專利名稱：可變更頂部輪廓的整合順序的制作方法
技術領域：
本發明的實施例一般關于用于處理半導體基板的設備與方法。特別而言，本發明的實施例關于用于形成淺溝槽隔離的設備及方法，該淺溝槽隔離具有含磨圓底部的凹部。
背景技術：
當半導體器件的臨界尺寸(critical dimension)縮小時，形成于半導體基板上的相鄰器件間的距離也隨之縮短。于是，用于相鄰器件的信號中的串擾(crosstalk)也增加。圖1是形成于硅基板101上的存儲器元件100的簡化概要圖。一般而言，用于個別存儲單元的有源區域108是由淺溝槽隔離(STI) 104所分隔。有源區域108在硅基板101 中一般是摻雜區域而淺溝槽隔離104 —般是氧化硅，該氧化硅是填充于形成于基板101中的溝槽結構112的下層部份中。浮柵(floating gate) 103形成在有源區域108之上，該有源區域108具有形成于其間的絕緣層102。控制柵極105由溝槽結構112的上層部份形成。 浮柵103以及控制柵極105通常包含多晶硅。絕緣層107、110 —般形成于溝槽結構112之上及之內。在現有技術的存儲器器件中，如圖1的存儲器器件100所示，串擾是頗具問題的， 特別是靠近控制柵極105及有源區域108間的區域106的串擾。減少存儲器器件內控制柵極及有源區域間串擾的解決之道是通過形成凹陷的淺溝槽隔離結構以增加控制柵極與有源區域間的距離。但是，現有技術的用于形成凹陷的淺溝槽隔離結構的方法非常復雜且涉及許多附加的工藝步驟并且需要額外的生產設備。圖2A至圖2F概要性繪示一個現有技術的用于形成凹陷的淺溝槽隔離結構的順序。圖2A概要性繪示基板區段200。多晶硅層202沉積于硅基板201上。溝槽203穿過多晶硅層202形成并且進入硅基板201。氧化硅204隨后填充于溝槽203。以氧化硅204 填充溝槽203后，暴露多晶硅層202，隨后進行平面化工藝。圖2B概要性繪示移除溝槽203內的一部分氧化硅204并形成凹部205的蝕刻工藝后所得的結構。氮化硅層206隨后沉積在凹部205以及多晶硅層202之上，如圖2C所示。隨后執行異向性氮化物蝕刻工藝以從凹部205的底部207之上以及多晶硅層202 之上移除氮化硅層206，只留下氮化物層206的垂直區段以保護凹部205的側壁，如圖2D所示。隨后以氧化硅蝕刻工藝從凹部205的底部207移除氧化硅204。之后，需要以氮化物蝕刻工藝從凹部205的側壁移除氮化硅層206。此后，階狀物 208形成在凹部205中，如圖2E所示。圖2F中，可減少串擾的凹陷的淺溝槽隔離可形成在階狀物208之上。顯示于圖2A至圖2F的順序需要四個額外工藝(即氮化硅沉積、異向性氮化物蝕刻、氧化硅蝕刻以及氮化物蝕刻)以形成在所制造的最終器件中減少串擾的凹陷的淺溝槽隔離(顯示于圖2F)。該等四個額外工藝需要額外的處理腔室以及額外的處理上的化學反應以執行形成淺溝槽隔離的全順序。于是，經營成本會大幅增加。因此，需要方法及設備以有效地形成凹陷的淺溝槽隔離結構而減少形成于半導體基板中器件間的串擾。

發明內容
