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1、(10)申请公布号 CN 102810460 A (43)申请公布日 2012.12.05 CN 102810460 A *CN102810460A* (21)申请号 201210055676.1 (22)申请日 2012.03.05 13/118,451 2011.05.29 US H01L 21/02(2006.01) (71)申请人 南亚科技股份有限公司 地址 中国台湾桃园县 (72)发明人 李秀春 陈逸男 刘献文 (74)专利代理机构 深圳新创友知识产权代理有 限公司 44223 代理人 江耀纯 (54) 发明名称 深沟渠元件的制作方法 (57) 摘要 本发明公开了一种深沟渠电容的制作。
2、方法， 包含 ： 首先提供一基底包含一沟渠， 然后形成一 下电极于基底中并且围绕沟渠的底部， 再形成一 电容介电层环绕沟渠的一内侧侧壁， 接着形成一 第一导电层填入沟渠， 之后形成一材料层于基底 上， 再形成一孔洞于所述材料层中， 其中孔洞位在 所述沟渠的正上方， 最后形成一第二导电层填入 孔洞。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 3 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 3 页 附图 4 页 1/2 页 2 1. 一种深沟渠元件的制作方法， 其特征在于， 包含 ： 提供一基底， 其包含一。
3、沟渠 ； 形成一第一材料层填入所述沟渠 ； 形成一第二材料层覆盖所述基底和所述第一材料层 ； 形成一孔洞于所述第二材料层中， 所述孔洞正对所述沟渠 ； 以及 形成一第三材料层填入所述孔洞。 2. 根据权利要求 1 所述的深沟渠元件的制作方法， 其特征在于所述第二材料层包含外 延硅。 3. 根据权利要求 2 所述的深沟渠元件的制作方法， 其特征在于， 在形成所述第二材料 层后， 形成一氧化硅层和一氮化硅层于所述第二材料层上。 4. 根据权利要求 3 所述的深沟渠元件的制作方法， 其特征在于所述孔洞延伸至所述氧 化硅层和所述氮化硅层中。 5. 根据权利要求 4 所述的深沟渠元件的制作方法， 其特征。
4、在于所述第三材料层填入位 在所述氧化硅层和所述氮化硅层中的所述孔洞中。 6. 根据权利要求 1 所述的深沟渠元件的制作方法， 其特征在于， 在形成所述第三材料 层前， 形成一颈氧化层围绕位在所述第二材料层中的所述孔洞的一侧壁。 7. 根据权利要求 1 所述的深沟渠元件的制作方法， 其特征在于所述第一材料层包含多 晶硅并且所述第三材料层包含多晶硅。 8. 根据权利要求 1 所述的深沟渠元件的制作方法， 其特征在于所述基底包含一半导体 基底。 9. 一种深沟渠电容的制作方法， 其特征在于， 包含 ： 提供一基底， 其包含一沟渠 ； 形成一下电极于所述基底中并且所述下电极围绕所述沟渠的底部 ； 形成。
5、一电容介电层环绕所述沟渠的一内侧侧壁 ； 形成一第一导电层填入所述沟渠 ； 形成一材料层于所述基底上 ； 形成一孔洞于所述材料层中， 所述孔洞位在所述沟渠的正上方 ； 以及 形成一第二导电层填入所述孔洞。 10. 根据权利要求 9 所述的深沟渠元件的制作方法， 其特征在于所述材料层包含外延 硅。 11. 根据权利要求 9 所述的深沟渠元件的制作方法， 其特征在于， 在形成所述第二导电 层于所述孔洞前， 形成一颈氧化层围绕所述孔洞的一侧壁。 12. 根据权利要求 9 所述的深沟渠元件的制作方法， 其特征在于， 在形成所述材料层 后， 形成一氧化硅层和一氮化硅层于材料层上。 13. 根据权利要求 。
