相沉積法或電漿輔助化學氣相沉積法技術很難形成不具有孔洞或縫隙的隔離溝槽。

現已發展出流動性的材料，例如硅酸鹽(silicate)、硅氧烷(siloxane)、硅氮烷(silazane)或乙基硅倍半環丙烷(silisesquioxanes)的旋轉涂布介電材料(spin-on?dielectrics，簡稱SOD)、旋轉涂布玻璃(spin-on?glass，簡稱SOG)和旋轉涂布高分子(spin-on?polymer)。氧化硅薄膜是通過將含硅高分子的液態溶液旋轉涂布在基底的表面，接著，對上述材料進行烘烤以移除溶劑，之后，在約不高于1000℃的溫度下，于常壓、氧氣或水氣的環境中熱氧化高分子層。然而，上述的方法具有以下缺點：如圖1所示，當進行氧化和致密化聚硅氮烷(polysilazane)涂布層106的制程中，氧氣和水氣會滲入聚硅氮烷涂布層106。因此，此高溫制程的方法需要厚度相對厚(大于6nm)的氮化硅襯層104以避免對基底102進行氧化。然而，此氮化硅襯層104限制淺溝槽隔離縫隙填充的應用(例如難以用在30nm技術以下的制程)。另一缺點為該高溫制程會影響到其它低熱容許(thermal?tolerance)例如鋁或其它的金屬線層。該產品需限制其熱預算(thermal?budget)，其高溫的致密化制程會對組件造成損壞。因此，需要較低溫度的制程技術。

發明內容

根據上述內容，本發明提供一種氧化聚硅氮烷層的方法，包括：提供基底，包括溝槽；在溝槽中形成聚硅氮烷層；及在施加超音波的含酸溶液中對聚硅氮烷層進行處理以氧化聚硅氮烷層。

本發明提供一種形成溝槽隔離結構的方法，包括：提供基底；在基底中形成溝槽；在溝槽中形成聚硅氮烷層；及在100℃～300℃的溫度下，在施加超音波的含酸溶液中對聚硅氮烷層進行處理以將聚硅氮烷層轉換成氧化硅層，其中含酸溶液包括磷酸、硫酸、H₂SO₄添加O₃(SOM)、H₂SO₄添加H₂O₂(SPM)、H₃PO₄添加O₃或H₃PO₄添加H₂O₂；及移除溝槽外的氧化硅層。

附圖說明

圖1顯示現有技術形成淺溝槽隔離結構的方法的制程剖面圖。

圖2A-2E顯示本發明一實施例形成淺溝槽隔離結構的介電層的方法的制程剖面圖。

主要組件符號說明

為讓本發明的特征能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖，作出如下詳細說明：

實施方式

以下詳細討論揭示實施例的實施。然而，可以理解的是，實施例提供許多可應用的發明概念，其可以較廣的變化實施。所討論的特定實施例僅用來揭示使用實施例的特定方法，而不用來限定揭示的范圍。