專(zhuān)利名稱(chēng)：形成半導(dǎo)體器件隔離的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種形成半導(dǎo)體器件隔離的方法，尤其涉及通過(guò)減小鳥(niǎo)嘴來(lái)增加較大規(guī)模集成電路的有源區(qū)的方法。
通常采用LOCOS(硅局部氧化)法來(lái)形成集成電路的場(chǎng)氧化層，然而，LOCOS工藝增加了鳥(niǎo)嘴的尺寸，造成了半導(dǎo)體器件有源區(qū)的減小。
下面參照

圖1對(duì)常規(guī)的場(chǎng)氧化層形成方法進(jìn)行詳細(xì)地描述。
首先，圖1表示的是能夠較多減小鳥(niǎo)嘴的PBL工藝(多晶硅阻擋LOCOS)。
如圖1所示，基底氧化層12在硅襯底11上形成，多晶硅層13、氮化物層14和光刻膠層(未示出)依次在基底氧化層12上形成。由預(yù)先確定的光刻掩膜確定了場(chǎng)區(qū)后，蝕刻氮化物層14和多晶硅層13的部分，使之露出硅襯底區(qū)的一部分，用熱氧化工藝在露出的硅襯底上形成場(chǎng)氧化層15。
然而，在對(duì)露出的硅襯底11施行熱氧化工藝形成場(chǎng)氧化層時(shí)，不管多晶硅層13的消耗量如何，都要沿多晶硅層13和硅襯底11的界面形成鳥(niǎo)嘴。由于鳥(niǎo)嘴尺寸的增加導(dǎo)致了半導(dǎo)體器件有源區(qū)的減小，要高度集成器件是很困難的。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種由增加半導(dǎo)體器件的有源區(qū)來(lái)形成較大規(guī)模集成電路的隔離方法。
本發(fā)明的一個(gè)方面是，提供一種隔離半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括以下步驟形成第一絕緣層，暴露襯底的場(chǎng)區(qū)；在所說(shuō)襯底和所說(shuō)第一絕緣層的側(cè)壁上形成過(guò)渡金屬墊；在整個(gè)生成結(jié)構(gòu)上形成第二絕緣層；熱處理所說(shuō)襯底，將所說(shuō)過(guò)渡金屬墊的離子擴(kuò)散進(jìn)所說(shuō)襯底；拋光所說(shuō)第二絕緣層直至露出過(guò)渡金屬墊，保留其一部分不被除去；除去所說(shuō)過(guò)渡金屬墊和所說(shuō)過(guò)渡金屬墊下面的離子擴(kuò)散襯底，在所說(shuō)襯底上形成一槽；在整個(gè)生成結(jié)構(gòu)上形成第三絕緣層，填充所說(shuō)槽；在所說(shuō)第三絕緣層和所說(shuō)場(chǎng)區(qū)上形成光刻膠圖形；用所說(shuō)光刻膠圖形作蝕刻阻擋物蝕刻所說(shuō)第三絕緣層；除去所說(shuō)光劑膠圖形和所說(shuō)第一絕緣層，露出所說(shuō)襯底的一部分；在所說(shuō)露出的襯底上形成外延層，用作有源區(qū)。
本發(fā)明的另一方面是，提供一種隔離半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括以下步驟形成露出襯底的一部分的第一絕緣層；在所說(shuō)襯底和所說(shuō)第一絕緣層的側(cè)壁上形成過(guò)渡金屬墊；在整個(gè)生成結(jié)構(gòu)上形成第二絕緣層；熱處理所說(shuō)襯底，將所說(shuō)過(guò)渡金屬墊的離子擴(kuò)散進(jìn)所說(shuō)襯底；拋光所說(shuō)第二絕緣層，以便露出所說(shuō)過(guò)渡金屬墊，保留其上的一部分不被除去；通過(guò)除去所說(shuō)過(guò)渡金屬墊和其下的經(jīng)離子擴(kuò)散過(guò)的襯底，在所說(shuō)襯底上形成一槽；在整個(gè)生成結(jié)構(gòu)上形成第三絕緣層，填充所說(shuō)槽；拋光該多層疊層直至露出所有過(guò)渡金屬墊，再施行平面化工藝；通過(guò)除去所說(shuō)第二絕緣層和留下而未被除去的所說(shuō)第一絕緣層，露出部分襯底，這樣所說(shuō)襯底就被暴露出來(lái)；在所說(shuō)露出的襯底上形成外延層，用作有源區(qū)。
由參照附圖對(duì)實(shí)施例所作的下列描述可以清楚地看出本發(fā)明的其它目的和方面，其中
圖1是采用PBL工藝所形成的常規(guī)場(chǎng)氧化層的橫截面圖；圖2A至2F是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的場(chǎng)氧化層的橫截面圖；和圖3A至3F是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的場(chǎng)氧化層的橫截面圖。
下文將參照?qǐng)D2A至2F描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
如圖2A所示，在硅襯底21上依次淀積基底氧化層22和氧化物層23，它們的厚度分別為100-200，和1000-1300。使用具有場(chǎng)圖形的掩膜選擇性蝕刻氮化物層23和基底氧化層22，露出硅襯底的一部分。在整個(gè)生成結(jié)構(gòu)上淀積一厚度大約為1000的過(guò)渡金屬24，如W、Ti、Ta和Nb。
