形成半導體器件隔離的方法
2023-05-20 05:16:01
專利名稱：形成半導體器件隔離的方法
技術領域：
本發明涉及一種形成半導體器件隔離的方法，尤其涉及通過減小鳥嘴來增加較大規模集成電路的有源區的方法。
通常採用LOCOS(矽局部氧化)法來形成集成電路的場氧化層，然而，LOCOS工藝增加了鳥嘴的尺寸，造成了半導體器件有源區的減小。
下面參照
圖1對常規的場氧化層形成方法進行詳細地描述。
首先，圖1表示的是能夠較多減小鳥嘴的PBL工藝(多晶矽阻擋LOCOS)。
如圖1所示，基底氧化層12在矽襯底11上形成，多晶矽層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。由預先確定的光刻掩膜確定了場區後，蝕刻氮化物層14和多晶矽層13的部分，使之露出矽襯底區的一部分，用熱氧化工藝在露出的矽襯底上形成場氧化層15。
然而，在對露出的矽襯底11施行熱氧化工藝形成場氧化層時，不管多晶矽層13的消耗量如何，都要沿多晶矽層13和矽襯底11的界面形成鳥嘴。由於鳥嘴尺寸的增加導致了半導體器件有源區的減小，要高度集成器件是很困難的。
本發明的一個目的是提供一種由增加半導體器件的有源區來形成較大規模集成電路的隔離方法。
本發明的一個方面是，提供一種隔離半導體器件的方法，該方法包括以下步驟形成第一絕緣層，暴露襯底的場區；在所說襯底和所說第一絕緣層的側壁上形成過渡金屬墊；在整個生成結構上形成第二絕緣層；熱處理所說襯底，將所說過渡金屬墊的離子擴散進所說襯底；拋光所說第二絕緣層直至露出過渡金屬墊，保留其一部分不被除去；除去所說過渡金屬墊和所說過渡金屬墊下面的離子擴散襯底，在所說襯底上形成一槽；在整個生成結構上形成第三絕緣層，填充所說槽；在所說第三絕緣層和所說場區上形成光刻膠圖形；用所說光刻膠圖形作蝕刻阻擋物蝕刻所說第三絕緣層；除去所說光劑膠圖形和所說第一絕緣層，露出所說襯底的一部分；在所說露出的襯底上形成外延層，用作有源區。
本發明的另一方面是，提供一種隔離半導體器件的方法，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；在所說襯底和所說第一絕緣層的側壁上形成過渡金屬墊；在整個生成結構上形成第二絕緣層；熱處理所說襯底，將所說過渡金屬墊的離子擴散進所說襯底；拋光所說第二絕緣層，以便露出所說過渡金屬墊，保留其上的一部分不被除去；通過除去所說過渡金屬墊和其下的經離子擴散過的襯底，在所說襯底上形成一槽；在整個生成結構上形成第三絕緣層，填充所說槽；拋光該多層疊層直至露出所有過渡金屬墊，再施行平面化工藝；通過除去所說第二絕緣層和留下而未被除去的所說第一絕緣層，露出部分襯底，這樣所說襯底就被暴露出來；在所說露出的襯底上形成外延層，用作有源區。
由參照附圖對實施例所作的下列描述可以清楚地看出本發明的其它目的和方面，其中
圖1是採用PBL工藝所形成的常規場氧化層的橫截面圖；圖2A至2F是根據本發明的實施例的場氧化層的橫截面圖；和圖3A至3F是根據本發明的另一實施例的場氧化層的橫截面圖。
下文將參照圖2A至2F描述本發明的一個實施例。
如圖2A所示，在矽襯底21上依次澱積基底氧化層22和氧化物層23，它們的厚度分別為100-200，和1000-1300。使用具有場圖形的掩膜選擇性蝕刻氮化物層23和基底氧化層22，露出矽襯底的一部分。在整個生成結構上澱積一厚度大約為1000的過渡金屬24，如W、Ti、Ta和Nb。
如圖2B所示，採用各向同性腐蝕工藝腐蝕過渡金屬24，在氮化物23的側壁上和基底氧化層22上形成過渡金屬墊24′，並在整個生成結構上澱積厚度約為1000～1500的氮化物層。在900～1000℃下對晶片熱處理，使過渡金屬24的離子擴散進矽襯底21，然後在矽襯底21裡形成矽化物層26。
如圖2C所示，用化學和機械拋光的手段除去晶片上層結構，直至露出過渡金屬墊24′為止。用HNO3與HF的混合溶液除去過渡金屬墊24′和矽化物層26之後，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，在整個生成結構上澱積厚度大約1000～2000的正矽酸乙脂(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形成光刻膠圖形28。也就是說，如果形成如圖2A所示的場區所用的光刻膠層是正的，那麼圖2D中的光刻膠圖形就是負的，圖2A和2D可以用相同的光刻膜掩膜。
接下來，如圖2E所示，由光刻膠層28作蝕刻阻擋層溼法腐蝕TEOS層27。
最後，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，便露出了矽襯底21的有源區。在暴露的矽襯底21上形成外延層29，用氮化物層25和TEOS層27作場氧化層，用外延層29作有源區。
下面參照附圖3A至3F描述本發明的另一個實施例。