6、12 所述的深沟渠元件的制作方法， 其特征在于所述孔洞延伸至所述 氧化硅层和所述氮化硅层中。 14. 根据权利要求 13 所述的深沟渠元件的制作方法， 其特征在于， 在形成所述第二导 电层后， 形成一第三导电层填入位于所述氧化硅层和所述氮化硅层中的所述孔洞。 15. 根据权利要求 14 所述的深沟渠元件的制作方法， 其特征在于所述第一导电层作为 权 利 要 求 书 CN 102810460 A 2 2/2 页 3 一上电极。 16. 根据权利要求 9 所述的深沟渠元件的制作方法， 其特征在于所述下电极的形成方 式包含气体扩散工艺。 17. 根据权利要求 9 所述的深沟渠元件的制作方法， 其特征。
7、在于所述第一导电层包含 多晶硅并且所述第二导电层包含多晶硅。 18. 根据权利要求 9 所述的深沟渠元件的制作方法， 其特征在于所述基底包含一半导 体基底。 权 利 要 求 书 CN 102810460 A 3 1/3 页 4 深沟渠元件的制作方法 技术领域 0001 本发明是关于一种半导体的制作方法， 尤其是关于一种深沟渠元件的制作方法。 背景技术 0002 在集成电路中， 深沟渠结构大量被应用在各式的半导体元件内， 例如絶缘结构、 控 制电极或电容结构， 为了缩小半导体元件的体积， 业界都努力在增加深沟渠的高宽比。 0003 根据现有的工艺， 形成深沟渠的步骤包含先形成一硬掩膜层位在基底上。
8、， 然后进 行光刻和蚀刻工艺， 将深沟渠的图案转印到硬掩膜层上， 以图案化前述硬掩膜层， 然后利用 图案化后的硬掩膜层为掩膜， 蚀刻基底以在基底中形成一深沟渠。 0004 然而， 现有制作深沟渠的方式依然有必须克服的缺陷， 举例而言， 前述的硬掩膜层 的蚀刻选择比和基底的选择比差异不够大， 导致深沟渠的轮廓无法符合要求， 因此， 目前需 要开发一种新的深沟渠制作方法， 来制作具有优选轮廓和优选高宽比的深沟渠。 发明内容 0005 因此， 本发明提供一种简单经济的方法， 来形成深沟渠， 以克服上述问题。 0006 根据本发明的一优选实施例， 一种深沟渠元件的制作方法， 包含 ： 首先， 提供一基。
9、 底包含一沟渠， 然后形成一第一材料层填满沟渠， 接着形成一第二材料层覆盖基底和第一 材料层， 之后再形成一孔洞于第二材料层， 其中孔洞正对沟渠， 最后形成一第三材料层填入 孔洞。 0007 根据本发明的另一优选实施例， 一种深沟渠电容的制作方法， 包含 ： 首先提供一基 底包含一沟渠， 然后形成一下电极于基底中并且围绕沟渠的底部， 再形成一电容介电层环 绕沟渠的一内侧侧壁， 接着形成一第一导电层填入沟渠， 然后形成一材料层于基底上， 再形 成一孔洞于材料层中， 其中孔洞位在所述沟渠的正上方， 最后形成一第二导电层填入孔洞。 0008 为使本发明所属技术领域的技术人员能更进一步了解本发明， 下。
10、文特别举出本发 明的几个优选实施例， 并配合附图， 详细说明本发明的内容及所欲实现的效果。 附图说明 0009 图1至图6为根据本发明第一优选实施例所示的一种深沟渠电容的制作方法的示 意图。 0010 图 7 至图 10 为根据本发明的第二优选实施例所示的一种深沟渠电容的制作方法 的示意图。 0011 其中， 附图标记说明如下 ： 0012 10 基底 12 第一掩膜层 0013 14 硼硅玻璃层 16 抗反射层 0014 18 光致抗蚀剂层 20 沟渠图案 0015 22 沟渠 24 下电极 说 明 书 CN 102810460 A 4 2/3 页 5 0016 26 电容介电层 28 第一。
