[发明专利]注入氟的多晶硅缓冲局部氧化半导体器件的制造方法

说明书

本发明涉及一种多晶硅缓冲局部氧化PBLOCOS<Poly BufferedLOCal Oxide of Silicon>半导体器件的制造方法，特别是一种利用注入氟离子至多晶硅缓冲层使半导体晶片表面不会产生凹洞，以提高器件可靠度及成品率的制造方法。

传统的硅局部氧化(LOCOS LOCal Oxide of Silicon)技术可适合于0.5微米以上的制造技术，在64M及以上之动态随机存取存储器<DRAM Dynamic Random Access Memory>制造方法中，器件尺寸更小且器件密度增加，发展有效及可靠的隔离制造方法以隔离器件有源区益形重要，故更先进的局部氧化技术是必须的，多晶硅缓冲局部氧化PBLOCOS<Poly Buffered LOCal Oxide of Silicon>制造方法是用以进一步压制侧向氧化以适合亚微米器件隔离目的的一种改良制造方法，此种利用多晶硅层作为氧化硅与氮化硅层间的应力缓冲层的制造方法，虽可在场氧化物生成的过程中消除鸟嘴效应(Bird′s Beak Effect)，然而，在去除多晶硅及氮化硅后，却免不了形成凹洞(Pits)，凹洞的成因是由于成长场氧化物时，多晶硅的部分区域的化学组成及机械特性受改变，在去除多晶硅及氮化硅过程所用蚀刻剂会将硅基片表面侵蚀出凹洞，而这些凹洞形成在有源区后将对后续制作的器件造成损害。

本发明的主要目的在于揭示一种针对上述弊端来加以改进的新制造方法；以使利用此新制造方法的器件不会产生凹洞，从而有更佳的特性，本发明与惯用技艺比较其技术创新处，乃在于利用注入氟离子至多晶硅缓冲层，如此便可改进上述的缺陷，进而能得到完好的器件有源区。

本发明为一种利用氟离子的注入以避免器件有源区形成凹洞的半导体器件的制造方法，其步骤包含，在硅基片上形成氧化硅衬垫层，沉积一多晶硅缓冲层于衬垫层上，注入氟离子至多晶硅缓冲层，沉积一氮化硅层，限定器件有源区，形成场氧化物层，去除氮化硅层，干蚀刻多晶硅缓冲层，及蚀刻衬垫层，以露出有源区硅基片表面。

图1至图8为依据本发明注入氟离子PBLOCOS制造方法的各阶段完成的器件剖面结构图。

为了避免惯用的PBLOCOS制造方法所可能形成的器件有源区孔洞等问题，本发明以注入氟离子来改善多晶硅缓冲层的性质，现结合附图详述如下：

参见图1至图8，为依据本发明的制造方法的各阶段完成的半导体器件剖面结构图。参见图1，示出执行以下步骤：在硅基片10上形成衬垫氧化物12，衬垫氧化物厚度约为60～200埃。

参看图2，其执行步骤为：沉积一多晶硅层22作为缓冲层，此多晶硅层22厚度约为500～600埃。

参看图3，其执行步骤为：注入氟离子至所述的多晶硅层22；其注入能量约为20Kev，及注入剂量约为2E15(2×10¹⁵)～7E15cm^-2，注入氟离子，如前所述是用来改善多晶硅缓冲层的性质，使之在形成场氧化物的过程不会有大的多晶硅晶粒产生，因其微观晶体结构已变小，使得多晶硅更能吸收较大应力，且此种注入氟的多晶硅更有抗氧化的能力，且不会影响其后续的去除步骤。

参看图4，其执行步骤为：沉积一氮化硅层42，此氮化硅层42厚度约为1500～2000埃。

参看图5，其执行步骤为：限定器件有源区50，是用光致抗蚀剂限定器件有源区图形，并各向异性蚀刻所述的氮化硅层42及多晶硅层22而得到图中的52、54。

参看图6，其执行步骤为：形成场氧化物层62，厚度约为5000～6000埃，为达到此厚度可在约1000℃利用湿式氧化法(Wet Oxid-ation)约60～100分钟。

参看图7，其执行步骤为：去除氮化硅层54，如可用热磷酸溶液去除。

参看图8，其执行步骤为：去除多晶硅层52，可用干蚀刻法去除，并蚀刻衬垫层，以露出有源区硅基片表面。

图8所示是依据本发明注入氟的PBLOCOS制造方法所得的半导体器件的剖面结构，经实验证明，去除氮化硅层、多晶硅层及蚀刻衬垫层后的有源区硅基片表面便再也见不到凹洞了。

本发明的创新处在于针对惯用的PBLOCOS制造方法所产生的凹洞侵害有源区的缺点，加以改进，其特征在于利用注入氟离子至多晶硅缓冲层，如此便可改进上述的缺陷，进而能得到完好的器件有源区。

本发明虽以一较佳实施例阐明，但并非用以限定本发明精神与发明范围，而本领域技术人员，在不脱离本发明的精神与范围内，当可作些许更动润饰，其专利保护范围应当视所附的权利要求书及其等同领域而定。