[发明专利]一种浅沟道隔离结构的制造方法

说明书

本发明是有关于一种电绝缘(Electrically insulating)结构的制造方法，特别是有关于一种浅沟道隔离(Shallow Trench Isolation，STI)结构的制造方法。

随着半导体组件集成度的日益提高，组件的设计规则日益缩小，在0.18微米以下的制造工艺中，存储单元内的电绝缘结构，例如氧化硅绝缘层，已经无法使用区域氧化法(Local Oxidation，LOCOS)来制造。目前应用最广泛的方法之一，即是利用形成浅沟道隔离结构的方法来制造电绝缘结构。在制造浅沟道隔离结构的工艺中，由于使用高密度等离子体化学气相沉积(High Density Plasma Chemical VaporDeposition，HDPCVD)法所沉积的氧化硅具有良好的沟填(Gap filling)效果，因此用来形成浅沟道隔离结构中的氧化硅绝缘层。

然而，高密度等离子体化学气相沉积法在沟填能力强的同时，具有均匀覆盖性(Conformity)不佳的问题，因此必须将过量的氧化硅填入沟道中，再以化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing，CMP)法将氧化硅层回磨至适当的厚度，由于沟道的分布密度并不相同，在以化学机械研磨法回磨时，会因为图案密度(Pattern density)的效应，而在密度高的地区移除速率较快，进而造成此地区的碟化效应(Dishing effect)比密度低的地区严重，严重影响组件的均匀度。

公知技术提出了一种使用反转罩幕(Reverse mask)的工艺，以解决均匀度的问题。这种利用反转罩幕的方法，是在已形成有垫氧化层、氮化硅层且具有相异图案密度沟道的基底上，以高密度等离子体化学气相沉积法形成氧化硅层，接着，在氧化硅层上形成一层光阻层，再利用一黄光工艺，以定义光阻层覆盖图案密度较高的区域，并在图案密度低的区域中的沟道上方形成反转罩幕。然后，以光阻层以及反转罩幕为罩幕，蚀刻氧化硅层至一预定的厚度，之后，去除光阻层以及反转罩幕，以使原本图案密度低的区域反转成图案密度高的区域，再以化学机械研磨法去除氧化硅层，直至露出氮化硅层的表面。其后，去除氮化硅层以及垫氧化层以形成浅沟道隔离结构。

然而，上述以反转罩幕法制造浅沟道隔离结构的工艺存在着下列的问题：

为了以反转罩幕法制造浅沟道隔离结构，在工艺中必须多增加黄光工艺，在图案密度低的地区形成反转罩幕、蚀刻部份氧化硅层以及完全去除光阻层等步骤，而使得整个工艺变得十分的复杂且不易控制，进而使得生产成本随之增加。

而且，对于小尺寸的主动组件区(Active region)而言，以现今的光刻术工艺，受到曝光的条件限制，这类形成反转罩幕的黄光工艺是一个关键性的工艺(Criticallayer)。因此所增加的黄光工艺，将会使得工艺的难度更为增加。

并且，即使在工艺中形成反转罩幕，最后在对氧化硅绝缘层进行化学机械研磨工艺时，还必须对化学机械研磨工艺加以控制，以避免产生碟化效应以及均匀度的问题。

因此，本发明的目的是提供一种浅沟道隔离结构的制造方法，能够有效的控制因图案密度差异所导致的碟化效应以及均匀度的问题，且不须增加黄光、蚀刻以及去光阻的工艺，因而能够节省生产成本，降低工艺的困难度。

为实现上述发明目的，本发明提出一种浅沟道隔离结构的制造方法，此方法包括：提供一个基底，并在基底上依次形成垫氧化层、罩幕层。接着定义此基底，以在基底中形成复数个沟道。然后，在基底上形成绝缘层，以填满沟道并覆盖整个沟道，再在绝缘层上以旋转涂布法形成一层牺牲层以平坦化基底。而后，以干式回蚀刻法完全去除牺牲层，并去除绝缘层到一预定厚度以完成绝缘层的初步平坦化，此时通过调整蚀刻参数及选择比，续以干式回蚀刻法去除绝缘层，直至露出罩幕层表面。之后，依次去除罩幕层以及垫氧化层，以形成表面为圆弧形的隔离结构。