11、导电层 0017 30 材料层 32 第二掩膜层 0018 34 垫氧化硅层 36 垫氮化硅层 0019 38 硼硅玻璃层 40 抗反射层 0020 42 光致抗蚀剂层 44 孔洞图案 0021 46 孔洞 48 颈氧化层 0022 50 第二导电层 52 第三导电层 0023 54 深沟渠电容 68 材料层 0024 70 材料层 74 深沟渠电容 具体实施方式 0025 虽然本发明的具体实施例描述如下， 但是非用来限定本发明， 任何本领域的技术 人员， 在不脱离本发明的精神和范围内， 都可作相当的变动， 因此本发明的权利范围是以权 利要求书为准， 且为了不使本发明的精神难懂， 一些公知结构。
12、与工艺步骤的细节将不在本 说明书中描述。 0026 同样地， 附图所表示为实施例中的装置示意图但并非用以限定装置的尺寸， 特别 是为使本发明可更清晰地呈现， 部分元件的尺寸可能放大呈现于图中。 并且， 多个实施例中 所揭示相同的元件将以标示相同或相似的符号， 以使说明更容易且清晰。 0027 图1至图6为根据本发明的第一优选实施例所示的一种深沟渠电容的制作方法的 示意图。如图 1 所示， 首先提供一基底 10， 并且一第一掩膜层 12 覆盖于基底 10 上。第一掩 膜层 12 可以由下至上包含一硼硅玻璃层 (BSG)14、 一抗反射层 16、 一光致抗蚀剂层 18。前 述基底 10 可以为任何。
13、含有半导体材料的结构， 例如半导体晶圆、 独立的半导体材料层或是 由半导体材料层和其它材料组合的材料层。如图 2 所示， 进行一光刻与蚀刻工艺以图案化 第一掩膜层 12， 详细来说， 前述光刻工艺包含先图案化光致抗蚀剂层 18 和抗反射层 16， 然 后以图案化的光致抗蚀剂层 18 和抗反射层 16 为掩膜， 蚀刻硼硅玻璃层 14 以形成一沟渠图 案 20 于硼硅玻璃层 14。然后移除光致抗蚀剂层 18 和抗反射层 16。 0028 如图3所示， 以硼硅玻璃层14为掩膜， 蚀刻基底10以形成一沟渠22于基底10中， 接着移除硼硅玻璃层 14， 然后进行一气体扩散工艺 (gas diffusio。
14、n process) 以形成一下 电极 24 于基底 10 中， 并且下电极 24 围绕沟渠 22 的底部。然后形成一电容介电层 26 于沟 渠22的内侧侧壁上， 之后形成一第一导电层28填入沟渠22， 第一导电层28可以为多晶硅。 0029 如图 4 所示， 形成一材料层 30 于基底 10 上， 材料层 30 可以是一外延硅层， 然后依 序形成一垫氧化硅层 34、 一垫氮化硅层 36 和一第二掩膜层 32 于材料层 30 上， 第二掩膜层 32 可以由下至上包含一硼硅玻璃层 38、 一抗反射层 40 和一光致抗蚀剂层 42。如图 5 所示， 图案化光致抗蚀剂层42、 抗反射层40和硼硅玻璃。
15、层38以形成一孔洞图案44于光致抗蚀剂 层 42、 抗反射层 40 和硼硅玻璃层 38 中。再以经过图案化的光致抗蚀剂层 42、 抗反射层 40 和硼硅玻璃层38为掩膜， 蚀刻垫氮化硅层36、 垫氧化硅层34和材料层30， 以形成一孔洞46 于垫氮化硅层 36、 垫氧化硅层 34 和材料层 30 中， 前述孔洞 46 系和沟渠 22 连通。 0030 如图 6 所示， 移除光致抗蚀剂层 42、 抗反射层 40 和硼硅玻璃层 38， 然后形成一颈 氧化层 48 围绕孔洞 46 的内侧侧壁， 然后形成一第二导电层 50 填入部分的孔洞 46， 前述第 说 明 书 CN 102810460 A 5 。
