專利名稱：用單個(gè)掩模的淺溝道隔離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路制造，具體涉及用單個(gè)掩模的淺溝道隔離(STI)方法。
因此，要求提供一種不需要多個(gè)工藝步驟和不用多個(gè)掩模的STI方法。
本發(fā)明的目的是，提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，它用STI但沒有附加的光刻步驟。
本發(fā)明的另一目的是提供不需要圖形模板的STI方法。
所述的
發(fā)明內(nèi)容
和目的實(shí)質(zhì)上綜合了本發(fā)明的特性。參考以下結(jié)合附圖對優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述將會(huì)更充分理解本發(fā)明。
圖4和5是按本發(fā)明方法的集成電路制造工藝步驟示意圖。
隨后，對
圖1所示的氧化膜的Si-H鍵密度性能進(jìn)行了研究，如圖2所示，對這些膜而言，較高的Si-H鍵密度對應(yīng)較小的CMP消除速率和較高的折射率。
由于只對二氧化鈰磨料觀察到消除速率不同，甚至無表面活化劑的情況下，由于常規(guī)的堿/硅膠稀漿能以合適的高速率消除所有的氧化物材料，因此，用本身與器件結(jié)構(gòu)對準(zhǔn)的“低消除速率”氧化物停止層可制成淺溝道結(jié)構(gòu)。
本工藝的第一步驟是用標(biāo)準(zhǔn)的光刻和等離子蝕刻法制造覆蓋STI“臺(tái)面”結(jié)構(gòu)的常規(guī)氮化硅層。襯底20的制備過程中，進(jìn)行適當(dāng)?shù)那鍧?，熱氧化，離子注入等工藝步驟，如圖3所示。一旦制成臺(tái)面結(jié)構(gòu)22、24，淀積阻擋層26，本發(fā)明方法的第一實(shí)施例中阻擋層26是氮化硅阻擋層，在刻蝕臺(tái)面結(jié)構(gòu)22、24之前用光刻膠掩模，本文叫做第一氧化物層的常規(guī)氧化物層28，在此叫做第二氧化物層的低速氧化物層30，和叫做第三氧化物層的另一常規(guī)氧化物層32，這三層氧化物層淀積的疊層結(jié)構(gòu)覆蓋臺(tái)面結(jié)構(gòu)及其阻擋層。疊層結(jié)構(gòu)的特征是它由拋光速率不同的多層氧化物層構(gòu)成。低速氧化物層與它上面的常規(guī)氧化物層之間的界面要盡可能地與STI臺(tái)面的頂面高度一致。按要求的工藝限度確定低速層厚度。第1和第三氧化物層的拋光速率范圍是50nm/min至50Onm/min，而第2層的低速氧化物層的拋光速率范圍是10nm/min至50nm/min。
下一步驟是，用常規(guī)的無選擇性堿/硅膠稀漿消除“覆蓋層”氧化物，制成圖4所示結(jié)構(gòu)。該無選擇性拋光步驟應(yīng)充分消除覆蓋在器件有源區(qū)上的低速氧化物層。此外，還將達(dá)到真正的平整化。場區(qū)中的低速氧化物層不會(huì)完全消除。本文中，不要求場區(qū)中保留常規(guī)氧化物。實(shí)際上只要求保留足夠量的低速氧化物，即，可以接受無選擇性拋光步驟消除一些低速氧化物層。
用高選擇性二氧化鈰稀漿制成了STI結(jié)構(gòu)，如圖5所示。該情況下，下層的常規(guī)氧化物被從器件區(qū)中除去，但被留在場區(qū)中的低速氧化物保護(hù)?？捎贸Ｒ?guī)的熱磷酸回流消除氮化物阻擋層26，同時(shí)僅除去極薄的場氧化物層。
或者，用多晶硅代替氮化物作阻擋層。還用二氧化鈰稀漿選擇地消除氧化物，而留下的多晶硅幾乎保持原樣。該情況下，完成的器件結(jié)構(gòu)中可包含多晶硅層。
本發(fā)明方法極適合于制造尺寸范圍為0.18μm的VLSI CMOS IC(超大規(guī)模CMOS集成電路)，而且是更先進(jìn)的器件工藝。此外，本發(fā)明方法可用于制造其它先進(jìn)的器件結(jié)構(gòu)。如SiGe MOSFET，F(xiàn)RAM等，為了更明智地選擇設(shè)計(jì)原則，模板結(jié)構(gòu)不必包括在電路布局中。
以上已描述了本發(fā)明的用單個(gè)掩模的淺溝道隔離方法。在不脫離所附權(quán)利要求書界定的發(fā)明范圍內(nèi)，還會(huì)有對發(fā)明方法的更進(jìn)一步的改變和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.淺溝道隔離方法，包括以下步驟制備襯底，包括在其上形成臺(tái)面結(jié)構(gòu)；臺(tái)面結(jié)構(gòu)上形成阻擋層；臺(tái)面結(jié)構(gòu)和阻擋層上形成多層結(jié)構(gòu)，其特征在于，多層結(jié)構(gòu)中的膜層有不同的拋光速率；和結(jié)構(gòu)拋光到阻擋層的高度。
2.按權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述的形成多層結(jié)構(gòu)包括淀積有常規(guī)拋光速率的第一氧化物層，淀積有低拋光速率的第二氧化物層；和淀積有常規(guī)拋光速率的第三氧化物層。
3.按權(quán)利要求2的方法，其特征在于，所述拋光包括用無選擇的拋光劑拋光結(jié)構(gòu)，以消除第三氧化物層和部分第二氧化物層；和用選擇性拋光劑拋光結(jié)構(gòu)，以消除部分第二氧化物層和第一氧化物層。