如圖2B所示，采用各向同性腐蝕工藝腐蝕過(guò)渡金屬24，在氮化物23的側(cè)壁上和基底氧化層22上形成過(guò)渡金屬墊24′，并在整個(gè)生成結(jié)構(gòu)上淀積厚度約為1000～1500的氮化物層。在900～1000℃下對(duì)晶片熱處理，使過(guò)渡金屬24的離子擴(kuò)散進(jìn)硅襯底21，然后在硅襯底21里形成硅化物層26。
如圖2C所示，用化學(xué)和機(jī)械拋光的手段除去晶片上層結(jié)構(gòu)，直至露出過(guò)渡金屬墊24′為止。用HNO3與HF的混合溶液除去過(guò)渡金屬墊24′和硅化物層26之后，施行溝道阻塞離子注入工藝以增加隔離效果。例如，以10～50kev的能量和1×1012～1×1018原子/cm2的注入劑量將BF2離子注入暴露的襯底。
如圖2D所示，在整個(gè)生成結(jié)構(gòu)上淀積厚度大約1000～2000的正硅酸乙脂(TEOS)層27，及在TEOS層27上形成光刻膠圖形28。使用與用來(lái)選擇性蝕刻如圖2A所示的氮化物層23和基底氧化層22的光刻掩膜相反的光刻掩膜來(lái)形成光刻膠圖形28。也就是說(shuō)，如果形成如圖2A所示的場(chǎng)區(qū)所用的光刻膠層是正的，那么圖2D中的光刻膠圖形就是負(fù)的，圖2A和2D可以用相同的光刻膜掩膜。
接下來(lái)，如圖2E所示，由光刻膠層28作蝕刻阻擋層濕法腐蝕TEOS層27。
最后，如圖2F所示，用磷酸除去基底氧化層22上的氮化物層23，利用各向同性腐蝕工藝除去基底氧化層22，便露出了硅襯底21的有源區(qū)。在暴露的硅襯底21上形成外延層29，用氮化物層25和TEOS層27作場(chǎng)氧化層，用外延層29作有源區(qū)。
下面參照附圖3A至3F描述本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。
首先按照與圖2A至2C所示的相同的方法形成圖3A至3C所示的結(jié)構(gòu)，因此，這里不再詳細(xì)描述，在圖2A至2C和3A至3C中相同的附圖標(biāo)記代表相同的部件。
然而，值得注意的是，在圖3A中，所有由選擇性腐蝕氮化物層而露出的硅襯底21的全部表面和基底氧化層22都不構(gòu)成場(chǎng)氧化區(qū)。即，用除去過(guò)渡金屬墊24′和硅化物層26而形成的一些槽39有助于構(gòu)成場(chǎng)氧化層，在圖3F中將詳細(xì)描述場(chǎng)氧化層。
如圖3D所示，在如圖3C所示的為增強(qiáng)隔離效果對(duì)硅襯底21進(jìn)行離子注入后，在整個(gè)生成結(jié)構(gòu)上淀積TEOS層37，填充這些槽39。
接下來(lái)，如圖3E所示，采用化學(xué)和機(jī)械拋光的方法，除去生成結(jié)構(gòu)的上層部分，拋光至露出氮化物層35為止。此時(shí)，除出氮化物層35的垂直部分，將氧化物23的一部分的氮化物層33保留在基底氧化層22上，對(duì)晶片施行平面化工藝。
最后，如圖3F所示，用磷酸除去基底氧化物層22上的氮化物層33，再用各向同性腐蝕工藝除去基底氧化層22，這樣就露出了硅襯底21的有源區(qū)。由此，在硅襯底21的露出部分上形成的外延層39作有源區(qū)。而且，因?yàn)橥庋訉?9是在由該TEOS層37分成的兩部分之間的硅襯底21的部位上形成，所以，圖3F所示的有源區(qū)的面積比圖2F中所示的要寬闊。
由上面的描述可清楚地看出，本發(fā)明能極有效地增加有源區(qū)，并改善半導(dǎo)體器件的集成度和防止鳥(niǎo)嘴發(fā)生。而且，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，由于場(chǎng)氧化層的寬度與過(guò)渡金屬墊的寬度相同，所以場(chǎng)氧化層的面積可以減到最小。
盡管為了說(shuō)明本發(fā)明，而公開(kāi)了一些優(yōu)選實(shí)施例，但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)發(fā)現(xiàn)，可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改型增加及替換。但這些均不脫離本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)中所要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍和精神。
權(quán)利要求