16、3/3 页 6 二导电层 50 可以为多晶硅， 另外， 第二导电层 50 的上表面和材料层 30 的上表面切齐。接 着形成一第三导电层 52 同样填入孔洞 46， 并且第三导电层 52 是设置在第二导电层 50 上， 此时依据本发明的制作方法所形成的深沟渠电容 54 已完成。补充说明的是 ： 位在沟渠 22 中的第一导电层 28 是作为深沟渠电容 54 的上电极。 0031 图 1 至图 2 和图 7 至图 10 为根据本发明的第二优选实施例所示的一种深沟渠电 容的制作方法的示意图， 其中具有相同功能的元件将以相同的标号表示。如图 1 所示， 首先 提供一基底 10， 并且一第一掩膜层 12 。
17、覆盖于基底 10 上。第一掩膜层 12 可以由下而上地包 含一硼硅玻璃层 (BSG)14、 一抗反射层 16、 一光致抗蚀剂层 18。图 2 所示， 图案化光致抗蚀 剂层 18 和抗反射层 16， 然后以图案化的光致抗蚀剂层 18 和抗反射层 16 为掩膜， 蚀刻硼硅 玻璃层 14 以形成一沟渠图案 20 于硼硅玻璃层 14 中。然后移除光致抗蚀剂层 18 和抗反射 层 16。 0032 如图7所示， 以硼硅玻璃层14为掩膜， 蚀刻基底10以形成一沟渠22于基底10中， 接着移除硼硅玻璃层 14， 接着形成一材料层 68 填入沟渠 22， 材料层 68 可以为导电材料、 絶 缘材料或是导电材料。
18、和絶缘材料的组合， 根据本发明的优选实施例， 材料层 68 为多晶硅。 如图 8 所示， 形成一材料层 30 于基底 10 上， 材料层 30 优选为外延硅， 但不限于此， 材料层 30 亦可以为其它导电材料或是絶缘材料。 0033 然后， 依序形成一垫氧化硅层 34、 一垫氮化硅层 36 和一第二掩膜层 32 于材料层 30 上， 第二掩膜层 32 可以由下至上包含一硼硅玻璃层 38、 一抗反射层 40 和一光致抗蚀剂 层 42。 0034 如图 9 所示， 图案化第二掩膜层 32， 然后以图案化后的第二掩膜层 32 为掩膜， 蚀 刻垫氮化硅层 36、 垫氧化硅层 34 和材料层 30 以在。
19、垫氮化硅层 36、 垫氧化硅层 34 和材料层 30 中形成一孔洞 46， 其中孔洞 46 和沟渠 22 连通。如图 10 所示， 移除第二掩膜层 32， 接着 形成一材料层70填入孔洞46， 材料层70可以为导电材料、 絶缘材料或导电材料和絶缘材料 的组成， 此时依据本发明的制作方法所形成的深沟渠电容 74 已完成。 0035 本发明的主要特征在于将深沟渠电容的沟渠分二次形成， 例如先于基底中形成一 沟渠， 再于基底上堆叠一层外延硅层， 然后在外延硅层中形成一孔洞和前述沟渠连通， 此时 孔洞和沟渠即组成一个深沟渠。 0036 以上所述仅为本发明的优选实施例而已， 并不用于限制本发明， 对于本领域的技 术人员来说， 本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内， 所作的任何修 改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。 说 明 书 CN 102810460 A 6 1/4 页 7 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 102810460 A 7 2/4 页 8 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 102810460 A 8 3/4 页 9 图 6 图 7 图 8 说 明 书 附 图 CN 102810460 A 9 4/4 页 10 图 9 图 10 说 明 书 附 图 CN 102810460 A 10 。