4.按權(quán)利要求3的方法，其特征在于，所述的用無選擇的拋光劑拋光結(jié)構(gòu)包括用堿/硅膠稀漿拋光結(jié)構(gòu)。
5.按權(quán)利要求3的方法，其特征在于，所述的用選擇性拋光劑拋光結(jié)構(gòu)包括用二氧化鈰稀漿拋光結(jié)構(gòu)。
6.按權(quán)利要求2的方法，其特征在于，所述淀積有常規(guī)拋光速率的第一氧化物層包括淀積其拋光速率范圍在50nm/min至500nm/min的氧化物層。
7.按權(quán)利要求2的方法，其特征在于，所述淀積有低拋光速率的第二氧化物層包括淀積其拋光速率范圍在10nm/min至50nm/min的氧化物層。
8.按權(quán)利要求2的方法，其特征在于，所述淀積有常規(guī)拋光速率的第3氧分物層包括淀積其拋光速率范圍在50nm/min至500nm/min的氧化物層。
9.按權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述的在臺(tái)面結(jié)構(gòu)上形成阻擋層包括在臺(tái)面結(jié)構(gòu)上形成氮化硅層。
10.按權(quán)利要求3的方法，還包括消除氮化硅阻擋層。
11.按權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述的在臺(tái)面結(jié)構(gòu)上形成阻擋層包括在臺(tái)面結(jié)構(gòu)上形成多晶硅層。
12.淺溝道隔離方法，包括以下步驟制備襯底，包括在其上形成臺(tái)面結(jié)構(gòu)；臺(tái)面結(jié)構(gòu)上形成阻擋層；臺(tái)面結(jié)構(gòu)及阻擋層上形成氧化物多層結(jié)構(gòu)；包括淀積有常規(guī)拋光速率的第一氧化物層，淀積有低拋光速率的第二氧化物層，淀積有常規(guī)拋光速率的第三氧化物層；和拋光該結(jié)構(gòu)至阻擋層高度。
13.按權(quán)利要求12的方法，其特征在于，所述拋光包括用無選擇拋光劑拋光結(jié)構(gòu)，以消除第三氧化物層和部分第二氧化物層；和用選擇的拋光劑拋光結(jié)構(gòu)，以消除部分第二氧化物層和第一氧化物層。
14.按權(quán)利要求13的方法，其特征在于，用無選擇拋光劑拋光結(jié)構(gòu)包括用堿/硅膠稀漿拋光結(jié)構(gòu)。
15.按權(quán)利要求13的方法，其特征在于，所述用選擇的拋光劑拋光結(jié)構(gòu)包括用二氧化鈰稀漿拋光結(jié)構(gòu)。
16.按權(quán)利要求12的方法，其特征在于，所述淀積有常規(guī)拋光速率的第一氧化物層包括淀積其拋光速率范圍在50-500nm/min的氧化物層。
17.按權(quán)利要求12的方法，其特征在于，所述淀積有低拋光速率的第二氧化物層包括淀積其拋光速率范圍在10-50nm/min的氧化物層。
18.按權(quán)利要求12的方法，其特征在于，所述淀積有常規(guī)拋光速率的第三氧化物層包括淀積其拋光速率范圍在50-500nm/min的氧化物層。
19.按權(quán)利要求12的方法，其特征在于，在所述臺(tái)面結(jié)構(gòu)上形成阻擋層包括在臺(tái)面結(jié)構(gòu)上形成氮化硅層。
20.按權(quán)利要求19的方法，它還包括消除氮化硅阻擋層的步驟。
21.按權(quán)利要求12的方法，其特征在于，所述在臺(tái)面結(jié)構(gòu)上形成阻擋層包括在臺(tái)面結(jié)構(gòu)上形成多晶硅層。
22.淺溝道隔離方法，包括以下步驟制備襯底，包括在其上形成臺(tái)面結(jié)構(gòu)；用選自氮化硅和多晶硅組成的阻擋材料組中的阻擋材料在臺(tái)面結(jié)構(gòu)上形成阻擋層；臺(tái)面結(jié)構(gòu)和阻擋層上形成氧化物多層結(jié)構(gòu)，包括淀積其拋光速率范圍在50-500nm/min的第一氧化物層，淀積其拋光速率范圍在10-50nm/min的第二氧化物層，和淀積其拋光速率范圍在50-500nm/min的第三氧化物層；和拋光結(jié)構(gòu)至阻擋層高度，包括用無選擇拋光劑拋光結(jié)構(gòu)，以消除第三氧化物層和部分第二氧化物層；用選擇的拋光劑拋光結(jié)構(gòu)以消除部分第二氧化物層和第一氧化物層。
23.按權(quán)利要求22的方法，其特征在于，所述用無選擇拋光劑拋光結(jié)構(gòu)包括用堿/硅膠稀漿拋光結(jié)構(gòu)。
24.按權(quán)利要求22的方法，其特征在于，所述用選擇的拋光劑拋光結(jié)構(gòu)包括用二氧化鈰稀漿拋光結(jié)構(gòu)。
全文摘要
淺溝道隔離方法包括制備襯底，襯底上形成臺(tái)面結(jié)構(gòu)；臺(tái)面結(jié)構(gòu)上形成阻擋層；臺(tái)面和阻擋層上形成氧化物多層結(jié)構(gòu)，包括淀積有常規(guī)拋光速率的第一氧化物層，淀積有低拋光速率的第二氧化物層，和淀積有常規(guī)拋光速率的第三氧化物層；和結(jié)構(gòu)拋光至阻擋層高度。
文檔編號H01L21/762GK1400652SQ0214159
公開日2003年3月5日 申請日期2002年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月16日
發(fā)明者D·R·埃文斯, 許勝籐 申請人:夏普公司