发明名称 一种LOCOS制程之具空间子足的氮化物侧壁形成方法
摘要 本发明系提供一种在半导体基板之主动区域间形成场氧化物区域的方法。其主要系藉由在氧化的氮化物面罩区块上形成氮化物足,以限制氮化物面罩下方的氧原子扩散,而抑制场氧化物之鸟嘴的形成。本发明由在主动区域上形成第一层氧化物层及面罩区块开始。接着在面罩区块与基板表面上沈积第二层氮化物层,并将该第二层氮化物层以独特的非等向性蚀刻制程蚀刻,以在面罩区块之侧壁形成氮化物空间子、以及在第一层氧化物层表面形成氮化物空间子足。本发明之特制的蚀刻制程将微负荷效应最佳化以产生适当的氮化物空间子足。基板则以面罩区块、氮化物空间子、以及氮化物空间子足作为氧化面罩进行氧化以形成场氧化物区域。该氮化物空间子足解决了鸟嘴效应的问题,在另一个具体实施例中,沟槽在基板上形成且被氧化以形成与基板表面等高的场氧化区域。最后再将面罩区块、氮化物空间子、氮化物空间子足去除。
申请公布号 TW319898 申请公布日期 1997.11.11
申请号 TW085111209 申请日期 1996.09.13
申请人 世界先进积体电路股份有限公司 发明人 郭明宏;郑旭里;简荣吾
分类号 H01L21/76 主分类号 H01L21/76
代理机构 代理人 陈惠蓉 台北巿松德路一七一号二楼
主权项 1.一种在半导体基板之主动区域间形成场氧化区域的方法,包括下列步骤:(a)在基板表面上形成第一层氧化物层;上述之基板具有相隔的主动区域与场氧化区域;(b)在上述之第一层氧化物层上沉积第一层氮化物层;(c)将上述之第一层氮化物层图案化以在上述之主动区域上形成一面罩区块;上述之面罩区块具有侧壁;(d)在上述之面罩区块与第一层氧化层上沉积第二层氮化物层;(e)以非等向性蚀刻制程蚀刻上述之第二层氮化物层与第一层氧化层,以在上述之面罩区块侧壁形成氮化物空间子,并在上述之第一层氧化层表面上形成氮化物空间子足;(f)使用上述之面罩区块、氮化物空间子、与氮化物空间子足为氧化面罩以将基板氧化,因此形成场氧化区域。2.如申请专利范围第1项所述之方法亦包括:在步骤(e)之后以上述之面罩区块、氮化物空间子、氮化物空间子足为蚀刻面罩蚀刻上述之基板,以在上述之基板上形成沟槽;步骤(f)亦包括以上述之面罩区块、氮化物空间子、氮化物空间子足为氧化面罩以将上述之基板氧化,而在上述之基板沟槽内形成场氧化区域;并将上述之面罩区块、氮化物空间子、氮化物空间子足去除。3.如申请专利范围第2项所述之方法,其中所述之基板上之沟槽的深度约为100至2000埃。4.如申请专利范围第1项所述之方法亦包括,将上述之面罩区块、氮化物空间子、氮化物空间子足去除。5.如申请专利范围第2项所述之方法,其中所述之氮化物空间子的宽度约为0.005至0.1um,高度约为1000至3000埃。6.如申请专利范围第1项所述之方法,其中所述之氮化物空间子足的宽度约为0.005至0.1um,高度约为0.005至0.1um。7.如申请专利范围第1项所述之方法,其中所述之第二层氮化物层的非等向相蚀刻制程具有主蚀刻步骤与额外蚀刻步骤;主蚀刻步骤与额外蚀刻步骤的制程温度约为0℃至-10℃,气体压力约为200至500微托耳,使用功率约为300至500瓦特,使用间隙约为0.9至1.2公分,其氩气流速约为500至1000sccm,CF4流速恋为20至50 sccm,CHF3流速约为20至50 sccm;上述之主蚀刻步骤在主蚀刻时间内蚀刻上述之第二层氮化物层至曝露出面罩区块;上述之额外蚀刻步骤则执行约主蚀刻时间之50%至70%的时间。8.如申请专利范围第1项所述之方法,其中所述之第一层氧化物层系以湿气、一大气压的气体压力、以及约800至1000℃的制程温度氧化上述之基板表面而形成;上述之第一氧化物层的厚度约为100至500埃。9.如申请专利范围第1项所述之方法,其中所述之面罩区块之长度约大于0.35um、宽度约大于0.35um、厚度约为1000至3000埃。