專利名稱：淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種元件隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，且特別是有關(guān)于一種淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)(shallow trench isolation，簡稱STI)的制造方法，以降低制造成本(cost)。
背景技術(shù)：
在集成電路蓬勃發(fā)展的今日，元件縮小化與集成化是必然的趨勢，也是各界積極發(fā)展的重要課題。當(dāng)元件尺寸逐漸縮小，集成度(integration)逐漸提高，元件間用以防止如漏電流(current leakage)或受鄰近元件干擾(cross-talk)等情形發(fā)生的隔離結(jié)構(gòu)也必須縮小，因此元件隔離技術(shù)困難度也逐漸增高。公知形成元件隔離結(jié)構(gòu)的方法以區(qū)域氧化法(local oxidation，簡稱LOCOS)為主，其制作工藝在半導(dǎo)體基底的非主動區(qū)域(non-activeregion)中成長場氧化物(field oxide)，以作為元件的隔離結(jié)構(gòu)。然而，利用區(qū)域氧化法形成的場氧化物在其邊緣會發(fā)生成長不完全(undergrowth)如鳥嘴(bird beak)的氧化物，而難以縮小其尺寸。因此，局部氧化法的制作工藝在集成電路制造中的有效元件最大數(shù)量將被限制。而且，場氧化物也會垂直延伸，而在主動與非主動區(qū)域間形成非平面地形(non-planartopography)。這個非平面地形將導(dǎo)致后續(xù)微影制作工藝中的困難度，譬如影像的解析問題等。由于上述這些限制，將使局部氧化法會無法應(yīng)用于譬如0.35微米以下的小元件尺寸的半導(dǎo)體制作工藝內(nèi)。
有鑒于此，已有其它元件隔離方法持續(xù)被發(fā)展出來，其中最廣泛應(yīng)用的方法系淺溝渠隔離制作工藝，尤其是將其應(yīng)用于次半微米(Sub-halfMicron)的集成電路制作工藝中。公知的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的制造方法是先于基底上形成墊氧化層(pad oxide)與氮化硅罩幕層，再利用非等向性干蝕刻法(anisotropic dry etch)于基底中蝕刻出陡峭的溝渠。接著，再利用化學(xué)氣相沉積制作工藝(chemical vapor deposition，簡稱CVD)于基底上形成一層絕緣層，并填滿溝渠。隨后，利用化學(xué)機(jī)械研磨制作工藝(chemicalmechanical polish，簡稱CMP)去除罩幕層上多余的絕緣層。最后，去除氮化硅罩幕層與墊氧化層。
因為淺溝渠隔離法在半導(dǎo)體基底上所需的面積很小，而使元件能更密集分布，所以其已成為超大集成電路的較佳隔離方法。而較密集的分布能在電路制造上增進(jìn)其速度與功率。淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)也具有相當(dāng)平的地形，可幫助后續(xù)微影制作工藝并減少失誤。
然而，公知的淺溝渠隔離制作工藝在利用化學(xué)氣相沉積制作工藝形成絕緣層之后，需要利用化學(xué)機(jī)械研磨制作工藝去除罩幕層上的絕緣層，因而導(dǎo)致大量的絕緣層被去除，造成無謂的浪費。另外，并且化學(xué)機(jī)械研磨制作工藝所需消耗的研磨用的奈米級研磨粒(nano-sized abrasive)數(shù)量極大。因此，于公知的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的制造上需花費很多的成本。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，以省略公知制作工藝中用來去除罩幕層上多余的絕緣層的化學(xué)機(jī)械研磨制作工藝。
本發(fā)明的另一目的是提供一種淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，能夠不消耗大量用于化學(xué)機(jī)械研磨制作工藝中的研磨粒。
本發(fā)明的再一目的是提供一種淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，可避免公知消耗大量絕緣層的缺點。
本發(fā)明的又一目的是提供一種淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，以降低制造成本。
根據(jù)上述與其它目的，本發(fā)明提供一種淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，包括于一基底中形成一溝渠。接著，利用電泳沉積制作工藝(electrophoresisdeposition process，簡稱EDP)于溝渠中形成一絕緣層。隨后，施行一燒結(jié)制作工藝(sintering process)，以增加絕緣層的密度。
其中，電泳沉積制作工藝為一種利用電場將帶電荷的粒子沉積于基底上的技術(shù)，而本發(fā)明利用電泳沉積制作工藝形成薄膜的方法包括在一電泳槽中加入懸浮液(suspension)，其中于懸浮液中含有帶電荷的奈米級微粒(particle)。然后，將一電極板(electrode plate)與一相反電極板互相平行放置于懸浮液中。接著，把一個半導(dǎo)體基底放置于其中一個電極板上，且欲形成薄膜的那一面需朝向另一電極板并暴露出來。隨后，于半導(dǎo)體基底加一偏壓(bias)，以于兩電極板之間產(chǎn)生電流，使帶電荷的微粒往放置基底的電極板移動，并沉積于基底上可導(dǎo)電的部位。