本發明的實施例一般關于用于處理半導體基板的設備及方法。更特定而言，本發明的實施例關于用于形成淺溝槽隔離的設備及方法，該淺溝槽隔離具有含磨圓底部的凹部。一實施例提供一種用于處理基板的方法，其包含以下步驟在基板中形成溝槽結構，其中該溝槽結構的側壁包含第一材料；沉積第二材料以填充該溝槽結構；平面化該基板以移除沉積在該溝槽結構外的該第一材料；通過從該填充的溝槽結構移除一部分的該第二材料，在該填充的溝槽結構中形成凹部；以及磨圓該凹部的底部轉角，其中磨圓底部轉角的步驟包含以下步驟在該基板之上沉積該第二材料的共形層，以及移除該第二材料的該共形層以暴露于該溝槽結構外的該第一材料。另一實施例提供一種用于形成淺溝槽隔離結構的方法，包含以下步驟形成穿透多晶硅層的溝槽結構；以氧化硅填充該溝槽結構，平面化該基板以暴露該多晶硅層于該基板的表面上；往回蝕刻該氧化硅至進入該溝槽結構以于該溝槽結構中形成凹部；以及磨圓該凹部的底部轉角，其步驟包含在該基板的表面以及該凹部的側壁與底部上沉積該氧化硅的共形層，以及移除該氧化硅的該共形層以暴露該多晶硅層于該基板的表面上。又一實施例提供一種用于形成存儲單元的方法，其包含以下步驟提供硅基板，其設置以形成其中的該存儲單元的有源區域；沉積第一多晶硅層，其設置以形成該存儲單元的浮柵；形成穿過該第一多晶硅層進入該硅基板的溝槽結構；以氧化硅填充該溝槽結構； 平面化該基板以暴露該第一多晶硅層；在該溝槽結構中形成含磨圓底部的凹部；以及沉積第二多晶硅層，其設置以形成用于該存儲單元的控制柵極，其中，形成含磨圓底部的凹部的步驟包含往回蝕刻該溝槽結構中一部分的該氧化硅；沉積氧化硅的共形層于該基板的表面之上；以及移除該氧化硅共形層以暴露該第一多晶硅層。


參考具有某些繪制在附圖的實施例，可得到之前簡短總結的本發明的更特別的描述，如此，可詳細了解之前陳述的本發明的特色。但要考慮的是，附圖只繪示本發明的典型實施例，因本發明允許其他同等有效的實施例，故不視為其范圍限制。圖1是現有技術的存儲器元件的概要剖面視圖。圖2A至圖2F概要性繪示用于形成凹陷的淺溝槽隔離結構的現有技術的順序。圖3A至圖3F概要性繪示根據本發明的一實施例的形成含磨圓底部的凹部的順序。圖4是概要流程圖，根據本發明的一實施例繪示用于形成含磨圓底部的凹部的方法。圖5A至圖5D概要性繪示根據本發明的一實施例形成用于存儲器元件的淺溝槽隔離結構的順序。
圖6是概要流程圖，根據本發明的一實施例繪示形成用于存儲器元件的淺溝槽隔離結構的方法。圖7是群集工具的概要平面圖，該工具根據本發明的一實施例用于形成淺溝槽隔離結構。圖8A至圖8D概要性繪示根據本發明的一實施例形成用于三維晶體管的淺溝槽隔離結構的順序。圖9是流程圖，根據本發明的一實施例繪示用于變更凹部輪廓的方法。圖10是具有變更過輪廓的凹部的概要剖面側視圖。為有助于了解，如此處可能，使用同一元件符號以指定共通于各圖的同一元件。應認知到在一實施例中公開的元件可有利于利用在其他實施例而無須特別說明。
具體實施例方式本發明的實施例一般關于用于處理半導體基板的設備與方法。特別而言，本發明的實施例關于用于形成淺溝槽隔離的設備及方法，該淺溝槽隔離具有含磨圓底部的凹部。 本發明的一實施例包含通過從填充的溝槽結構移除一部分材料以及磨圓凹部的底部轉角而在填充的溝槽結構中形成凹部。通過在基板之上沉積與溝槽結構內所填充的材料相同的共形層以及通過從凹部側壁移除該材料的共形層以執行磨圓底部轉角。通過沉積與溝槽結構內所填充的材料相同的共形層并之后從形成于溝槽內的凹部側壁移除該共形層，可產生含磨圓底部的凹部。含磨圓底部的凹部的溝槽可用在期望的狀況中，諸如用于存儲器元件的淺溝槽隔離以減少串擾。