一種淺槽隔離結(jié)構(gòu)及制作方法技術(shù)

一種制作淺槽隔離結(jié)構(gòu)及制作方法，本發(fā)明專利技術(shù)所制作的淺槽隔離結(jié)構(gòu)經(jīng)過了二次刻蝕、二次填充和二次拋光形成的，所形成的STI結(jié)構(gòu)并不像現(xiàn)有技術(shù)那樣是長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)或倒梯形結(jié)構(gòu)，而是中間寬，上下窄的立體結(jié)構(gòu)，這樣，即使在制作n阱或p阱時(shí)掩膜偏移而造成的n阱和p阱在STI結(jié)構(gòu)兩邊不對(duì)稱，由于STI結(jié)構(gòu)的中間寬部分的存在，也不會(huì)造成p阱和n阱中的有源區(qū)連通，或者不會(huì)造成n阱和p阱中的有源區(qū)連通。STI結(jié)構(gòu)的上方區(qū)域制作保證了所制作的STI結(jié)構(gòu)在半導(dǎo)體襯底中，不高于半導(dǎo)體襯底，因此，本發(fā)明專利技術(shù)提供的方法及STI結(jié)構(gòu)保證了在后續(xù)制作n阱或p阱時(shí)掩膜偏移的情況下完全隔離p阱和n阱中的有源區(qū)，或者完全隔離n阱和p阱中的有源區(qū)。因此，本發(fā)明專利技術(shù)提供的方法及STI結(jié)構(gòu)保證了完全隔離半導(dǎo)體襯底的有源區(qū)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及半導(dǎo)體器件的制作技術(shù)，特別涉及一種制作淺槽隔離結(jié)構(gòu)及制作方法。
技術(shù)介紹
在半導(dǎo)體器件的制作過程中，包括半導(dǎo)體襯底上制作淺槽隔離(STI，ShallowTrench Isolation)結(jié)構(gòu)，STI結(jié)構(gòu)的制作是在襯底上制作的晶體管有源區(qū)之間隔離區(qū)的一種工藝。圖I為現(xiàn)有技術(shù)在半導(dǎo)體襯底上制作STI結(jié)構(gòu)的方法流程圖，結(jié)合圖2a 圖2d所示的現(xiàn)有技術(shù)在半導(dǎo)體襯底上制作STI結(jié)構(gòu)的過程剖面結(jié)構(gòu)示意圖，進(jìn)行詳細(xì)說明步驟101、提供半導(dǎo)體襯底11，對(duì)半導(dǎo)體襯底11進(jìn)行氧化，形成第一氧化層12，如圖2a所示；步驟102、在所形成的第一氧化層12表面沉積第一氮化硅層13，如圖2b所示；在本步驟中，第一氮化硅層13的沉積采用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方式進(jìn)行，所沉積的第一氮化硅層13 —方面在后續(xù)作為硬掩膜保護(hù)半導(dǎo)體襯底，另一方面在后續(xù)拋光過程中作為刻蝕停止層；步驟103、采用光刻和刻蝕工藝在半導(dǎo)體襯底11形成STI結(jié)構(gòu)溝槽14，該STI結(jié)構(gòu)溝槽14用于隔離后續(xù)在半導(dǎo)體襯底11上形成的η阱和P阱，如圖2c所示；本步驟的具體過程為在第一氮化硅層13上涂覆光刻膠層后，采用STI結(jié)構(gòu)圖形曝光并顯影光刻膠層，在光刻膠層形成STI結(jié)構(gòu)圖案，然后以具有該STI結(jié)構(gòu)圖案的光刻膠層為掩膜，對(duì)半導(dǎo)體襯底11進(jìn)行干法離子刻蝕，形成STI結(jié)構(gòu)溝槽14 ；在本步驟中，所形成的STI結(jié)構(gòu)為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，或者為倒梯形結(jié)構(gòu)。步驟104、在半導(dǎo)體襯底11表面沉積第二氧化硅層，然后以第一氮化硅層13作為刻蝕停止層拋光后在半導(dǎo)體襯底11上形成STI結(jié)構(gòu)15,去除第一氮化娃層13和第一氧化娃層12,如圖2d所示。這樣，就在半導(dǎo)體襯底上形成了 STI結(jié)構(gòu)。在形成了 STI結(jié)構(gòu)后，在STI結(jié)構(gòu)的兩邊分別形成η阱和ρ阱，形成過程為在半導(dǎo)體襯底11表面的STI結(jié)構(gòu)右半部分采用光刻工藝制作η阱掩膜層，該掩膜層可以為光刻膠層，然后以該η阱掩膜層為遮擋，進(jìn)行η阱注入，形成η阱后，去除η阱掩膜層，如圖3所示；同樣地，在半導(dǎo)體襯底11表面的STI結(jié)構(gòu)左半部分采用光刻工藝制作ρ阱掩膜層，然后以該P(yáng)阱掩膜層為遮擋，進(jìn)行P阱注入，形成P阱后，去除P阱掩膜層。