本發(fā)明的優(yōu)點通過電泳沉積制作工藝進(jìn)行絕緣層的沉積，由于電泳沉積制作工藝是于兩電極板之間產(chǎn)生電流，使帶電荷的微粒往其中一個電極板移動，借此以便微粒沉積于基底中的溝渠內(nèi)。因此，帶電荷的微粒不會沉積在基底上屬于絕緣體的罩幕層表面，故可省略公知制作工藝中用來去除罩幕層上的絕緣層的化學(xué)機(jī)械研磨制作工藝；也就是說，本發(fā)明可大幅減少化學(xué)機(jī)械研磨制作工藝中所消耗的研磨粒，甚至不需要進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨制作工藝，因此能大幅降低制造成本。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明。


圖1A至圖1C是依照本發(fā)明一較佳實施例一種淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的制作流程剖面示意圖；以及圖2所示根據(jù)圖1B中施行電泳沉積制作工藝的制造示意圖。
標(biāo)示說明100基底102墊氧化層104罩幕層 106溝渠108，108a絕緣層200電泳槽202懸浮液 204二氧化硅微粒206陽極板 208陰極板具體實施方式
圖1A至圖1C是依照本發(fā)明一較佳實施例一種淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)(shallow trench isolation，簡稱STI)的制作流程剖面示意圖。
請參照圖1A，于一基底100上依序形成一墊氧化層(pad oxide)102與一罩幕層(mask layer)104，其中基底100包括硅基底；墊氧化層102是用來保護(hù)基底100免于遭受后續(xù)制作工藝的破壞的，其形成方式例如熱氧化法；而罩幕層104的材質(zhì)例如是氮化硅、形成方式例如化學(xué)氣相沉積法。然后，利用微影蝕刻技術(shù)，圖案化罩幕層104與墊氧化層102，以形成數(shù)個預(yù)定形成溝渠的圖案。接著，以罩幕層104為蝕刻罩幕，對基底100進(jìn)行蝕刻，以形成溝渠106。
接著，請參照圖1B，施行一電泳沉積制作工藝(electrophoresisdeposition process，簡稱EDP)，以便于溝渠106中填入一層絕緣層108，此絕緣層108的材質(zhì)例如是二氧化硅(SiO2)或是其它合適的介電材質(zhì)。
而在參照圖1C之前，先以圖2為例，說明本發(fā)明在施行電泳沉積制作工藝時的詳細(xì)情形，其中所形成的絕緣層108材質(zhì)例如是二氧化硅。
圖2所示系根據(jù)圖1B中施行電泳沉積制作工藝的制造示意圖，請參照圖2，在一電泳槽200中加入一懸浮液(suspension)202，而于懸浮液202中含有純水與帶負(fù)電的奈米級(nano-sized)二氧化硅微粒(particle)204，其中帶負(fù)電的二氧化硅微粒204譬如是研磨粒(abrasive)，且其平均粒徑可以是26奈米；而此時的懸浮液204的pH值為4。然后，將一陽極板206與一陰極板208互相平行放入懸浮液202中。接著，把基底100放置于陽極板206上，或者于陽極板206被置入懸浮液202之前，就先在陽極板206上放置基底100，并且無論基底100是在陽極板206被放入懸浮液202之前或之后放置的，其中欲沉積形成薄膜的那一面需朝向陰極板208暴露出來。然后，于陽極板206加一正偏壓(positive bias)，以于陽極板206與陰極板208之間產(chǎn)生電流，使帶負(fù)電的二氧化硅微粒204往陽極板206方向移動(圖2中的箭號就是微粒204的移動方向)，并沉積于基底100可導(dǎo)電的溝渠106部位(請見圖1B)。
之后，請參照圖1C，施行一燒結(jié)制作工藝(sintering process)，以致密化絕緣層108；也就是使絕緣層108的密度(density)在施行燒結(jié)制作工藝后大于未施行燒結(jié)制作工藝之前。其中，可以根據(jù)絕緣層108的材質(zhì)選取適當(dāng)?shù)臒Y(jié)制作工藝參數(shù)，以獲致品質(zhì)較佳的絕緣層108a，譬如當(dāng)絕緣層108的材質(zhì)是二氧化硅時，其燒結(jié)溫度約小于攝氏1150度。
最后，于本實施例中，還包括將罩幕層104與墊氧化層102去除的步驟，其中當(dāng)罩幕層104的材質(zhì)為氮化硅時，移除罩幕層104的方法是使用熱磷酸溶液；而去除墊氧化層102的方法例如使用氫氟酸(HF)。
綜上所述，本發(fā)明的特點在于利用電泳沉積制作工藝進(jìn)行絕緣層的沉積。由于電泳沉積制作工藝是于兩電極板之間產(chǎn)生電流，使帶電荷的微粒往其中一個電極板移動，借此以使微粒沉積于基底上可導(dǎo)電的部位。因此，微粒會集中于硅基底內(nèi)的溝渠，而不會沉積在基底上屬于絕緣體的罩幕層與電氧化層表面，故可省略公知制作工藝中用來去除罩幕層上的絕緣層的化學(xué)機(jī)械研磨制作工藝；也就是說，本發(fā)明可大幅減少化學(xué)機(jī)械研磨制作工藝中所消耗的研磨粒，并且免除公知消耗大量二氧化硅絕緣層的缺點，進(jìn)而能夠降低制造成本。
雖然本發(fā)明已以一較佳實施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許之更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，包括提供一基底；于該基底中形成復(fù)數(shù)個溝渠；施行一電泳沉積制作工藝，以于該些溝渠內(nèi)填滿一絕緣層；以及施行一燒結(jié)制作工藝。
