[發(fā)明專利]一種制作半導體器件的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310459542.0
• 申請日: 2013-09-27
• 公開（公告）號: CN104517887B
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蒲月皎;宋化龍;董金珠
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 董巍;高偉

本發(fā)明公開了一種制作半導體器件的方法，包括下列步驟，提供半導體襯底；在所述半導體襯底上依次形成墊氧化層和氮化物層；圖案化所述墊氧化層和所述氮化物層，以形成露出所述半導體襯底的開口；根據(jù)所述開口刻蝕所述半導體襯底，以形成淺溝槽；在所述淺溝槽的底部和側(cè)壁上形成襯墊層；采用回蝕刻工藝處理所述氮化物層，以露出位于所述淺溝槽頂部附近的部分所述墊氧化層；氧化露出的所述墊氧化層。綜上所示，根據(jù)本發(fā)明的制造工藝可以優(yōu)化半導體襯底中淺溝槽的形態(tài)，使得形成的STI的邊角更加的圓化和平滑，以改善由STI邊角區(qū)域的晶體管較早打開后引起的雙峰效應（double hump），提高了半導體器件的性能，也有助于半導體器件寬度方向尺寸的減小，也有利于后續(xù)對淺溝槽的填充。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導體制造工藝，尤其涉及一種制作半導體器件的方法。

背景技術(shù)

隨著微電子工藝進入深亞微米階段后，為實現(xiàn)高密度、高性能的大規(guī)模集成電路，半導體器件之間的隔離工藝變得越來越重要。現(xiàn)有技術(shù)一般采用淺溝槽隔離技術(shù)(STI，Shallow Trench Isolation)來實現(xiàn)有源器件的隔離，如互補金屬氧化物半導體（CMOS）器件中，NMOS(N型金屬氧化物半導體)晶體管和PMOS(P型金屬氧化物半導體)晶體管之間的隔離層均采用淺溝槽隔離技術(shù)工藝形成。

淺溝槽隔離技術(shù)已經(jīng)逐漸取代了傳統(tǒng)半導體器件制造所采用的如局部硅氧化法等其他隔離方法。淺溝槽隔離技術(shù)與其他隔離方法相比具有：可以獲得較窄的半導體器件隔離寬度，從而提高其器件密度，還可以提升表面平坦度，因而可在光刻時有效控制最小線寬。然而，隨著半導體器件寬度尺寸的不斷縮小，STI的邊角（corner）是影響半導體器件性能的重要因素之一，尤其對于具有較窄隔離寬度的半導體器件，淺溝槽隔離的淺溝槽邊角（頂部邊角）的圓滑程度與漏電流之間有很強的相關(guān)性，越是圓滑的邊角，越容易阻止漏電流的產(chǎn)生。同時，淺溝槽頂部邊角的圓滑程度對周圍的晶體管的性能有很大的影響，STI的形狀決定了器件有源區(qū)的形狀和大小，當這些有源區(qū)被加上一定電壓后，在它的邊角部位就會產(chǎn)生很強的區(qū)域電場，影響和改變晶體管等小器件的工作特性，比如MOS管的雙峰效應、反窄溝道效應等。因而如何使淺溝槽的頂部邊角更加圓滑，改善淺溝槽隔離的電學性能表現(xiàn)，從而減少淺溝槽隔離的漏電，是半導體工藝中的一個重要問題。

現(xiàn)有技術(shù)中公開了一種制作半導體器件淺溝槽隔離的方法，采用pull-back（回刻蝕）工藝和在STI中形成襯墊層工藝來改善STI的邊角形狀，如圖1所示，為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)制作淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的相關(guān)步驟所獲得的器件的剖視圖。在圖1A中，在提供一具有源區(qū)的半導體襯底100，在所述半導體襯底100上采用熱氧化法形成墊氧化層101，用化學氣相沉積法在該墊氧化層101上形成氮化硅層102，在氮化硅層102上依次形成電介質(zhì)抗反射涂層（DARC）、圖案化的光刻膠層。根據(jù)圖案化的光刻膠層依次刻蝕電介質(zhì)抗反射涂層、氮化硅層和墊氧化層，然后，采用灰化工藝去除光刻膠層、電介質(zhì)抗反射涂層和硬掩膜層，以形成開口103，開口103在氮化硅層102和墊氧化層101中露出半導體襯底100。

在圖1B中，根據(jù)開口103刻蝕半導體襯底100，以形成淺溝槽104。刻蝕半導體襯底100氣體可以為溴化氫和三氟甲烷（CHF3）的混合氣體。

為了使得粗糙的淺溝槽（淺溝槽104）側(cè)壁變得平滑，即STI的頂部的邊角變得圓滑。采用溝道內(nèi)側(cè)壁隔離氧化（liner Oxidation）和pull-back（回刻蝕）工藝以改善淺溝槽隔離的邊角形狀。

在圖1C中，用一掩膜層定義出需要被保護的區(qū)域，對不被保護的區(qū)域進行pull-back工藝以改善淺溝槽104的邊角形狀，可以采用磷酸溶液或者稀釋氫氟酸進行pull-back工藝。然后，去除所述掩膜層。

在圖1D中，采用溝道內(nèi)側(cè)壁隔離氧化法在淺溝槽104中形成襯墊層105，其厚度為110埃。