[发明专利]一种浅沟槽隔离制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体制造方法，特别涉及浅沟槽隔离制作方法。

背景技术

目前的半导体集成电路(IC)器件普遍制作在衬底上。IC器件通常包括各种分立电路元件(discrete circuit elements)。为了隔离分立电路元件，使得每个分立电路元件都能够独立工作且不会受到其他元件状态的影响，在制作IC器件之前，先将衬底分为彼此隔离的有源区(Active Area，AA)，然后在AA中制作分立电路元件。随着IC器件集成度的提高，现在通常采用浅沟槽隔离(Shallow Trench Insulation，STI)技术在衬底中形成STI。典型的分立电路元件有金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOS)器件。MOS器件的结构包括：AA、源极、漏极和栅极；其中，有源区位于衬底中，栅极位于AA上方，栅极两侧的AA分别进行离子注入形成源极和漏极，源极与衬底之间，及漏极与衬底之间的界面形成PN结。MOS器件加电压后，栅极下方由于电场的作用形成导电沟道。根据导电沟道中掺杂杂质形成的载流子类型，MOS又分为空穴型导电沟道(p型沟道)的空穴型金属氧化物半导体场效应晶体管(PMOS)和电子型导电沟道(n型沟道)的电子型金属氧化物半导体场效应晶体管(NMOS)。众所周知，在同样条件下，空穴的迁移率远小于电子的迁移速率，所以与NMOS相比PMOS有功耗大且响应速度慢的显著缺点。随着半导体IC器件对功耗和响应速度的要求越来越高，如何增大PMOS导电沟道中空穴的迁移率成为了亟待解决的问题。

现有技术中普遍采用的增大PMOS的导电沟道中空穴的迁移率，减小PMOS功耗和提高响应速度的方法有：有源区表面注入重金属原子，例如：锗原子或锡原子，利用锗和锡的原子量大于硅的特点，使有源区表面非晶化，提高PMOS的导电沟道中掺杂杂质的激活浓度，从而增大PMOS导电沟道中载流子(空穴)的迁移率。但是，随着IC技术的发展，仅采用有源区表面注入重金属原子使有源区表面非晶化的方法已经不能满足PMOS器件性能的需要。

发明内容

有鉴于此，本发明解决的技术问题是采用一种有别于有源区表面非晶化的技术，来增大PMOS的导电沟道中载流子的迁移率，从而降低PMOS的功耗，提高响应速度。

为解决上述问题，本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种浅沟槽隔离制作方法，提供具有衬底的晶片，所述衬底表面依次具有二氧化硅衬垫和氮化硅层，依次刻蚀所述氮化硅层、所述二氧化硅衬垫和所述衬底，在所述氮化硅层和所述二氧化硅衬垫中形成窗口，在所述衬底中形成浅沟槽，该方法还包括：

所述氮化硅层表面和所述浅沟槽表面沉积二氧化硅，填充所述浅沟槽；

化学机械研磨去除所述氮化硅层上沉积的二氧化硅，露出所述氮化硅层时停止所述化学机械研磨；

以所述氮化硅层和所述二氧化硅衬垫为掩膜，重金属离子掺杂所述浅沟槽中的二氧化硅，形成重金属离子掺杂层，所述重金属离子掺杂层与后续制作的空穴型金属氧化物半导体场效应晶体管导电沟道处在同一水平位置；

所述晶片退火。

所述重金属离子掺杂的方法是离子注入。

所述重金属离子掺杂的杂质是锗或者锑。

所述重金属离子掺杂锗的能量范围是30千电子伏特到160千电子伏特；所述重金属离子掺杂锗的剂量范围是1E15原子/平方厘米到1E16原子/平方厘米；

所述重金属离子掺杂锑的能量范围是40千电子伏特到250千电子伏；所述重金属离子掺杂锑的剂量范围是1E15原子/平方厘米到1E16原子/平方厘米；

所述重金属离子掺杂的方法是离子注入，所述离子注入的离子束与晶片器件面的法线所成角度的范围是0度到11度。

所述晶片退火采用普通的退火热处理工艺或快速高温退火工艺；普通的退火热处理的温度范围是800摄氏度到1100摄氏度，退火的时间范围是30分钟到120分钟；快速高温退火的退火温度范围是1000～1300摄氏度，退火时间范围是10秒到1分钟，温度变化速率是50摄氏度每秒到250摄氏度每秒。

一种浅沟槽隔离制作方法，该方法进一步包括：

所述重金属离子掺杂之前，形成光刻图案，以光刻图案为掩膜进行重金属离子掺杂；

所述重金属离子掺杂之后去除残留光刻图案。