内填多晶矽渠沟隔离区之制造方法

摘要

一种内填多晶矽渠沟隔离区之制造方法。本方法之特征在于使用氮离子植入法(nitrogen implantation)将填于渠沟隔离区之多晶矽顶层非晶形化，以形成一氮离子植入区域于此一顶层。藉多晶矽氧化步骤将此氮离子植入区域氧化成为一氮氧化矽盖层。此氮氧化矽盖层较之二氧化矽层对于移除供做井植入/通道植入遮罩之光阻的酸性溶液有更佳的抗腐蚀性，可防止位于其下方的多晶矽因光阻的移除而曝露出来。再者，由于氮氧化矽较二氧化矽有更大的介电常数，此氮氧化矽盖层亦可降低闸极对通道的纹形电场效应(gate-to-channelfringing fieldeffect)。此外，位于渠沟隔离区内之多晶矽顶层之氮离子植入区域可缩短多晶矽氧化时间，因而降低通道边缘氧化效应( the channe ledge oxidation)。

主权项

1.一种内填多晶矽渠沟隔离区之制造方法,至少包括:提供一矽基底,其中一垫介电层形成于其上方;形成一研磨终止层于该垫介电层上方;非等向性蚀刻该研磨终止层、该垫介电层及该矽基底,以形成一渠沟隔离区于该矽基底中;形成一衬垫层于该架沟隔离区之一表面;形成一多晶矽层于该研磨终止层及该衬垫层上;平坦化该多晶矽层直至曝露该研磨终止层;回蚀刻部份该多晶矽层;离子植入以形成一离子植入层于该多晶矽层上;第一热氧化该离子植入层以使其氧化成一盖层;及除去该研磨终止层及该垫介电层。2.如申请专利范围第1项所述之方法,其中上述之垫介电层包含二氧化矽。3.如申请专利范围第2项所述之方法,其中上述之二氧化矽垫介电层系以一第二热氧化步骤形成。4.如申请专利范围第1项所述之方法,其中上述之研磨终止层包含氮化矽。5.如申请专利范围第4项所述之方法,其中上述之氮化矽研磨终止层系使用SiH2Cl2及NH3做为反应气体,在温度约700-800℃及操做压力约0.1-1托下,以低压化学气相沈积法形成。6.如申请专利范围第4项所述之方法,其中上述之氮化矽研磨终止层系使用SiH4.NH3及N2做为反应气体,在温度约250-400℃及操做压力约1-5托下,以电浆化学气相沈积法形成。7.如申请专利范围第1项所述之方法,其中上述之衬垫层包含二氧化矽。8.如申请专利范围第7项所述之方法,其中上述之二氧化矽衬垫层系以一第三热氧化步骤形成。9.如申请专利范围第1项所述之方法,其中上述之多晶矽层系使用SiH4做为反应气体,在温度约600-650℃及操做压力约0.3-0.6托下,以低压化学气相沈积法形成。10.如申请专利范围第1项所述之方法,其中上述之多晶矽层系为一随着沈积反应进行掺杂形成之N+多晶矽层(in-situ N+ polysilicon layer),其系使用SiH4及1体积%(Vol.%)AsH3做为反应气体,以低压化学气相沈积法形成。11.如申请专利范围第1项所述之方法,其中上述之多晶矽层系以化学机械研磨方法平坦化。12.如申请专利范围第1项所述之方法,其中上述之多晶矽层系以反应性离子蚀刻法回蚀刻,其使用选自下列之蚀刻气体:Cl2.HCl及SiCl4。13.如申请专利范围第1项之方法,其中上述之离子植入为氮离子植入。14.如申请专利范围第13项所述之方法,其中上述之氮离子植入系使用N2做为来源气体,剂量约5x1014至约5x1016离子/平方公分,植入能量约10KeV。15.如申请专利范围第13项所述之方法,其中上述之氮离子植入系使用NH3做为来源气体,剂量约5x1014至约5x1016离子/平方公分,植入能量约10KeV。16.如申请专利范围第1项所述之方法,其中上述之第一热氧化步骤系在温度约1000℃下以乾式热氧化法进行。17.如申请专利范围第2项之方法,其中上述之二氧化矽垫介电层系使用HF水溶液以沈浸式蚀刻法移除。18.如申请专利范围第4项之方法,其中上述之氮化矽研磨终止层系使用H3PO4水溶液以沈浸式蚀刻法移除。19.一种合内填多晶矽渠沟隔离区之元件的制造方法,至少包括:提供一矽基底,其中一第一二氧化矽层形成于其上方;形成一氮化矽层于该第一二氧化矽层上方,以供做一研磨终止层;非等向性蚀刻该氮化矽层、该第一二氧化矽层及该矽基底,以形成一渠沟隔离区于该矽基底中;形成一第二二氧化矽衬垫层于该架沟隔离区之一表面;形成一多晶矽层于该氮化矽层及该第二二氧化矽衬垫层上;平坦化该多晶矽层;回蚀刻部份该多晶矽层;第一离子植入以形成一氮离子植入层于该多晶矽层上;第一热氧化该氮离子植入层以使其氧化成一氮氧化矽盖层;除去该氮化矽层及该第一二氧化矽层;形成一光阻于该矽基底上,并进行通道植入;依次形成一闸氧化层及一多晶矽闸极层于该矽基底上方;及第二离子植入以形成一源极/汲极于该多晶矽闸极层之每一侧的该矽基中。20.如申请专利范围第19项所述之方法,其中上述之第二二氧化矽衬垫层系以一第二热氧化步骤形成。21.如申请专利范围第19项所述之方法,其中上述之多晶矽层系使用SiH4做为反应气体,在温度约600-650℃及操做压力约0.3-0.6托下,以低压化学气相沈积法形成。22.如申请专利范围第19项所述之方法,其中上述之多晶矽层系为一随着沈积反应进行掺杂形成之N+多晶矽层(in-situN+ polysilicon layer),其系使用SiH4及1体积%(Vol%)AsH3做为反应气体,以低压化学气相沈积法形成。23.如申请专利范围第19项所述之方法,其中上述之多晶矽层系以化学机械研磨方法平坦化。24.如申请专利范围第19项所述之方法,其中上述之多晶矽层系以反应性离子蚀刻法回蚀刻,其使用选自下列之蚀刻气体:Cl2.HCl及SiCl4。25.如申请专利范围第19项所述之方法,其中上述之第一离子植入为氮离子植入。26.如申请专利范围第25项所述之方法,其中上述之氮离子植入系使用N2做为来源气体,剂量约5x1014至约5x1016离子/平方公分,植入能量约10KeV。27.如申请专利范围第25项所述之方法,其中上述之氮离子植入系使用NH3做为来源气体,剂量约5x1014至约5x1016离子/平方公分,植入能量约10KeV。28.如申请专利范围第19项所述之方法,其中上述之第一热氧化步骤系在温度约1000℃下以乾式热氧化法进行。29.如申请专利范围第19项之方法,其中上述之第一二氧化矽层系使用HF水溶液以沈浸式蚀刻法移除。30.如申请专利范围第19项之方法,其中上述之氮化矽层系使用H3PO4水溶液以沈浸式蚀刻法移除。图式简单说明:第一图为一金氧半场效电晶体元件垂直于电流流动方向之截面示意图;其中显示出闸极对通道的纹形电场;第二图A至第二图D系一习知含内填多晶矽浅渠沟隔离区元件之制造方法的各种步骤的截面示意图;及第三图A至第三图H系本发明一较佳具体实施例之各种步骤的截面示意图。