2.如權(quán)利要求1所述的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，該絕緣層的材質(zhì)包括二氧化硅。
3.如權(quán)利要求2所述的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，施行該燒結(jié)制作工藝的溫度小于攝氏1150度。
4.如權(quán)利要求1所述的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，該絕緣層在施行該燒結(jié)制作工藝之后的密度大于施行該燒結(jié)制作工藝之前的密度。
5.如權(quán)利要求1所述的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，施行該電泳沉積制作工藝的步驟，適于使用一電泳槽，其特征在于，步驟包括將一懸浮液加入該電泳槽中，其中該懸浮液具有復(fù)數(shù)個帶電荷的奈米級微粒；將該基底放置于一電極板上，其中該基底具有該些溝渠的一表面與該電極板相連；將該電極板與一相反電極板浸泡于該懸浮液中；以及施加一偏壓至該電極板，以使該懸浮液中的該些帶電荷的奈米級微粒往該電極板移動，并且沉積于該些溝渠中。
6.如權(quán)利要求5所述的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，該些帶電荷的奈米級微粒包括二氧化硅。
7.如權(quán)利要求5所述的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，該些帶電荷的奈米級微粒包括研磨粒。
8.如權(quán)利要求5所述的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，該電極板是陽極板以及該相反電極板是陰極板。
9.如權(quán)利要求5所述的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，該電極板是陰極板以及該相反電極板是陽極板。
10.如權(quán)利要求5所述的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，該懸浮液還包括純水。
11.如權(quán)利要求5所述的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，該懸浮液的pH值為4。
12.一種淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，包括提供一基底；于該基底上形成一墊氧化層；于該墊氧化層上形成一罩幕層；圖案化該罩幕層與該墊氧化層；以該罩幕層作為蝕刻罩幕，對該基底進(jìn)行蝕刻，以于該基底中形成至少一溝渠；利用一電泳沉積制作工藝，于該溝渠中形成一絕緣層；以及施行一燒結(jié)制作工藝，以致密化該絕緣層。
13.如權(quán)利要求12所述的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，該電泳沉積制作工藝包括提供一電泳槽，于該電泳槽中具有一懸浮液，其中該懸浮液具有復(fù)數(shù)個帶電荷的奈米級微粒；于該懸浮液中平行放置一電極板以及一相反電極板；將該基底放置于該電極板上，其中該基底具有該溝渠的一表面與該電極板相連；以及施加一偏壓至該電極板，以使該懸浮液中的該些帶負(fù)電荷的奈米級微粒往該電極板移動，并且沉積于該溝渠中。
14.如權(quán)利要求13所述的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，該些帶電荷的奈米級微粒包括二氧化硅。
15.如權(quán)利要求13所述的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，該些帶電荷的奈米級微粒包括研磨粒。
16.如權(quán)利要求13所述的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，該電極板是陽極板以及該相反電極板是陰極板。
17.如權(quán)利要求13所述的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，該電極板是陰極板以及該相反電極板是陽極板。
18.如權(quán)利要求12所述的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，施行該燒結(jié)制作工藝的溫度小于攝氏1150度。
19.如權(quán)利要求12所述的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，該罩幕層的材質(zhì)包括氮化硅。
20.如權(quán)利要求12所述的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，還包括去除該罩幕層；以及去除該墊氧化層。
全文摘要
一種淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，提供具有溝渠的一基底，再利用電泳沉積制作工藝于溝渠中填滿一絕緣層，以形成淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)。之后，施行一燒結(jié)制作工藝，以致密化絕緣層。
文檔編號H01L21/70GK1567562SQ03142469
公開日2005年1月19日 申請日期2003年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月10日
發(fā)明者洪永泰, 莊東漢 申請人:旺宏電子股份有限公司