形成一具有可控制步阶高度的浅沟渠隔离结构的方法技术

本发明专利技术是有关于一种形成一具有可控制步阶高度的浅沟渠隔离结构的方法，在一基板上形成一相对薄的含氮层藉以生产一可控制步阶高度的浅沟渠隔离结构。此含氮层是由一氮硅薄膜和一氮氧硅薄膜所组成，此两薄膜的总厚度低于９００埃，一沟渠开口形成在此含氮层中并进入硅基板，一化学气相沉积法形成一介电层，例如一氧化层，在此沟渠开口中并位于含氮层上，一研磨制程用以部分研磨此介电层藉以降低在含氮层上的介电层厚度，并以一干蚀刻法移除位于含氮层上的介电层，并平均地降低位于沟渠中的介电层顶表面。此方法可避免效应。亦除含氮层以产生一具有小于５００埃步阶高度的浅沟渠隔离结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在半导体集成电路中形成绝缘结构的方法，特别是涉及一种。
技术介绍
随着极超大型集成电路的出现，已允许在世界各地的半导体生产者来制造一尺寸极端缩小的半导体元件。高度整合的元件需要将紧缩设置的元件间彼此做电性隔离。因此，用以形成此种集成电路的制程，包括在半导体元件中形成绝缘结构。为了制造如此高度整合的电路，一般而言其绝缘结构使用浅沟渠隔离法在硅或其他半导体基板中来加以形成。如此的绝缘结构是相当重要的，因为在极大型集成电路中，即使小量的漏电流亦会造成明显的能量散逸，以及电路的毁坏。一般而言，浅沟渠隔离法是在一表面上沉积有多层结构的半导体基板上，形成一穿越这些半导体层并延展至基板中的沟渠，并在沟渠中填充介电层，而且介电层亦会形成在多层结构之上，然后进行研磨。一般而言，使用化学气象沉积法来形成此介电层，此介电层通常为氧化层。最佳使用化学机械研磨法来从多层结构上移除此介电层，其中最上一层一般为研磨终止层，例如为氮化硅层或其他种材料。当沉积的介电层已被移除，并暴露出此研磨终止层后，研磨制程停止。传统浅沟渠隔离法，特别是在配合使用化学机械研磨来移除利用化学气相沉积的介电层时，其最大的缺点为会形成碟状(dishing)外貌，此碟状外观为当一化学气相沉积的氧化层经过研磨后，会产生一下凹的情形。因为化学气相沉积的氧化层其研磨率会大于研磨终止层，因此会造成一陷落的外貌。此碟状对于后续沉积在其上的薄膜会造成影响，且对于后续进行的植入制程亦会造成冲击。在同一时间使用同一的研磨制程来形成不同宽度的浅沟渠结构时，特别会造成碟状外观的浅沟渠隔离结构。当因研磨而形成的凸起的顶表面延伸出基板表面时，此碟状效应会造成特别的问题。其发生的原因是当形成在基板且在研磨期间有使用到膜层(包括研磨终止层)有相当的厚度时。因此，有需要制造一种不会产生任何碟状效应的浅沟渠隔离结构，且其实质平坦的顶表面突出在基板表面的部份会小于现有习知的结构。由此可见，上述现有的浅沟渠隔离结构的方法在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决现有浅沟渠隔离结构的方法存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的浅沟渠隔离结构的方法，便成了当前业界极需改进的目标。有鉴于上述现有的浅沟渠隔离结构的方法存在的缺陷，本专利技术人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的，能够改进一般现有的浅沟渠隔离结构的方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有的浅沟渠隔离结构的方法存在的缺陷，而提供一种新型结构的，所要解决的技术问题是使其提供一种在半导体元件中形成一隔离结构的方法。此方法包括提供一基板的次结构，以及在基板上形成一含氮层；进行一蚀刻以形成一沟渠结构，此沟渠结构穿越此含氮层并进入基板之中；于此含氮层上形成一介电层，并填充此沟渠结构；对此介电层进行一研磨程序以降低位于含氮层上介电层的厚度，并使得介电层仍保持覆盖该含氮层；使用一蚀刻程序来移除位于含氮层上的介电层，并实质上平均缩减介电层的顶表面，使其在沟渠结构中低于含氮层的顶表面，然后，移除此含氮层。本专利技术的另一目的在于，提供一种，所要解决的技术问题是使其提供一种在半导体元件中形成一隔离结构的方法。此方法包括提供一次结构，此次结构包括一沉积在硅基板的氮硅层，以及一沉积在氮硅层上的氮氧硅层，此氮氧硅层和氮硅层的总厚度低于900埃；蚀刻此氮氧硅层和氮硅层并进入硅基板以形成一沟渠，此沟渠的侧边是由此氮氧硅层、氮硅层和基板所形成；形成一介电层在此氮氧硅层上并填充此沟渠；进行一研磨程序来降低位在氮氧硅层上的介电层厚度，并使得介电层仍保持覆盖在氮氧硅层上；使用一氧化蚀刻程序来移除位在氮氧硅层上的介电层，并实质上平均缩减介电层的顶表面，使其在沟渠结构中低于氮氧硅层的顶表面，然后，移除此氮氧硅层和氮硅层。本专利技术的再一目的在于，提供一种，所要解决的技术问题是使其提供一种在半导体元件中形成一隔离结构的方法。此方法包括提供一含氮层沉积在一硅基板表面的次结构；蚀刻此含氮层并进入此硅基板以形成复数个不同宽度的开口以作为相对应具不同宽度的复数个沟渠结构；在此含氮层上形成一介电层，并填充此些沟渠结构；对此介电层进行一研磨程序以降低位于含氮层上介电层的厚度，并使得介电层仍位于且覆盖在含氮层上；使用一蚀刻程序来移除位于含氮层上的介电层，并实质上平均缩减介电层的顶表面，使其在每一此些沟渠结构中低于含氮层的顶表面，且此顶表面低于硅基板表面上500埃；然后，移除含氮层以在每一此些沟渠结构中形成绝缘结构；每一绝缘结构中包括一顶表面的部分，且其高度低于从硅基板表面起算约500埃。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种形成绝缘结构的方法，此绝缘结构位于一半导体元件上，该方法至少包括提供一次结构于一基板上以及一形成在该基板上的含氮层；蚀刻穿越该含氮层并进入该基板以形成一沟渠；形成一介电层在该含氮层上并填充该沟渠；研磨该介电层藉以降低该介电层位于该含氮层上的厚度，并使得该介电层仍保持覆盖该含氮层；使用一蚀刻制程从该含氮层上移除该介电层，并在该沟渠中实质上平均地降低该介电层顶表面，使其低于该含氮层的顶表面；以及移除该含氮层。本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下技术措施来进一步实现。前述的，其中所述的含氮层至少包括至少一氮硅层和一氮氧硅层。前述的，其中所述的含氮层包括一厚度不大于550埃且沉积在一氮氧硅层上的氮硅层。前述的，其中形成该介电层的步骤更至少包括在该含氮层上沉积一厚度大于2000埃的该介电层，以及该研磨降低位于该含氮层上的该介电层的厚度不超过2000埃。前述的，其中所述的沉积使用化学气相沉积法。前述的，其中所述的蚀刻形成沟渠具有一由该基板和该含氮层形成的侧边，且该沟渠具有一不超过2.6∶1的深宽比。前述的，其中所述的含氮层具有一不超过900埃的厚度。前述的，其中使用蚀刻来降低该介电层的该顶表面的高度不超过该硅基板表面上500埃。前述的，其中移除该含氮层后，该介电层顶表面实质上平行于该基板表面，且该顶表面的高度不超过该基板表面上300埃。前述的，其中所述的蚀刻至少包括一等离子体氧化蚀刻制程。前述的，其中所述的研磨制程至少包括一化学机械研磨。前述的，其中所述的介电层的材料至少包括氧化物，以及该蚀刻制程为一氧化物蚀刻制程。本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本专利技术提出的一种形成绝缘结构的方法，此绝缘结构位于一半导体元件上，该方法至少包括提供一含氮层沉积在一硅基板表面的次结构；蚀刻该含氮层并进入该硅基板以形成复数个不同宽度的开口，藉以形成相对应具不同宽度的复数个沟渠结构；在该含氮层上形成一介电层，并填充该些沟渠结构；对该介电层进行一研磨程序以降低位于该含氮层上的该介电层的厚度，并使得该介电层仍保持在该含氮层上；使用一蚀刻程序来移除位于该含氮层上的该介电层，并实质上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成绝缘结构的方法，此绝缘结构位于一半导体元件上，其特征在于该方法至少包括：提供一次结构于一基板上以及一形成在该基板上的含氮层；蚀刻穿越该含氮层并进入该基板以形成一沟渠；形成一介电层在该含氮层上并填充该沟渠； 研磨该介电层藉以降低该介电层位于该含氮层上的厚度，并使得该介电层仍保持覆盖该含氮层；使用一蚀刻制程从该含氮层上移除该介电层，并在该沟渠中实质上平均地降低该介电层顶表面，使其低于该含氮层的顶表面；以及移除该含氮层。