本發明的實施例不需要額外的處理腔室或額外的處理配方，因其沉積與移除同一材料。于是，本發明的實施例提供在不需大幅增加生產成本的情況下減少存儲單元的串擾的解決之道。再者，通過使用相同的化學反應，本發明的實施例也避免非必要性地暴露至污染物從而減少缺陷。圖3A至圖3F根據本發明的一實施例概要繪示形成含磨圓底部的凹部的順序。圖 4是概要流程圖，根據本發明的一實施例繪示用于形成圖3A至圖3F所示的含磨圓底部的凹部的方法400。方法400的方塊410包含在基板中形成溝槽結構，其中該溝槽結構的側壁包含第一材料。圖3A概要性繪示形成于基板300的第一材料層301中的溝槽結構302的形成。 一實施例中，該第一材料301包含硅。方法400的方塊420包含沉積第二材料于基板上以填充該溝槽結構。如圖所示，該溝槽結構是以第二材料303所填充。在一實施例中，第二材料是氧化硅，其可使用化學氣相沉積法填充于溝槽結構302中。方法400的方塊430包含平面化基板以從該溝槽材料外的區域移除第二材料。 如圖3C所示，基板300被平面化以致暴露出該第一材料301。在一實施例中，平面化可通過諸如化學機械研磨(CMP)等研磨而執行。方法400的方塊440包含通過選擇性移除一部分填充在該溝槽結構中的第二材料以在溝槽結構中形成凹部。一實施例中，相對于對第一材料，對第二材料具有更高蝕刻速率的蝕刻劑可用來選擇性移除一部分第二材料并且在該溝槽結構中形成凹部。但是，任何適合的方法也可用以形成凹部。
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圖3D繪示凹部304形成于溝槽結構302中。在一實施例中，第二材料是氧化硅， 且通過執行干蝕刻、濕蝕刻或緩沖氧化物蝕刻之一以形成該凹部304。如圖3D所示，凹部 304在靠近底部處具有相對尖銳的轉角。方法400的方塊450包含在基板上沉積第二材料的共形層。一實施例中，沉積共形層是在相同的處理腔室中執行，并且使用如方塊420中與填充溝槽結構的相同方法。因此，在此步驟無須額外的腔室。圖3E繪示第二材料的共形層305沉積在整個基板300之上，包含底部、凹部304 的側壁以及暴露的第一材料層301。方法400的方塊460包含從基板移除第二材料的共形層以暴露基板表面及凹部側壁上的第一材料。一實施例中，通過如方塊440中形成凹部般使用相同腔室以及相同方法移除第二材料的共形層。因此，在此步驟無須額外的腔室。圖3F繪示從部分凹部304的側壁以及從第一材料層301的頂部表面移除第二材料的共形層305之后具有磨圓轉角的凹部304。一實施例中，第二材料的共形層305使用蝕刻工藝移除，而磨圓轉角306可由于蝕刻工藝的特征而形成，舉例而言，蝕刻劑在靠近底部轉角處消耗快于靠近側壁及底部處。另一實施例中，本發明的方法可用于將凹部輪廓變更成期望的形狀。圖9是流程圖，繪示根據本發明的實施例變更凹部輪廓的方法900。方法900的方塊910包含在以第一材料填充的溝槽結構中形成凹部。一實施例中，溝槽結構可以有別于第一材料的第二材料形成。一實施例中，可根據方法400中的方塊 410至440或任何其他順序來執行形成凹部。所得凹部可類似于圖3D的凹部304。然而， 該凹部304的頂部輪廓30 可為任何形狀，諸如平面、凸起、或凹陷。頂部輪廓30 的形狀通常由形成凹陷304的方法所得。然而，在許多實例中，該頂部輪廓30 并非理想。