1.一種隔離半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟形成第一絕緣層，暴露出襯底的場(chǎng)區(qū)；在所說(shuō)襯底和所說(shuō)第一絕緣層的側(cè)壁上形成過(guò)渡金屬墊；在整個(gè)生成結(jié)構(gòu)上形成第二絕緣層；熱處理所說(shuō)襯底，將所說(shuō)過(guò)渡金屬墊離子擴(kuò)散進(jìn)所說(shuō)襯底中；拋光所說(shuō)第二絕緣層直到露出所說(shuō)過(guò)渡金屬墊為止，保留下來(lái)的一部分金屬墊不除去；除去所說(shuō)過(guò)渡金屬墊和過(guò)渡金屬墊下面的離子擴(kuò)散過(guò)的襯底，在所說(shuō)襯底中形成一槽；在整個(gè)生成結(jié)構(gòu)上形成第三絕緣層，填充所說(shuō)槽；在所說(shuō)第三絕緣層和所說(shuō)場(chǎng)區(qū)上形成光刻膠圖形；用所說(shuō)光刻膠圖形作腐蝕阻擋層，腐蝕所說(shuō)第三絕緣層；除去所說(shuō)光刻膠圖形和所說(shuō)第一絕緣層，露出所說(shuō)襯底的一部分；和在所說(shuō)襯底暴露部分上形成外延層用作有源區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在所說(shuō)襯底中形成槽的步驟還包括給所說(shuō)槽注入溝道阻塞離子的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所說(shuō)第一絕緣層是由基底氧化層和氮化物層形成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所說(shuō)襯底為硅襯底。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中，從所說(shuō)過(guò)渡金屬墊擴(kuò)散進(jìn)所說(shuō)襯底的所說(shuō)離子在所說(shuō)硅襯底上形成了硅化物層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所說(shuō)第二絕緣層是氮化物層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所說(shuō)第三絕緣層是正硅酸乙脂(TEOS)層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所說(shuō)過(guò)渡金屬是W、Ti、Ta、Mo或Nb之一。
9.一種隔離半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟形成第一絕緣層，露出襯底的一部分；在所說(shuō)襯底和所說(shuō)第一絕緣層的側(cè)壁上形成過(guò)渡金屬墊；在整個(gè)生成結(jié)構(gòu)上形成第二絕緣層；熱處理所說(shuō)襯底，將所說(shuō)過(guò)渡金屬墊離子擴(kuò)散進(jìn)所說(shuō)襯底中；拋光所說(shuō)第二絕層，露出所說(shuō)過(guò)渡金屬墊，保留下來(lái)的該金屬墊的一部分不除去；除去所說(shuō)過(guò)渡金屬墊和過(guò)渡金屬墊下的離子擴(kuò)散過(guò)的襯底，在所說(shuō)襯底中形成槽；在整個(gè)生成結(jié)構(gòu)上形成第三絕緣層，填充所說(shuō)槽；拋光該多層疊層直到所說(shuō)過(guò)渡金屬墊全部露出為止，再施行平面化工藝；除去保留下來(lái)而未被除去的所說(shuō)第二絕緣層和第一絕緣層，露出所說(shuō)襯底的一部分，這樣暴露所說(shuō)襯底；以及在所說(shuō)暴露的襯底上形成外延層用作有源層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中在所說(shuō)襯底上形成槽的步驟還包括向所說(shuō)槽注入溝道阻塞離子的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所說(shuō)第一絕緣層是由基底氧化層和氮化物層組成。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所說(shuō)襯底是硅襯底。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中，從所說(shuō)過(guò)渡金屬墊擴(kuò)散到所說(shuō)襯底的所說(shuō)離子在所說(shuō)硅襯底上形成了硅化物層。
14.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所說(shuō)第二絕緣層是氮化物層。
15.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所說(shuō)第三絕緣層是正硅酸乙脂(TEOS)層。
16.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所說(shuō)過(guò)渡金屬是W、Ti、Ta、Mo或Nb之一。
全文摘要
本發(fā)明提供一種不用LOCOS工藝形成場(chǎng)氧化層的方法。據(jù)此，本發(fā)明特別有效地增加有源區(qū)，改善半導(dǎo)體器件的集成度和防止鳥(niǎo)嘴發(fā)生。而且由于本發(fā)明場(chǎng)氧化層的寬度與絕緣層側(cè)壁上的墊的寬度相同，從而使場(chǎng)氧化層的面積可以減至最小。
文檔編號(hào)H01L21/762GK1134038SQ96101498
公開(kāi)日1996年10月23日 申請(qǐng)日期1996年2月24日 優(yōu)先權(quán)日1995年2月24日
發(fā)明者樸相勛 申請(qǐng)人:現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社