【技术特征摘要】
US 2004-10-14 10/966,0791.一种形成绝缘结构的方法，此绝缘结构位于一半导体元件上，其特征在于该方法至少包括提供一次结构于一基板上以及一形成在该基板上的含氮层；蚀刻穿越该含氮层并进入该基板以形成一沟渠；形成一介电层在该含氮层上并填充该沟渠；研磨该介电层藉以降低该介电层位于该含氮层上的厚度，并使得该介电层仍保持覆盖该含氮层；使用一蚀刻制程从该含氮层上移除该介电层，并在该沟渠中实质上平均地降低该介电层顶表面，使其低于该含氮层的顶表面；以及移除该含氮层。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的含氮层至少包括至少一氮硅层和一氮氧硅层。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的含氮层包括一厚度不大于550埃且沉积在一氮氧硅层上的氮硅层。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中形成该介电层的步骤更至少包括在该含氮层上沉积一厚度大于2000埃的该介电层，以及该研磨降低位于该含氮层上的该介电层的厚度不超过2000埃。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于其中所述的沉积使用化学气相沉积法。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的蚀刻形成沟渠具有一由该基板和该含氮层形成的侧边，且该沟渠具有一不超过2.6∶1的深宽比。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的含氮层具有一不超过900埃的厚度。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中使用蚀刻来降低该介电层的该顶表面的高度不超过该硅基板表面上...

【专利技术属性】
技术研发人员：张耀基，张道生，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]