方法900是設置以變更該頂部輪廓3(Ma。方法900的方塊920包含沉積該第一材料的共形層于凹部之上。該共形層的厚度可由真實輪廓變更而決定。一實施例中，沉積該共形層不會填滿凹部。共形層可類似于圖3E的共形層305。方法900的方塊930包含通過蝕刻第一材料獲得期望的凹部的輪廓。一實施例中，獲得期望輪廓可包含根據期望的輪廓決定蝕刻參數。一實施例中，蝕刻參數可為蝕刻時間及蝕刻速率之一。一實施例中，決定的蝕刻速率可通過設定第一處理氣體的流速而實行， 此時第一處理氣體對第二處理氣體的比率是在某范圍內，其中該第一處理氣體及第二處理氣體是設置以蝕刻第一材料。圖10是在方塊930所述的蝕刻工藝之后，凹部304的概要剖面側視圖。凹部304 具有變更過的頂部輪廓307。一實施例中，該變更過的頂部輪廓307可為平坦輪廓307a，凸起輪廓307b，或者凹陷輪廓307c。不同的器件需要不同的輪廓。舉例而言，在存儲器元件中形成淺溝槽隔離結構，其期望在凹部具有凹陷的頂部輪廓，而在形成三維晶體管時，其期望在凹部具有平坦的輪廓，其中形成環繞柵極的包覆物。不同的變更的輪廓可通過調整共形層的厚度、蝕刻速率、蝕刻時間或其組合而達成。在一實施例中，該獲得的凹部輪廓可由共形層的厚度決定。較厚的共形層可相較于較薄共形層造成更凹陷的凹部輪廓，而同時其他參數維持相同。一實施例中，獲得的凹部輪廓可由蝕刻時間決定。較長的蝕刻時間相較于較短的蝕刻時間可造成更凸起的輪廓，而同時其他參數維持相同。一實施例中，期望的凹部輪廓可通過調整蝕刻速率獲得。一實施例中，減少蝕刻速率可使得變更凹部輪廓更容易。于存儲單元的應用圖5A至圖5D根據本發明的實施例概要性繪示形成用于存儲器元件500的淺溝槽隔離結構的順序。圖6是概要性流程圖，繪示圖5A至圖5D所示的用于形成存儲器元件500 的淺溝槽隔離結構的順序600。一般而言，存儲器元件包含存儲單元，通常形成于硅基板上。選擇的硅基板區域在制造期間經摻雜，并且充當各別存儲單元的有源區域。浮柵和控制柵極形成于硅基板之上。 該浮柵與控制柵極可使每一存儲單元能夠讀寫。一般而言，各別存儲單元的有源區域是由淺溝槽隔離所隔開，該淺溝槽隔離一般是填以氧化硅的溝槽。浮柵和控制柵極形成并交錯于多晶硅層中，多晶硅層接著沉積于硅基板上。順序600的方塊605包含如圖5A所示，提供硅基板501，存儲器元件在該硅基板
上產生。順序600的方塊610包含在硅基板501上沉積第一絕緣層502。多晶硅層503其后形成于第一絕緣層502之上，如順序600的方塊615所示。多晶硅層503設置以形成其中的浮柵。順序600的方塊620包含形成溝槽結構50 ，其穿過多晶硅層503、第一絕緣層 502、并進至硅基板501中。該溝槽結構50 將硅基板分隔成復數的有源區域501a，其之后屬于各別的存儲單元。形成溝槽結構50 可包含使用光刻法形成圖案、蝕刻、以及移除光刻膠層。該用于形成溝槽結構50 的方法是為熟習此技藝的人士所知的。順序600的方塊625包含沉積第二絕緣層504于硅基板501之上，以覆蓋溝槽結構50 的底部及側壁。順序600的方塊630包含以氧化硅505填充溝槽結構5(Ma。順序600的方塊635包含研磨該基板以暴露出該多晶硅層503。圖5A概要繪示在研磨后的階段的存儲器元件500。順序600的方塊640包含通過選擇性地移除一部分的氧化硅505于溝槽結構 504a中形成凹部506。