用于MOS电容的浅沟槽隔离结构的制作方法.pdf

本发明提供一种用于MOS电容的浅沟槽隔离结构的制作方法，包括：在半导体基底内形成第一浅沟槽；在所述半导体基底上和所述第一浅沟槽内生长绝缘介质；对所述绝缘介质的表面进行研磨，使所述第一浅沟槽表面平坦化，并去除所述半导体基底上的所述绝缘介质；在所述第一浅沟槽内形成第二浅沟槽，所述第二浅沟槽位于所述半导体基底上的MOS电容区域；在所述第二浅沟槽侧壁和底部生长衬垫氧化层；在所述衬垫氧化层上生长多晶硅层。本发明提供的浅沟槽作为MOS电容的基底，有效的增加了MOS电容的表面积，从而使得MOS电容的存储能力得到大幅度的提高。

1.  用于MOS电容的浅沟槽隔离结构的制作方法，包括：
S1：在半导体基底内形成第一浅沟槽；
S2：在所述半导体基底上和所述第一浅沟槽内生长绝缘介质；
S3：对所述绝缘介质的表面进行研磨，使所述第一浅沟槽表面平坦化，并去除所述半导体基底上的所述绝缘介质；
S4：在所述第一浅沟槽内形成第二浅沟槽；
S5：在所述第二浅沟槽侧壁和底部生长衬垫氧化层；
S6：在所述第二衬垫氧化层上生长多晶硅层。