10.如申请专利范围第1项所述之方法,其中所述之第二层氮化物层系以约600至800℃的制程温度及使用NH3与SiH4为反应物的LPCVD制程,沉积在上述之面罩区块与上述之第一层氧化物层上;上述之第二层氮化物层的厚度约为50至1000埃。11.如申请专利范围第1项所述之方法,其中所述之场氧化区域系以湿氧、一大气压的气体压力、以及约800至1100℃的制程温度氧化上述之基板表面而形成;上述之场氧化物区域的厚度约为3000至7000埃。12.一种在半导体基板之主动区域间形成场氧化区域的方法,包括下列步骤:(a)在基板表面上形成第一层氧化物层;上述之基板具有相隔的主动区域与场氧化区域;(b)在上述之第一层氧化物层上沉积第一层氮化物层;(c)将上述之第一层氮化物层图案化以在上述之主动区域上形成一面罩区块;上述之面罩区块具有侧壁;(d)在上述之面罩区块与第一层氧化层上沉积第二层氮化物层;(e)以非等向性蚀刻制程蚀刻上述之第二层氮化物层与第一层氧化层,以在上述之面罩区块侧壁形成氮化物空间子,并在上述之第一层氧化层表面上形成氮化物空间子足;(f)以上述之面罩区块、氮化物空间子、氮化物空间子足为蚀刻面罩蚀刻上述之基板,以在上至述之基板上形成沟槽;(g)使用上述之面罩区块、氮化物空间子、氮化物空间子足为氧化面罩以将上述之沟槽内的基板氧化,而形成上述之场氧化区域;(h)去除上述之面罩区块、氮化物空间子、氮化物空间子足。13.如申请专利范围第12项所述之方法,其中所述之基板上之沟槽的深度约为0.01至0.2um。14.如申请专利范围第12项所述之方法,将上述之面罩区块、氮化物空间子、氮化物空间子足去除。15.如申请专利范围第12项所述之方法,其中所述之氮化物空间子的厚度约为0.005至0.1um,高度约为1000至3000埃。16.如申请专利范围第12项所述之方法,其中所述之氮化物空间子足的宽度约为0.005至0.1um,高度约为0.005至0.1um。17.如申请专利范围第12项所述之方法,其中所述之第二层氮化物层的非等向相蚀刻制程具有主蚀刻步骤与额外蚀刻步骤;主蚀刻步骤与额外蚀刻步骤的制程温度约为0℃至-10℃,气体压力约为200至500微托耳,使用功率约为300至500瓦特,使用间隙约为0.9至1.2公分,其氩气流速约为500至1000sccm,CF4流速约为20至50sccm,CHF3流速约为20至50 sccm;上述之主蚀刻步骤在主蚀刻时间内蚀刻上述之第二层氮化物层至暴露出面罩区块;上述之额外蚀刻步骤则执行约主蚀刻时间之50%至70%的时间。18.如申请专利范围第12项所述之方法,其中所述之第一层氧化物层系以湿氧、一大气压的气体压力、以及约800至1000℃的制程温度氧化上述之基板表面而形成;上述之第一层氧化物层的厚度约为100至500埃。19.如申请专利范围第12项所述之方法,其中所述之面罩区块之长度约为0.35至1.0um、宽度约为0.35至1.0um、厚度约为1000至3000埃。20.如申请专利范围第12项所述之方法,其中所述之第二层氮化物层系以约600至800℃的制程温度及使用NH3与SiH4为反应物的LPCVD制程,沉积在上述之面罩区块上;上述之第二层氮化物层的厚度约为50至1000埃。21.如申请专利范围第12项所述之方法,其中所述之场氧化物区域系以湿氧、一大气压的气体压力、以及约800至1100℃的制程温度氧化上述之基板表面而形成;上述之场氧化物区域的厚度约为3000至7000埃。22.