一實施例中，相較于對多晶硅，對氧化硅具更高蝕刻速率的蝕刻劑可用來選擇性移除一部分的氧化硅505。如圖5B所示，凹部506具有一深度，其少于多晶硅層 503的厚度。凹部506經設置具有在其中形成的控制柵極。形成凹部506可通過干蝕刻、濕蝕刻、緩沖氧化物蝕刻中一或多種方法所施行。順序600的方塊645包含如圖5C所示，沉積氧化硅507的共形層。順序600的方塊650包含移除氧化硅507的共形層。方塊645、650經設置以于凹部506的底部形成磨圓的轉角508。一實施例中，方塊 645,650的工藝參數可經調整以達成磨圓的轉角508的不同曲率。一實施例中，氧化硅506 的共形層的厚度及/或方塊650的蝕刻速率可用以調整磨圓轉角508的尺寸。一實施例中，方塊645、650為各別使用相同腔室及相同工藝化學反應的方塊630、640的較短暫的版本。于是，凹部506的轉角如圖5D所示被磨圓而不會驚人地增加成本。縱使在方塊645、630及方塊650、640中使用相同的腔室以及相同的工藝化學反應可減少成本，但應考量到這些工藝可個別執行。一實施例中，方塊645、630及方塊650、640 可分別使用個別的腔室執行。另一實施中，方塊645、630及方塊650、640可使用不同的化學反應執行。一實施例中，當第二材料是氧化硅時，siconi蝕刻法可用于形成方塊645中的凹部506以及形成方塊650中的磨圓轉角508。一實施例中，siconi蝕刻法為用于移除氧化硅的干蝕刻法。siconi蝕刻是一種干蝕刻工藝，其使用在等離子體處理腔室內執行的氨(NH3)及三氟化氮(NF3)以移除一或多種氧化硅。siconi蝕刻工藝始于放置基板(諸如圖5C所示的存儲器元件500)進入等離子體處理腔室。基板可被夾持至支撐元件的上表面。基板可通過拉引真空或靜電形式被夾持至支撐元件的上表面。若支撐元件尚未位于處理位置，隨后支撐元件會舉升至基板內的處理位置。一實施例中，腔室主體較佳地維持于50°C至80°C之間的溫度，更佳是于約65°C。此腔室主體的溫度可通過將熱傳介質傳遞通過形成于腔室主體內的加熱及冷卻通道而維持。基板一般冷卻至65°C以下，諸如約15°C至50°C之間，其通過將熱傳介質或冷卻劑傳遞通過形成于腔室主體內的流體通道而達成。一實施例中，基板維持在室溫之下的溫度。 另一實施例中，基板維持在22°C至40°C之間的溫度。典型地，支撐元件維持在約22°C之下以達到上述特定的期望基板溫度。為冷卻支撐元件，冷卻劑傳遞通過支撐元件內形成的流體通道。一實施例中，冷卻劑的連續流用以良好地控制支撐元件的溫度。冷卻劑較佳為體積百分比50%的乙二醇以及體積百分比50%的水。當然，只要能夠維持期望的基板溫度， 可使用任何比例的水和乙二醇。蝕刻氣體混合物導入腔室，以選擇性地移除基板表面上的多種氧化物。一實施例中，氨和三氟化氮氣體隨后導入腔室以形成蝕刻氣體混合物。每一導入腔室的氣體量是可變的，且可調整以適應例如待移除的氧化物層厚度、被清潔的基板的幾何形貌、等離子體的體積容量、腔室的體積容量、以及耦接到腔室的真空系統的容量。蝕刻氣體混合物的比例可預先決定，以選擇性地移除基板表面上的多種氧化物。 蝕刻氣體混合物中的組成成分的比例可調整以均勻移除多種氧化物，諸如熱氧化物、沉積氧化物及/或原生氧化物。一實施例中，蝕刻氣體混合物中的氨對三氟化氮的摩爾比可經設定以均勻移除多種氧化物。