[發明專利]淺槽隔離結構及其進行離子注入的方法

有效

• 申請號: 201110350560.6
• 申請日: 2011-11-08
• 公開（公告）號: CN103094286A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 錢文生
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L27/12
• 分類號: H01L27/12;H01L21/762;H01L21/265
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀鐵

技術領域

本發明涉及一種半導體集成電路中的淺槽隔離結構。

背景技術

淺槽隔離(STI)工藝用于制造半導體襯底的有源區之間的隔離區，所述隔離區為介質材料，并且通常為氧化硅(SiO₂)。現有的淺槽隔離結構如圖1a所示，在襯底11上具有一個或多個淺槽隔離結構16，該淺槽隔離結構16的截面形狀呈現為倒梯形，即開口處的寬度大于底部的寬度，其側壁與底部的夾角為鈍角，這種倒梯形的截面形狀有利于填充溝槽。

請參閱圖1b，現有的淺槽隔離結構進行離子注入的方法為：先在半導體襯底11上淀積一層硬掩膜層12，再在硬掩膜層12和襯底11上刻蝕出溝槽13，該溝槽13的開口寬度大于底部寬度。接著在溝槽13的兩側壁形成內側墻14，再后在溝槽13底部進行離子注入形成摻雜區15。然后去除內側墻14，再以介質材料填充溝槽13形成淺槽隔離結構16，最后去除硬掩膜層12。這種方法例如用于高壓鍺硅HBT(Hetero?junction?bipolar?transistor，異質結雙極型晶體管)器件的制造，溝槽底部的摻雜區15就是鍺硅HBT器件的集電區埋層。

現有的淺槽隔離結構16中，由于溝槽13是倒梯形形貌，而且內側墻14較薄，這就對形成摻雜區15的離子注入能量帶來很大限制。為了避免離子注入穿透溝內側墻14到達溝槽13的側壁，必須采用低能量的離子注入，這就很難滿足某些器件的要求(例如高壓鍺硅HBT器件的集電區埋層需要較高能量的離子注入)，從而對器件的性能產生影響。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種新的淺槽隔離結構，這種淺槽隔離結構進行離子注入時可以采用高能量的離子注入，而不用擔心離子注入會到達溝槽的側壁。為此，本發明還要提供所述淺槽隔離結構進行離子注入的方法。

為解決上述技術問題，本發明淺槽隔離結構的截面形狀呈現為正梯形，即開口處的寬度小于底部的寬度，其側壁與底部的夾角為銳角；所述淺槽隔離結構包括內側墻和填充結構兩部分，所述填充結構的截面形狀為矩形或倒梯形，倒梯形指開口處的寬度大于底部的寬度。

所述淺槽隔離結構進行離子注入的方法包括如下步驟：

第1步，在襯底上淀積一層硬掩膜層，并采用光刻和刻蝕工藝在所述硬掩膜層上刻蝕出淺槽隔離結構的位置；

第2步，采用刻蝕工藝在襯底上刻蝕出截面形狀為正梯形的溝槽；

第3步，對溝槽底部進行離子注入，從而在溝槽的底部形成摻雜區；

第4步，在溝槽的兩側壁形成內側墻，在制作內側墻后溝槽的截面形狀轉變為矩形或倒梯形；

第5步，以介質材料填充溝槽形成填充結構，溝槽中的填充結構和內側墻一起作為淺槽隔離結構；

第6步，去除硬掩膜層。

本發明淺槽隔離結構及其進行離子注入的方法由于采用了正梯形的溝槽截面形狀，因此對溝槽底部進行離子注入時可以采用高能量的離子注入工藝，而不用擔心會對溝槽的側壁造成損害。為了避免填充正梯形的溝槽時出現空洞的問題，本發明先在溝槽中形成內側墻，使溝槽剩余空間的截面形狀為矩形或倒梯形，再進行介質材料的填充和平坦化。

附圖說明

圖1a是現有的淺槽隔離結構的示意圖；

圖1b是現有的淺槽隔離結構進行離子注入的示意圖；

圖2是本發明的淺槽隔離結構的示意圖；

圖3a～圖3f為本發明淺槽隔離結構進行離子注入的方法的各步驟示意圖。

圖中附圖標記說明：

11為襯底；12為硬掩膜層；13為溝槽；14為內側墻；15為摻雜區；16為淺槽隔離結構；21為襯底；22為硬掩膜層；23為溝槽；24為內側墻；25為摻雜區；26為填充結構；27為淺槽隔離結構。

具體實施方式

本發明的淺槽隔離結構如圖2所示，在襯底21上具有一個或多個淺槽隔離結構27，該淺槽隔離結構27的截面形狀呈現為正梯形，即開口處的寬度小于底部的寬度，其側壁與底部的夾角為銳角，這種正梯形的截面形狀有利于溝槽底部的離子注入。該淺槽隔離結構27為介質材料，優選為氧化硅。

進一步地，所述淺槽隔離結構27包括兩部分，一部分是位于溝槽兩側壁的內側墻24，另一部分是兩個內側墻24之間的填充結構26。所述填充結構26的截面形狀為矩形或倒梯形。內側墻24用于讓溝槽的填充性更好。優選地，內側墻24和填充結構26為同一種介質材料，例如均為氧化硅。

優選地，所述淺槽隔離結構27的側壁與底部的夾角為80～90度。