后續(xù)再在ρ阱和η阱采用離子注入的方式分別制作有源區(qū)。但是，在STI結(jié)構(gòu)的兩邊分別形成η阱和ρ阱的過程中，采用的光刻工藝在曝光過程中，由于曝光機(jī)臺(tái)定位半導(dǎo)體或人為操作的原因，很可能會(huì)使得P阱掩膜層或η阱掩膜層偏移，這時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致根據(jù)P阱掩膜層或η阱掩膜層所制作的ρ阱和η阱在STI結(jié)構(gòu)兩邊不對(duì)稱，例如η阱比較大，ρ阱比較小。因此，后續(xù)在ρ阱制作的有源區(qū)就很可能無法通過STI結(jié)構(gòu)與η阱隔離，如圖4所示，或者后續(xù)在ρ阱制作的有源區(qū)就很可能無法通過STI結(jié)構(gòu)與η阱隔離，使得最終制作的半導(dǎo)體器件失效。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
有鑒于此，本專利技術(shù)提供一種淺槽隔離結(jié)構(gòu)的制作方法，該方法能夠保證所制作的STI結(jié)構(gòu)，在制作η阱或P阱時(shí)掩膜偏移的情況下完全隔離P阱和η阱中的有源區(qū)，或者完全隔離η阱和ρ阱中的有源區(qū)。本專利技術(shù)還提供一種淺槽隔離結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能夠保證在制作η阱或ρ阱時(shí)掩膜偏移的情況下完全隔離P阱和η阱中的有源區(qū)，或者完全隔離η阱和P阱中的有源區(qū)。本專利技術(shù)的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種淺槽隔離的制作方法，該方法包括提供半導(dǎo)體襯底，在半導(dǎo)體襯底上依次形成第一氧化層和第一氮化硅層；采用光刻和刻蝕工藝依次刻蝕第一氮化硅層及第一氧化層，形成第一溝槽；沉積第二氧化硅層，以第一氮化硅層為刻蝕停止層，干法刻蝕后，在半導(dǎo)體襯底上形成第二溝槽；繼續(xù)采用干法刻蝕，在半導(dǎo)體襯底的η阱和ρ阱之間形成與第二溝槽同寬的第三溝槽；在第三溝槽中填充氧化硅，在半導(dǎo)體襯底上形成T型的隔離結(jié)構(gòu)；濕法清洗掉第一氮化硅層和第一氧化層后，進(jìn)行半導(dǎo)體襯底的外延生長(zhǎng)，得到外延層;在具有外延層的半導(dǎo)體襯底沉積第二氧化層及第二氮化層后，在第二氮化硅層上沉積第三氧化硅層后，拋光至第二氮化硅層，形成STI結(jié)構(gòu)的上方區(qū)域；去除第二氮化層及第二氧化層，形成了 STI結(jié)構(gòu)。采用光刻和刻蝕工藝依次刻蝕第一氮化硅層及第一氧化層的過程為在第一氮化硅層上涂覆光刻膠層后，采用寬度大于T型的隔離結(jié)構(gòu)中的“I”部分寬度圖案的圖案曝光并顯影光刻膠層，在光刻膠層形成寬度大于T型的隔離結(jié)構(gòu)中的“I”部分寬度圖案的圖案，然后以具有該圖案的光刻膠層為掩膜，對(duì)第一氮化硅層及第一氧化層干法離子刻蝕，在第一氮化硅層及第一氧化層中形成寬度大于T型的隔離結(jié)構(gòu)中的“ I”部分寬度圖案的第一溝槽。所述寬度大于量不小于后續(xù)沉積第二氧化層的厚度。所述拋光為用化學(xué)機(jī)械平坦化CMP方法。所述T型的隔離結(jié)構(gòu)中的“I”部分為倒梯形結(jié)構(gòu)。該方法還包括在所述STI結(jié)構(gòu)的兩邊，分別制作η阱和ρ阱；在η阱和ρ阱中，分別制作有源區(qū)。一種淺槽隔離結(jié)構(gòu)，包括在半導(dǎo)體襯底中的η阱和ρ阱之間具有Τ型結(jié)構(gòu)區(qū)域和上方區(qū)域結(jié)構(gòu)，其中，T型結(jié)構(gòu)區(qū)域位于上方區(qū)域結(jié)構(gòu)下方，由氧化硅構(gòu)成，上方區(qū)域結(jié)構(gòu)由三層構(gòu)成，三層為底層氧化層、氮化硅層及頂層氧化硅層構(gòu)成，寬度小于T型結(jié)構(gòu)區(qū)域的“一”部份寬度。所述T型結(jié)構(gòu)區(qū)域的” I”部分為倒梯形結(jié)構(gòu)。