一种在半导体基板之主动区域间形成场氧化区域的方法,包括下列步骤:(a)在基板表面上形成第一层氧化物层;上述之基板具有相隔的主动区域与场氧化区域;(b)在上述之第一层氧化物层上沉积第一层氮化物层;(c)将上述之第一层氮化物层图案化以在上述之主动区域上形成一具有侧壁的面罩区块;此图案化制程将使上述之场氧化物区域中的第一层氧化物层暴露出来;(d)去除上述之暴露出来的第一层氧化层;(e)在上述之基板上成长第二层氧化物层;(f)在上述之面罩区块与第二层氧化物层上沉积第二层氮化物层;(g)蚀刻上述之第二层氮化物层以在上述之面罩区块侧壁形成氮化物空间子,并在上述之第二层氧化物层表面上形成氮化物空间子足;(h)使用上述之面罩区块、氮化物空间子、氮化物空间子足为氧化面罩以将上述之沟槽内的基板氧化,而形成上述之场氧化区域。23.如申请专利范围第22项所述之方法亦包括,在步骤(g)之后以上述之面罩区块、氮化物空间子、氮化物空间子足为蚀刻面罩蚀刻上述之基板,以在上述之基板上形成沟槽;步骤(h)亦包括以上述之面罩区块、氮化物空间子、氮化物空间子足为氧化面罩以将上述之基板氧化,而在上述之基板沟槽内形成场氧化区域;并将上述之面罩区块、氮化物空间子、氮化物空间子足去除。24.如申请专利范围第23项所述之方法,其中所述之基板上沟槽的深度约为0.01至0.2um。25.如申请专利范围第22项所述之方法,其中所述之第二层氧化物层之厚度约为45至500A。26.如申请专利范围第22项所述之方法,其中所述之基板上之沟槽的深度约为0.01至0.2um。27.如申请专利范围第22项所述之方法亦包括去除上述之面罩区块、侧壁空间子、氮化物空间子足。28.如申请专利范围第22项所述之方法,其中所述之氮化物空间子的厚度约为0.05至0.1um。29.如申请专利范围第22项所述之方法,其中所述之氮化物空间子足的宽度约为0.005至0.1um,高度约为0.005至0.1um。30.如申请专利范围第22项所述之方法,其中所述之第二层氮化物层的非等向相蚀刻制程具有主蚀刻步骤与额外蚀刻步骤;主蚀刻步骤与额外蚀刻步骤的制程温度约为0℃至-10℃,气体压力为200至500微托耳,使用功率约为300至500瓦特,使用间隙约为0.9至1.2公分,其氩气流速约为500至1000 sccm,CF4流速约为20至50 sccm,CHF3流速约为20至50 sccm;上述之主蚀刻步骤在主蚀刻时间内蚀刻上述之第二层氮化物层至暴露出面罩区块;上述之额外蚀刻步骤执行约主蚀刻时间之50%至70%的时间。31.如申请专利范围第22项所述之方法,其中所述之第一层氧化物层系以湿气、一大气压的气体压力、以及约800至1000℃的制程温度氧化上述之基板表面而形成;上述之第一层氧化物层的厚度约为100至500埃。32.如申请专利范围第22项所述之方法,其中所述之面罩区块之长度约大于0.35um、宽度约大于0.35 um、厚度约为1000至3000埃。33.如申请专利范围第22项所述之方法,其中所述之第二层氮化物层系以约600至800℃的制程温度及使用NH3与SiH4为反应物的LPCVD制程,沉积在上述之面罩区块上;上述之第二层氮化物层的厚度约为50至1000埃。34.如申请专利范围第22项所述之方法,其中所述之场氧化区域系以湿氧、一大气压的气体压力、以及约800至1100℃的制程温度氧化上述之基板表面而形成;上述之场氧化物区域的厚度约为3000至7000埃。图示简单说明:第一、第二(A)、与第二(B)图所示系为本发明之第一具体实施例的横截面图;其中有氮化物空间子与氮化物空间子足的形成。第三(A)、第三(B)、与第三(C)图所示系为本发明第二具体实施例的横截面图;其中之第二绝缘层系在氮化物空间子以及氮化物空间子足形成以前成长在基板上。第四至第六图所示系为本发明之第三具体实施例的横截面图;其中之场氧化物区域系以面罩区块、氮化物空间子足、以及氮化物空间子足作为氧化面罩,而形成在基板的沟槽中。第七图所示系为本发明之氮化物空间子、与氮化物空间子足的横截面图。
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