專利名稱：瓶型渠溝的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種半導(dǎo)體制程，特別是有關(guān)于一種瓶型渠溝電容器(bottle-shaped trench capacitor)的制程，更特別是一種瓶型渠溝的形成方法。
背景技術(shù)：
動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存(Dynamic Random Access Memory，以下簡(jiǎn)稱為DRAM)是以記憶胞(memory cell)內(nèi)電容器的帶電荷(charging)狀態(tài)來儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。然而隨著DRAM體積的縮小化，深渠溝型(deep trench type)電容器便被廣泛地應(yīng)用在DRAM中。然而，為了要增加電容器的電容量，瓶型渠溝型電容器(bottle-shaped trench capacitor)便成為業(yè)界經(jīng)常使用的電容器型式之一。
以下，利用圖1A-圖1I來說明習(xí)知的瓶型渠溝制程首先，請(qǐng)參閱圖1A，先于一硅基底100上形成一墊層(pad layer)110圖案，該墊層110是包含一氧化墊層(未圖示)與一氮化硅層(未圖示)。然后，以該墊層110圖案為蝕刻罩幕，利用干蝕刻方式而于該硅基底100中形成一渠溝120，該渠溝120具有一上部(upper region)130與一下部(lower region)140。
然后，仍請(qǐng)參閱圖1A，于該渠溝120的表面上，依序形成一第一氧化硅層150(由熱氧化法形成，其厚度約28埃)、一氮化硅層160(由沉積法形成，其厚度約80埃)、一非晶硅層170(由沉積法形成，其厚度約220埃)以及一第二氧化硅層180(由沉積法形成，其厚度約80埃)。
然后，請(qǐng)參閱圖1B，經(jīng)由一光阻涂布與部分回蝕程序(亦即photoresist recess etching process)，形成一光阻層190于位在下部140的該渠溝120中。
然后，請(qǐng)參閱圖1C，以該光阻層190為罩幕，蝕刻去除位在上部130的第二氧化硅層180。之后，再除去該光阻層190。
然后，請(qǐng)參閱圖1D，進(jìn)行一快速熱氮化程序(rapid thermalnitridation，RTN)，使位在上部130的該非晶硅層170表面形成有一薄氮化硅膜192(其厚度約20埃)。
然后，請(qǐng)參閱圖1E，以該薄氮化硅膜192為蝕刻罩幕，蝕刻去除位在下部140的第二氧化硅層180。接著，以該薄氮化硅膜192為蝕刻罩幕，蝕刻去除位在下部140的非晶硅層170。
然后，請(qǐng)參閱圖1F，蝕刻去除該薄氮化硅膜192與位在下部140的氮化硅層160。然后，再蝕刻去除位在上部130的該非晶硅層170。此時(shí)，溝渠120中僅具有該第一氧化硅層150與位在上部130的氮化硅層160。
然后，請(qǐng)參閱圖1G，以該氮化硅層160為蝕刻罩幕，蝕刻去除位在下部140的氧化硅層150，而露出位在下部140的渠溝120表面。
然后，請(qǐng)參閱圖1H，以該氮化硅層160為蝕刻罩幕，對(duì)該渠溝120進(jìn)行一濕蝕刻程序(亦稱wet bottle蝕刻制程)，等向性蝕刻未被該氮化硅層160保護(hù)的該渠溝120下側(cè)的該硅基底100，而形成類似瓶狀的一空間194。
接著，蝕刻去除位在上部130的該氮化硅層160與該氧化硅層150，如此即完成了一瓶型渠溝，而如圖1I所示。
然而，上述習(xí)知的瓶型渠溝制程相當(dāng)?shù)厝唛L(zhǎng)復(fù)雜，因而增加了制造成本。另外，由于形成第一氧化硅層150(其厚度約28埃)、一氮化硅層160(其厚度約28埃)、一非晶硅層170(其厚度約220埃)以及一第二氧化硅層180于該渠溝120表面上，因而限制了溝渠尺寸的縮小化。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的是提供一種新的瓶型渠溝的形成方法。
本發(fā)明提供一種瓶型渠溝(bottle-shaped trench)的形成方法，包括下列步驟提供一硅基底，其中該硅基底是由單晶硅所組成；形成一渠溝于該硅基底中，其中該渠溝具有一上部與一下部；進(jìn)行一熱氧化(thermal oxidation)程序，順應(yīng)地形成一二氧化硅(SiO2)層于該渠溝的周圍壁上；將一光阻層填滿該渠溝；部分回蝕該光阻層，而形成一剩余光阻層于位在下部的該二氧化硅層上；以該剩余光阻層為罩幕，去除位在上部的該二氧化硅層，而形成一剩余的二氧化硅層于位在下部的該渠溝的周圍壁上；去除該剩余光阻層；以該剩余的二氧化硅層為罩幕，對(duì)該渠溝進(jìn)行一快速熱氮化(rapidthermal nitridation，RTN)程序，而形成一氮化硅(Si3N4)膜于位在上部的該渠溝的側(cè)壁上；去除該剩余的二氧化硅層；以及以該氮化硅膜為罩幕，對(duì)該渠溝進(jìn)行一濕蝕刻程序而形成位在下部的一空間。
如此，根據(jù)本發(fā)明方法，可以簡(jiǎn)化習(xí)知制程，降低制造成本。更者，本發(fā)明方法可適用于0.1μm以下的渠溝制程，而能夠達(dá)成組件縮小化的目的。


