专利名称：一种浅沟槽的形成方法
技术领域：
本发明涉及一种形成浅沟槽的方法，尤其涉及一种可以降低浅沟槽形成时的微载(micro-loading)与降低边角凹陷(corner recess)的浅沟槽形成方法。
在集成电路制作过程中使用浅沟槽隔离(shallow-trench isolation)技术来隔离元件是一种做法。一般而言，在一半导体底材上使用氮化硅作为遮罩，使用非等向性蚀刻制作过程来形成陡峭的沟槽。接着，以氧化物填满沟槽以形成浅沟槽隔离元件，其表面是与底材的表面具有同一水平高度。
不幸的是，对于高整合电路而言，在蚀刻浅槽结构时，会有微载的情形产生；如此时间模式的(time-mode)蚀刻导致难以控制浅沟槽结构的深度。在浅沟槽隔离形成之后，边角凹陷的问题也会导致浅沟槽隔离的劣化。
无论如何，在形成浅沟槽隔离元件时，如何改善其特性，并且降低半导体元件可靠度劣化，是很重要的课题。
本发明的另一目的在于提供一种形成沟槽隔离元件的的方法。利用多晶硅层可以避免沟槽隔离元件形成时的微载现象与Kooi效应。
本发明的再一目的在于提供形成沟槽隔离元件的方法；在形成沟槽的衬里层(liner layer)时，多晶硅层的氧化可以避免沟槽的边角凹陷情形产生。
根据以上所述的目的，揭示了一种沟槽结构的形成方法，至少包括形成一垫氧化层于一底材上；形成第一多晶硅层于垫氧化层上；形成一氧化层于第一多晶硅层上；形成第二多晶硅层于氧化层上；移除部分第二多晶硅层、氧化层、第一多晶硅层与垫氧化层以暴露出部分底材；及蚀刻第二多晶硅层与部分底材以形成沟槽结构于底材中，并暴露出氧化层。沟槽结构的蚀刻深度藉由第二多晶硅层的被蚀刻的厚度有良好的控制。
在此实施例中，揭示一种沟槽结构的形成方法，至少包括形成一垫氧化层于一底材上；形成第一多晶硅层于垫氧化层上；形成一氧化层于第一多晶硅层上；形成第二多晶硅层于氧化层上；移除部分第二多晶硅层、氧化层、第一多晶硅层与垫氧化层以暴露出部分底材；及蚀刻第二多晶硅层与部分底材以形成沟槽结构于底材中，并暴露出氧化层。沟槽结构的蚀刻深度藉由第二多晶硅层的被蚀刻的厚度有良好的控制。接着，在沟槽结构的侧壁形成衬里层的同时，在第一多晶硅层的侧壁上形成侧壁氧化层，可保护沟槽结构，以避免边角凹陷。
参照
图1A，在硅底材10上形成一垫氧化层20，一多晶硅层30、氧化层40与另一多晶硅层50依序在其上形成。在多晶硅层50上形成一经图案移转、定义沟槽隔离的光阻层60。
蚀刻多晶硅层50、氧化层40、多晶硅层30与垫氧化层20以暴露出硅底材10的部分表面；然后移除光阻层60，如图1B所示。
本发明的关键步骤之一，蚀刻暴露的硅底材10的表面以在硅底材10中形成沟槽；硅底材10的蚀刻由同时蚀刻的多晶硅层50所控制，并且蚀刻停止于氧化层40。再者，多晶硅层50与硅底材10的同时蚀刻可以避免沟槽形成时的微载(micro-loading)情形。如此，沟槽的深度由多晶硅层50的厚度所控制，如图1C所示。
接着，由沟槽的侧壁氧化而形成衬里层70；在衬里层70形成的同时，多晶硅层30的一侧壁氧化层90(side-wall oxide layer)也会形成，如第一D图所示；因无氮化硅薄层，故于侧壁氧化层90的高温氧化过程中，不会有Kooieffect的情形。
接着以高密度电浆化学气相沉积的氧化硅，伴随之后的化学机械研磨方式形成沟槽结构80。之后，以适当的方法移除氧化层40与多晶硅层30，如图1E所示。
之后，移除垫氧化层20；本发明的关键步骤之一，在移除垫氧化层20时，侧壁氧化层90可以保护沟槽结构80，以避免边角凹陷，如图1F所示。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的申请专利范围；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在下述的权利要求范围内。
权利要求
1.一种沟槽结构的形成方法，该方法至少包括形成一垫氧化层于一底材上；形成第一多晶硅层于该垫氧化层上；形成一氧化层于该第一多晶硅层上；形成第二多晶硅层于该氧化层上；移除部分该第二多晶硅层、该氧化层、该第一多晶硅层与该垫氧化层以暴露出部分该底材；及蚀刻该第二多晶硅层与部分该底材以形成该沟槽结构于该底材中，并暴露出该氧化层。
2.如权利要求1的方法，其特征在于，还包括形成一衬里层于该沟槽结构的第一侧壁上。
3.如权利要求2的方法，其特征在于，还包括形成一侧壁氧化层于该第一多晶硅层的第二侧壁上。
4.如权利要求1的方法，还包括沉积一介电层于该氧化层上，并填入该沟槽结构中；平坦化该介电层与该氧化层；及移除该第一多晶硅层与该垫氧化层。
5.如权利要求4的方法，其特征在于，上述沉积步骤以高密度电浆化学气相沉积法形成。
6.一种沟槽结构的形成方法，该方法至少包括形成一垫氧化层于一硅底材上；形成第一多晶硅层于该垫氧化层上；形成一氧化层于该第一多晶硅层上；形成第二多晶硅层于该氧化层上；移除部分该第二多晶硅层、该氧化层、该第一多晶硅层与该垫氧化层以暴露出部分该硅底材；蚀刻该第二多晶硅层与部分该硅底材以形成该沟槽结构于该硅底材中，并暴露出该氧化层；及同时形成一衬里层于该沟槽结构的一侧壁上与一侧壁氧化层于该第一多晶硅的一侧壁上，该侧壁氧化层用以保护该沟槽结构，以避免边角凹陷。
7.如权利要求6的方法，其特征在于，还包括填入一介电层于该沟槽结构中与该氧化层上；及平坦化该介电层与该氧化层。
8.如权利要求7的方法，其特征在于，上述介电层至少包括一氧化硅层。
9..如权利要求7的方法，其特征在于，上述介电层至少包括一多晶硅层。
全文摘要
本发明提供一种沟槽结构的形成方法，至少包括形成一垫氧化层于一底材上；形成第一多晶硅层于垫氧化层上；形成一氧化层于第一多晶硅层上；形成第二多晶硅层于氧化层上；移除部分第二多晶硅层、氧化层、第一多晶硅层与垫氧化层以暴露出部分底材；及蚀刻第二多晶硅层与部分底材以形成沟槽结构于底材中，并暴露出氧化层。沟槽结构的蚀刻深度藉由第二多晶硅层的被蚀刻的厚度有良好的控制。
文档编号H01L21/76GK1404128SQ0113266
公开日2003年3月19日 申请日期2001年9月6日 优先权日2001年9月6日
发明者赖二琨, 陈昕辉, 黄宇萍 申请人:旺宏电子股份有限公司