一實施例中，添加氣體以提供氣體混合物，其具有至少1 1 的氨對三氟化氮的摩爾比。另一實施例中，氣體混合物的摩爾比為至少約3 1(氨對三氟化氮)。一實施例中，氣體以從5 1至30 1(氨對三氟化氮)的摩爾比導入腔室中。另一實施例中，氣體混合物的摩爾比為從約5 1(氨對三氟化氮)至約10 1。氣體混合物的摩爾比也可落在約10 1(氨對三氟化氮)至20 1之間。一實施例中，蝕刻氣體混合物的蝕刻速率可調整，其通過調整三氟化氮的流速而維持氨對三氟化氮的摩爾比在一預定值之上。一實施例中，蝕刻速率可通過增加或減少三氟化氮的流速而增加或減少，同時，氨及三氟化氮的比例維持在約3 1之上。凈化氣體或載氣可添加至蝕刻氣體混合物。可使用任何適合的凈化氣體/載氣， 諸如氬、氦、氫、氮或其混合物。一般而言，總蝕刻氣體混合物的氨及三氟化氮體積比是從約0. 05%至約20%。剩余物是載氣。一實施例中，最初，在反應氣體之前將凈化氣體或載氣導入腔室以穩定腔室內的壓力。腔室內的操作壓力是可變的。一般而言，壓力維持在約500mTOrr(毫托爾)及約 3(yTorr之間。一實施例中，壓力維持在約ITorr及約KXTorr之間。更佳地，腔室內的操作壓力維持在約3Torr及約6Torr之間。施加約5瓦至約600瓦的RF功率至配置在腔室位于基板支撐元件上的電極以點燃腔室內氣體混合物的等離子體。較佳地，RF功率少于100瓦。一實施例中，施加功率的頻率非常低，諸如低于100kHz。一實施例中，頻率范圍從約50kHz變化至約90kHz。等離子體能量將氨及三氟化氮解離成反應物種，其可結合以在氣相形成高度反應性的氟化銨(NH4F)化合物及/或氟化氫銨(NH4F · HF)。這些分子與待處理的基板表面反應。一實施例中，首先將載氣導入腔室，生成載氣等離子體，然后反應性氣體(氨及三氟化氮)添加至等離子體。不期望受理論所束縛，認為蝕刻氣體(即NH4F及/或NH4F · HF)與氧化硅表面反應以形成六氟硅酸銨(NH4)2SiF6、NH3及H2O產物。NH3及H2O在處理條件下皆為蒸氣，并由真空泵從腔室移除。(NH4)2SiF6W薄膜留在基板表面。此反應機制可總結如以下NF3+3NH3 — NH4F+NH4F · HF+N26NH4F+Si02— (NH4) 2SiF6+2H20+4NH3(NH4) 2SiF6+ 熱—2NH3+2HF+SiF4在薄膜形成于基板表面后，支撐元件可升高至退火位置，其位置接近加熱氣體分配盤。從氣體分配盤輻射的熱可將薄膜(NH4)2SiF6解離或升華成SiF4、NH3及HF產物。這些揮發性產物隨后如上述由真空泵從腔室移除。一般而言，75°C以上的溫度用以有效地從基板升華或移除薄膜。較佳地，可使用100°C以上的溫度，諸如約115°C至約200°C之間。將(NH4)2SiFfJ 離成其揮發組成物的熱能由氣體分配盤透過對流或輻射傳送。一態樣中，將分配盤加熱至100°c至150°C之間的溫度，諸如約120°C。一旦薄膜從基板移除，工藝腔室會受凈化及排空。處理過的基板隨后借著降低基板元件至傳送位置、釋放基板、及透過流量閥開口傳送基板而從腔室移除。范例蝕刻期間，Hsccm的NF3及70sCCm的NH3的氣體混合物導入真空腔室。一實施例中，NF3的流速可經調整以獲得更慢或更快的蝕刻速率。