首先按照與圖2A至2C所示的相同的方法形成圖3A至3C所示的結構，因此，這裡不再詳細描述，在圖2A至2C和3A至3C中相同的附圖標記代表相同的部件。
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矽襯底21的全部表面和基底氧化層22都不構成場氧化區。即，用除去過渡金屬墊24′和矽化物層26而形成的一些槽39有助於構成場氧化層，在圖3F中將詳細描述場氧化層。
如圖3D所示，在如圖3C所示的為增強隔離效果對矽襯底21進行離子注入後，在整個生成結構上澱積TEOS層37，填充這些槽39。
接下來，如圖3E所示，採用化學和機械拋光的方法，除去生成結構的上層部分，拋光至露出氮化物層35為止。此時，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，對晶片施行平面化工藝。
最後，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，這樣就露出了矽襯底21的有源區。由此，在矽襯底21的露出部分上形成的外延層39作有源區。而且，因為外延層39是在由該TEOS層37分成的兩部分之間的矽襯底21的部位上形成，所以，圖3F所示的有源區的面積比圖2F中所示的要寬闊。
由上面的描述可清楚地看出，本發明能極有效地增加有源區，並改善半導體器件的集成度和防止鳥嘴發生。而且，在本發明的另一個實施例中，由於場氧化層的寬度與過渡金屬墊的寬度相同，所以場氧化層的面積可以減到最小。
儘管為了說明本發明，而公開了一些優選實施例，但是，本領域的技術人員將會發現，可對本發明進行各種改型增加及替換。但這些均不脫離本發明權利要求書中所要求保護的本發明的範圍和精神。
權利要求
1.一種隔離半導體器件的方法，包括以下步驟形成第一絕緣層，暴露出襯底的場區；在所說襯底和所說第一絕緣層的側壁上形成過渡金屬墊；在整個生成結構上形成第二絕緣層；熱處理所說襯底，將所說過渡金屬墊離子擴散進所說襯底中；拋光所說第二絕緣層直到露出所說過渡金屬墊為止，保留下來的一部分金屬墊不除去；除去所說過渡金屬墊和過渡金屬墊下面的離子擴散過的襯底，在所說襯底中形成一槽；在整個生成結構上形成第三絕緣層，填充所說槽；在所說第三絕緣層和所說場區上形成光刻膠圖形；用所說光刻膠圖形作腐蝕阻擋層，腐蝕所說第三絕緣層；除去所說光刻膠圖形和所說第一絕緣層，露出所說襯底的一部分；和在所說襯底暴露部分上形成外延層用作有源區。
2.根據權利要求1的方法，其中在所說襯底中形成槽的步驟還包括給所說槽注入溝道阻塞離子的步驟。
3.根據權利要求1的方法，其中所說第一絕緣層是由基底氧化層和氮化物層形成的。
4.根據權利要求1的方法，其中所說襯底為矽襯底。
5.根據權利要求4的方法，其中，從所說過渡金屬墊擴散進所說襯底的所說離子在所說矽襯底上形成了矽化物層。
6.根據權利要求1的方法，其中所說第二絕緣層是氮化物層。
7.根據權利要求1的方法，其中所說第三絕緣層是正矽酸乙脂(TEOS)層。
8.根據權利要求1的方法，其中所說過渡金屬是W、Ti、Ta、Mo或Nb之一。
9.一種隔離半導體器件的方法，包括以下步驟形成第一絕緣層，露出襯底的一部分；在所說襯底和所說第一絕緣層的側壁上形成過渡金屬墊；在整個生成結構上形成第二絕緣層；熱處理所說襯底，將所說過渡金屬墊離子擴散進所說襯底中；拋光所說第二絕層，露出所說過渡金屬墊，保留下來的該金屬墊的一部分不除去；除去所說過渡金屬墊和過渡金屬墊下的離子擴散過的襯底，在所說襯底中形成槽；在整個生成結構上形成第三絕緣層，填充所說槽；拋光該多層疊層直到所說過渡金屬墊全部露出為止，再施行平面化工藝；除去保留下來而未被除去的所說第二絕緣層和第一絕緣層，露出所說襯底的一部分，這樣暴露所說襯底；以及在所說暴露的襯底上形成外延層用作有源層。
10.根據權利要求9的方法，其中在所說襯底上形成槽的步驟還包括向所說槽注入溝道阻塞離子的步驟。
11.根據權利要求9的方法，其中所說第一絕緣層是由基底氧化層和氮化物層組成。
12.根據權利要求9的方法，其中所說襯底是矽襯底。
13.根據權利要求12的方法，其中，從所說過渡金屬墊擴散到所說襯底的所說離子在所說矽襯底上形成了矽化物層。
14.根據權利要求9的方法，其中所說第二絕緣層是氮化物層。
15.根據權利要求9的方法，其中所說第三絕緣層是正矽酸乙脂(TEOS)層。
16.根據權利要求9的方法，其中所說過渡金屬是W、Ti、Ta、Mo或Nb之一。
全文摘要
本發明提供一種不用LOCOS工藝形成場氧化層的方法。據此，本發明特別有效地增加有源區，改善半導體器件的集成度和防止鳥嘴發生。而且由於本發明場氧化層的寬度與絕緣層側壁上的墊的寬度相同，從而使場氧化層的面積可以減至最小。
文檔編號H01L21/762GK1134038SQ96101498
公開日1996年10月23日 申請日期1996年2月24日 優先權日1995年2月24日
發明者樸相勳 申請人:現代電子產業株式會社