2.  根据权利要求1所述浅沟槽隔离结构的制作方法，其特征在于所述步骤S1中采用干刻蚀法在所述半导体基底上形成第一浅沟槽。

3.  根据权利要求1所述浅沟槽隔离结构的制作方法，其特征在于所述步骤S4中采用干刻蚀法在所述第一浅沟槽内形成第二浅沟槽。

4.  根据权利要求1所述浅沟槽隔离结构的制作方法，其特征在于所述绝缘介质为氧化硅。

5.  根据权利要求1所述浅沟槽隔离结构的制作方法，其特征在于使用化学气象沉淀法生长所述衬垫氧化层。

6.  根据权利要求1所述浅沟槽隔离结构的制作方法，其特征在于所述衬垫氧化层的材料为氧化硅或二氧化硅。

7.  根据权利要求1所述浅沟槽隔离结构的制作方法，其特征在于所述浅沟槽的深度范围为0.1微米至1微米。

8.  根据权利要求1所述浅沟槽隔离结构的制作方法，其特征在于所述深沟槽的深度范围为5微米至15微米。

用于MOS电容的浅沟槽隔离结构的制作方法
技术领域
本发明属于一种半导体工艺，尤其涉及一种用于MOS电容的浅沟槽隔离结构的制作方法。
背景技术
在集成电路蓬勃发展的今天，元件缩小化与集成化是必然的趋势，也是各界积极发展的重要课题。当元件尺寸逐渐缩小，集成度(Integration)逐渐提高，元件间的隔离结构也必须缩小，因此元件隔离技术困难度也逐渐增高。元件隔离有利于应用区域氧化法(Local Oxidation，LOCOS)来形成的场氧化层(Field Oxide)，由于场氧化层受限于其外形的鸟嘴(Birds Beak)特征，要缩小其尺寸实有困难。有鉴于此，已有其他元件隔离方法持续被发展出来，其中以浅沟槽隔离(Shallow Trench Isolation，STI)最被广泛应用，尤其应用于次半微米(Sub-half Micron)的集成电路制作工艺中。
浅沟槽隔离的制造，一般使用氮化硅作为硬掩膜，以各向异性(anisotropy)蚀刻法(干刻蚀)在半导体基底上定义陡峭的沟槽，之后再将沟槽填满氧化物，形成氧化物插塞，以作为元件浅沟槽隔离结构，0.13微米以下的元件例如CMOS器件中，NMOS晶体管和PMOS晶体管之间的隔离均采用浅沟槽隔离(STI)工艺形成。
请参考图1，图1是现有技术浅沟槽隔离结构制作的流程图，在浅沟槽隔离结构的制造工艺中，现有技术包括如下步骤：步骤111：在半导体基底材料上形成所述浅沟槽；步骤112：进行第一次退火处理；步骤113：在所述浅沟槽侧壁和底部生长衬垫氧化层；步骤114：在所述浅沟槽中填入绝缘介质；步骤115：进行第二次退火处理；步骤116：对所述绝缘介质表面进行研磨使浅沟槽表面平坦化；步骤117：在所述绝缘介质两侧的所述半导体基底材料上沉淀牺牲氧化层，之后在此浅沟槽结构上制作MOS电容。由于此浅沟槽结构为平板基底，在其上制作的MOS电容的表面积无法增加，制作的MOS电容的存储电荷的能力不强。
发明内容
为了解决以上所提到的在普通浅沟槽隔离结构上制作的MOS电容存储能力不强的问题，本发明提供一种能有效提高MOS电容存储能力的浅沟槽隔离结构的制作方法。
为了达到上述目的，本发明提出一种用于MOS电容的浅沟槽隔离结构的制作方法，包括：在半导体基底内形成第一浅沟槽；在所述半导体基底上和所述第一浅沟槽内生长绝缘介质；对所述绝缘介质的表面进行研磨，使所述第一浅沟槽表面平坦化，并去除所述半导体基底上的所述绝缘介质；在所述第一浅沟槽内形成第二浅沟槽；在所述第二浅沟槽侧壁和底部生长衬垫氧化层；在所述第二衬垫氧化层上生长多晶硅层。
可选的，所述步骤S1中采用干刻蚀法在所述半导体基底上形成第一浅沟槽。
可选的，所述步骤S4中采用干刻蚀法在所述第一浅沟槽内形成第二浅沟槽。
可选的，所述绝缘介质为氧化硅。
可选的，使用化学气象沉淀法生长所述衬垫氧化层。
可选的，所述衬垫氧化层的材料为氧化硅或二氧化硅。
可选的，所述浅沟槽的深度范围为0.1微米至1微米。
可选的，所述深沟槽的深度范围为5微米至15微米。
本发明用于MOS电容的浅沟槽隔离结构的制作方法的有益效果为：本发明在MOS电容区域形成浅沟槽，增加了MOS电容的表面积，从而使得MOS电容的存储能力得到大幅度的提高。
附图说明
图1是现有技术浅沟槽隔离结构制作的流程图；
图2是本发明用于MOS电容的浅沟槽隔离结构的制作方法的实施例的流程图；
图3是本发明用于MOS电容的浅沟槽隔离结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明用于MOS电容的浅沟槽隔离结构的制作方法作进一步的详细说明。
首先请参考图2，图2是本发明第一实施例的流程图，从图上可以看到，第一实施例包括如下步骤：步骤11：在半导体基底内形成第一浅沟槽，所述半导体基底材料为硅，所述浅沟槽的大致形状可以参考图3，形成浅沟槽隔离，一般使用氮化硅作为硬掩膜，以各向异性(anisotropy)蚀刻法(干刻蚀)在半导体基底上定义陡峭的沟槽；在形成第一浅沟槽之后，还要在所述浅沟槽侧壁和底部生长衬垫氧化层，生长衬垫氧化层的目的是为了避免角落效应(CornerEffect)，浅沟槽的拐角处若是太尖，在后续的制造过程中，例如利用离子注入形成源极与漏极时，此一边缘角落将会积累电荷，引起晶体管通道中不正常的次临限电流(Subthreshold Current)而导致颈结效应(Kink Effect)，使得晶体管无法正常运作；步骤12：在所述半导体基底上和所述第一浅沟槽内生长绝缘介质，所述绝缘介质为氧化硅，一般是利用化学气相沉淀(CVD)在所述浅沟槽中填入绝缘介质，生长完绝缘介质后进行退火处理，退火温度介于1000℃至1200℃之间，在此处退火，达到两个目的，一是为了消除形成浅沟槽过程使用的干刻蚀方法对衬底材料所造成的损伤，二是为了使得绝缘介质致密化，之后的检测结果也给予了证明，将在后面做详细的论述；步骤13：对所述绝缘介质的表面进行研磨，使所述第一浅沟槽表面平坦化，并去除所述半导体基底上的所述绝缘介质，之后可以在所述绝缘介质两侧的所述半导体基底材料上沉淀牺牲氧化层，例如二氧化硅，这是为了避免后续离子注入制程中将衬底表面打烂，保护了衬底表面，在离子注入后，被打烂的牺牲氧化层，可以通过湿法刻蚀的方法去除；步骤14：在所述第一浅沟槽内形成第二浅沟槽，后续工艺中，便是以所述第二浅沟槽为基底制作MOS电容，换句话说，就是去除半导体基底上MOS电容区域的绝缘介质，即将所述半导体基底上的MOS电容区域的第一浅沟槽变成第二浅沟槽；步骤15：在所述第二浅沟槽侧壁和底部生长衬垫氧化层，生长衬垫氧化层的目的是为了避免角落效应；步骤16：在所述第二衬垫氧化层上生长多晶硅层，由于MOS电容是含有浅沟槽隔离结构的MOS电容，因此MOS电容的表面积得到了增加，从而使得MOS电容的存储能力得到大幅度的提高。
图3是本发明用于MOS电容的浅沟槽隔离结构示意图，从图上可以看到，衬底22内的第一浅沟槽中填入了绝缘介质21，在所述浅沟槽侧壁和底部还生长衬垫氧化层25，生长衬垫氧化层25的目的是为了避免角落效应，所述绝缘介质21为氧化硅，一般是利用化学气相沉淀(CVD)在所述浅沟槽中填入绝缘介质，这是为了其他电路的沟道绝缘用，其他电路区域和MOS电容区域同时形成于第一浅沟槽，之后将MOS电容区域的第一浅沟槽内的绝缘介质全部去除，形成了第二浅沟槽。第二浅沟槽底部和侧壁依次生长有衬垫氧化层24和多晶硅层23，在MOS电容区域形成浅沟槽，增加了MOS电容的表面积，因此提高了MOS电容的存储能力。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。