從上述方案可以看出，本專利技術(shù)所制作的淺槽隔離結(jié)構(gòu)，并不像現(xiàn)有技術(shù)那樣是一次刻蝕、填充及拋光形成的，而是經(jīng)過了二次刻蝕、二次填充和二次拋光形成的，所形成的STI結(jié)構(gòu)并不像現(xiàn)有技術(shù)那樣是長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)或倒梯形結(jié)構(gòu)，而是中間寬，上下窄的立體結(jié)構(gòu)，這樣，即使在制作η阱或P阱時(shí)掩膜偏移而造成的η阱和P阱在STI結(jié)構(gòu)兩邊不對(duì)稱，由于STI結(jié)構(gòu)的中間寬部分的存在，也不會(huì)造成ρ阱和η阱中的有源區(qū)連通，或者不會(huì)造成η阱和ρ阱中的有源區(qū)連通。STI結(jié)構(gòu)的上方區(qū)域制作保證了所制作的STI結(jié)構(gòu)在半導(dǎo)體襯底中，不高于半導(dǎo)體襯底，因此，本專利技術(shù)提供的方法及STI結(jié)構(gòu)保證了在后續(xù)制作η阱或ρ阱時(shí)掩膜偏移的情況下完全隔離P阱和η阱中的有源區(qū)，或者完全隔離η阱和ρ阱中的有源區(qū)。附圖說明圖I為現(xiàn)有技術(shù)在半導(dǎo)體襯底上制作STI結(jié)構(gòu)的方法流程圖；圖2a 圖2d為現(xiàn)有技術(shù)在半導(dǎo)體襯底上制作STI結(jié)構(gòu)的過程剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為現(xiàn)有技術(shù)在半導(dǎo)體襯底上制作雙阱的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為現(xiàn)有技術(shù)提供的由于掩膜偏移而導(dǎo)致的所制作的STI結(jié)構(gòu)無法完全隔離P阱和η阱中的有源區(qū)的剖面示意圖；圖5為本專利技術(shù)提供的在半導(dǎo)體襯底上制作STI結(jié)構(gòu)的方法流程圖；圖6a 圖6j為本專利技術(shù)提供的在半導(dǎo)體襯底上制作STI結(jié)構(gòu)的過程剖面示意圖；圖7為本專利技術(shù)的即使制作雙阱時(shí)掩膜偏移也使得STI結(jié)構(gòu)完全隔離ρ阱和η阱中的有源區(qū)的剖面示意圖。具體實(shí)施例方式為使本專利技術(shù)的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)說明。現(xiàn)有技術(shù)所制作的STI結(jié)構(gòu)無法完全隔離P阱和η阱中的有源區(qū)，或者完全隔離η阱和P阱中的有源區(qū)的原因是在制作η阱或P阱時(shí)掩膜偏移而造成STI結(jié)構(gòu)兩邊的P阱和η阱不對(duì)稱，最終造成ρ阱和η阱中的有源區(qū)連通，或造成η阱和ρ阱中的有源區(qū)連通。為了克服這個(gè)問題，就必須使得在制作η阱或ρ阱時(shí)即使掩膜偏移，STI結(jié)構(gòu)仍然可以完全隔離P阱和η阱中的有源區(qū)，或者完全隔離η阱和ρ阱中的有源區(qū)。因此，本專利技術(shù)所制作的淺槽隔離結(jié)構(gòu)，并不像現(xiàn)有技術(shù)那樣是一次刻蝕、填充及拋光形成的，而是經(jīng)過了二次刻蝕、二次填充和二次拋光形本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種淺槽隔離的制作方法，該方法包括：提供半導(dǎo)體襯底，在半導(dǎo)體襯底上依次形成第一氧化層和第一氮化硅層；采用光刻和刻蝕工藝依次刻蝕第一氮化硅層及第一氧化層，形成第一溝槽；沉積第二氧化硅層，以第一氮化硅層為刻蝕停止層，干法刻蝕后，在半導(dǎo)體襯底上形成第二溝槽；繼續(xù)采用干法刻蝕，在半導(dǎo)體襯底的n阱和p阱之間形成與第二溝槽同寬的第三溝槽；在第三溝槽中填充氧化硅，在半導(dǎo)體襯底上形成T型的隔離結(jié)構(gòu)；濕法清洗掉第一氮化硅層和第一氧化層后，進(jìn)行半導(dǎo)體襯底的外延生長(zhǎng)，得到外延層；在具有外延層的半導(dǎo)體襯底沉積第二氧化層及第二氮化層后，在第二氮化硅層上沉積第三氧化硅層后，拋光至第二氮化硅層，形成STI結(jié)構(gòu)的上方區(qū)域；去除第二氮化層及第二氧化層，形成了STI結(jié)構(gòu)。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉金華，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中芯國(guó)際集成電路制造上海有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：