圖1A-圖1I是習(xí)知瓶型渠溝的制程剖面示意圖；圖2-圖9是本發(fā)明的瓶型渠溝的制程剖面示意圖。
圖號(hào)說明100-硅基底；110-墊層；120-渠溝； 130-上部；140-下部； 150-第一氧化硅層(熱氧化層)；160-氮化硅層； 170-非晶硅層；180-第二氧化硅層； 190-光阻層；192-薄氮化硅膜；194-空間。
200-硅基底；202-氧化墊層(例如是SiO2層)；204-氮化硅層； 210-墊層；220-渠溝； 230-上部；240-下部； 250-二氧化硅層(熱氧化層)；250’-剩余的二氧化硅層；310-剩余光阻層；610-氮化硅膜； 710-空間。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參閱圖2-圖9，是有關(guān)于本發(fā)明的瓶型渠溝(bottle-shapedtrench)的制程剖面示意圖。
首先，請(qǐng)參照?qǐng)D2，先于當(dāng)做是一硅基底200的單晶硅晶圓(singlecrystal silicon wafer)上形成圖案化的一墊層(pad layer)210，然后以該墊層210為蝕刻罩幕，利用干蝕刻方式而于該硅基底200中形成一渠溝220，該渠溝220具有一上部230與一下部240。其中，該墊層210可以是由沉積法所形成的氧化墊層202(例如是SiO2層)與氮化硅層204(Si3N4層)所堆棧組成。
然后，仍請(qǐng)參照?qǐng)D2，對(duì)該渠溝220進(jìn)行一熱氧化(thermal oxidation)程序，順應(yīng)地形成一二氧化硅層(亦即熱氧化層)250于該渠溝220的周圍壁上。其中，該二氧化硅層250的厚度約是10-200埃()。
然后，請(qǐng)參照?qǐng)D3，先將一光阻層(未圖示)填滿該渠溝220，然后部分回蝕該光阻層(未圖示)，而形成一剩余光阻層310于位在下部240的該渠溝220的該二氧化硅層250上。此步驟稱之為一光阻凹進(jìn)蝕刻程序(photoresist recess etching process)。
然后，請(qǐng)參照?qǐng)D4，以該剩余光阻層310為罩幕，蝕刻去除位在上部230上的該二氧化硅層250，而形成一剩余的二氧化硅層250’于位在下部240的該渠溝220的周圍壁上，并露出位在上部230的該渠溝220的側(cè)壁。
然后，請(qǐng)參照?qǐng)D5，例如以濕蝕刻法去除該剩余光阻層310。
然后，請(qǐng)參照?qǐng)D6，以該剩余的二氧化硅層250’為罩幕，對(duì)該渠溝220進(jìn)行一快速熱氮化(rapid thermal nitridation，RTN)程序，而形成一氮化硅(Si3N4)膜610于位在上部230的該渠溝220的側(cè)壁上。其中，該快速熱氮化程序的加熱溫度約是800-1200℃，而該氮化硅膜610的厚度約是15-30埃()。這里要特別強(qiáng)調(diào)的是，由于位在上部230的該渠溝220的側(cè)壁是單晶硅結(jié)構(gòu)，所以本步驟的快速熱氮化程序所形成的氮化硅膜610的結(jié)構(gòu)相當(dāng)致密，因此非常適合當(dāng)做是蝕刻阻擋層(etchingstop layer)。
然后，請(qǐng)參照?qǐng)D7，例如以濕蝕刻法去除該剩余的二氧化硅層250’。
然后，請(qǐng)參照?qǐng)D8，以該氮化硅膜610為蝕刻罩幕，對(duì)該渠溝220進(jìn)行一濕蝕刻程序(亦稱wet bottle蝕刻制程)，等向性蝕刻未被該氮化硅膜610保護(hù)的位在下部240的該渠溝220側(cè)壁(即露出的該硅基底200)，而形成類似瓶狀的一空間710。
接著，請(qǐng)參照?qǐng)D9，蝕刻去除該氮化硅膜610，如此即完成了一瓶型渠溝(bottle trench/bottle-shaped trench)。
之后，可繼續(xù)進(jìn)行習(xí)知的溝渠電容器制程，依序形成一下電極(例如是埋藏電極)、一介電層與一上電極于該瓶型渠溝中，而形成一瓶型渠溝型電容器。習(xí)知的溝渠電容器制程，例如可參考美國專利第6326261號(hào)，為避免混淆本案制程特征，在此不再贅述。
本發(fā)明提供一種瓶型渠溝的形成方法，其特征在于首先，提供具有一渠溝的一基底，其中渠溝具有一上部與一下部。然后，形成一氧化層于位在下部的渠溝的周圍壁上。然后，以氧化層為罩幕，對(duì)渠溝進(jìn)行一氮化程序，而形成一氮化膜于位在上部的渠溝的側(cè)壁上。然后，去除氧化層。接著，以氮化膜為罩幕，對(duì)渠溝進(jìn)行一等向性蝕刻程序而形成位在下部的一空間。
如此，根據(jù)本發(fā)明方法，可以簡(jiǎn)化習(xí)知制程，降低制造成本。更者，本發(fā)明方法可適用于0.1μm以下的渠溝制程，而能夠達(dá)成組件縮小化的目的。
權(quán)利要求
1.一種瓶型渠溝(bottle-shaped trench)的形成方法，包括下列步驟提供一基底；形成一渠溝于該基底中，其中該渠溝具有一上部與一下部；形成一氧化層于位在下部的該渠溝的周圍壁上；以該氧化層為罩幕，對(duì)該渠溝進(jìn)行一氮化程序，而形成一氮化膜于位在上部的該渠溝的側(cè)壁上；去除該氧化層；以及以該氮化膜為罩幕，對(duì)該渠溝進(jìn)行一等向性蝕刻程序而形成位在下部的一空間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓶型渠溝的形成方法，其中該基底是由單晶硅(single crystal Si)所構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓶型渠溝的形成方法，其中該氧化層是經(jīng)由熱氧化法(thermal oxidation)所形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓶型渠溝的形成方法，其中該氧化層的厚度是10-200埃()。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的瓶型渠溝的形成方法，其中形成該氧化層于位在下部的該渠溝的周圍壁上的步驟包括順應(yīng)地形成一熱氧化層于該渠溝中；將一光阻層填滿該渠溝；部分回蝕該光阻層，而形成一剩余光阻層于位在下部的該熱氧化層上；以該剩余光阻層為罩幕；去除位在上部的該熱氧化層；以及去除該剩余光阻層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓶型渠溝的形成方法，其中該氮化程序是快速熱氮化程序(rapid thermal nitridation procedure，RTN)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的瓶型渠溝的形成方法，其中該快速熱氮化程序的加熱溫度是800-1200℃。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓶型渠溝的形成方法，其中該氮化膜的厚度是15-30埃()。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓶型渠溝的形成方法，其中該渠溝的形成步驟包括形成一圖案化的墊層(pad layer)于該基底上；以及以該墊層為罩幕，去除部分該基底而形成該渠溝于該基底中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的瓶型渠溝的形成方法，其中該墊層是由一氧化墊層與一氮化層所堆棧組成。
11.一種瓶型渠溝(bottle-shaped trench)的形成方法，包括下列步驟提供一硅基底，其中該硅基底是由單晶硅所組成；形成一渠溝于該硅基底中，其中該渠溝具有一上部與一下部；進(jìn)行一熱氧化(thermal oxidation)程序，順應(yīng)地形成一二氧化硅(SiO2)層于該渠溝的周圍壁上；將一光阻層填滿該渠溝；部分回蝕該光阻層，而形成一剩余光阻層于位在下部的該二氧化硅層上；以該剩余光阻層為罩幕，去除位在上部的該二氧化硅層，而形成一剩余的二氧化硅層于位在下部的該渠溝的周圍壁上；去除該剩余光阻層；以該剩余的二氧化硅層為罩幕，對(duì)該渠溝進(jìn)行一快速熱氮化(rapidthermal nitridation，RTN)程序，而形成一氮化硅(Si3N4)膜于位在上部的該渠溝的側(cè)壁上；去除該剩余的二氧化硅層；以及以該氮化硅膜為罩幕，對(duì)該渠溝進(jìn)行一濕蝕刻程序而形成位在下部的一空間。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的瓶型渠溝的形成方法，其中該二氧化硅層的厚度是10-200埃()。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的瓶型渠溝的形成方法，其中該快速熱氮化程序的加熱溫度是800-1200℃。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的瓶型渠溝的形成方法，其中該氮化硅膜的厚度是15-30埃()。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的瓶型渠溝的形成方法，其中該渠溝的形成步驟包括形成一圖案化的墊層(pad layer)于該基底上；以及以該墊層為罩幕，去除部分該基底而形成該渠溝于該基底中。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的瓶型渠溝的形成方法，其中該墊層是由一氧化墊層與一氮化層所堆棧組成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種瓶型渠溝(bottle－shaped trench)的形成方法。首先，提供具有一渠溝的一基底，其中渠溝具有一上部與一下部；然后，形成一氧化層于位在下部的渠溝的周圍壁上；然后，以氧化層為罩幕，對(duì)渠溝進(jìn)行一氮化程序，而形成一氮化膜于位在上部的渠溝的側(cè)壁上；然后，去除氧化層；接著，以氮化膜為罩幕，對(duì)渠溝進(jìn)行一等向性蝕刻程序而形成位在下部的一空間。
文檔編號(hào)H01L21/70GK1531064SQ0311911
公開日2004年9月22日 申請(qǐng)日期2003年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月13日
發(fā)明者林瑄智, 黃鎮(zhèn)洲, 張明成, 廖顯皓, 陳錳宏, 林 智 申請(qǐng)人:南亞科技股份有限公司