一實施例中，NF3的流速可增加至 15sccm以得更快的蝕刻速率，或者減少至13sCCm以得較慢的蝕刻速率。點燃氣體混合物的等離子體。1500sCCm的氬供給至腔室下部部份以做底部凈化。50sCCm的氬供給至基板支撐件的邊緣區域以做邊緣凈化。腔室壓力維持在約6Τοπ·，而基板溫度于約22°C。基板蝕刻120秒。退火期間，基板和加熱的腔室蓋間的間距為750mil (密爾)，而蓋溫度為120°C。基板退火約60秒。約50埃材料從基板表面移除。無觀察到退火效應。除非以別種方式指明，在說明書及權利要求中使用的所有表達組成成分、性質、反應條件的量值應理解成其為近似值。該等近似值是基于可在本發明中查得的期望性質以及基于測量誤差，且按照所報導的有效數字以及通過應用一般取整數的技術，應至少能理解該等近似值。再者，任何在此表達的量值(包含溫度、壓力、間隔、摩爾比、流速等)可進一步最佳化以達成期望的蝕刻選擇性以及顆粒表現。用于siconi蝕刻的方法及設備的額外的描述可在美國專利公開 2007/0123051 (代理人卷號 8802. P02)中找到，其標題為 “Oxide Etch with NH3-NF3 Chemistry (以NH3-NF3化學反應操作的氧化物蝕刻)”，其在此并入作為參考。即使在此描述干蝕刻方法，但任何適合的蝕刻方法可根據本發明的實施例使用。回頭參考圖6，順序600的方塊655包含沉積第三絕緣層509。順序600的方塊 660包含沉積多晶硅層510于凹部506中。多晶硅510經設置以形成控制柵極。圖案化并且形成穿孔通常是在形成控制柵極前執行，此步驟為此熟知技藝的人士所知的，但在本發明中為簡潔起見而省略。如圖5D所示，形成于多晶硅510中的控制柵極和有源區域501a之間的距離由于磨圓轉角508而增加。圖7是群集工具700的概要平面視圖，該工具用以根據本發明的實施例形成具有磨圓底部轉角的淺溝槽隔離結構。群集工具700 —般包含工廠界面702，其經設置以在基板傳送晶舟(P0D)701及傳送腔室703之間提供通道予以基板。一實施例中，傳送腔室703維持于真空條件而負載鎖定腔室708可耦接至傳送腔室703及工廠界面702之間。沉積腔室705、研磨系統706以及蝕刻腔室707連接至傳送腔室703。傳送機器人 704通常配置在傳送腔室703內并且設置以在沉積腔室705、研磨系統706及蝕刻腔室707 之間傳送基板。工藝期間，具有形成其中的溝槽結構的基板依序被傳送至傳送腔室703。首先，傳送機器人704傳送待處理基板至沉積腔室705，其中氧化硅沉積在基板之上以填充溝槽結構。傳送機器人704隨后從沉積腔室705收回具有填充的溝槽結構的基板并且將基板傳送到研磨系統706。研磨系統706平面化該基板。平面化的基板類似于圖5A的基板501。傳送機器人704隨后從研磨系統706收回平面化的基板并且將基板傳送至蝕刻腔室707。蝕刻腔室707從填充的溝槽結構移除一部分的填充的氧化硅，每一溝槽結構中形成凹部。一實施例中，蝕刻腔室707如前所述使用干蝕刻方法。蝕刻過的基板類似于圖5B的基板501。傳送機器人704隨后從蝕刻腔室707收回蝕刻過的基板，并且將基板傳送回到沉積腔室705。沉積腔室705的工藝參數可從填充溝槽改變至形成薄共形層。一實施例中，唯有沉積的長度可為沉積腔室705調整，以在溝槽填充及共形層沉積之間切換。氧化硅的共形層隨后形成于基板上。在此沉積步驟后，基板類似于圖5C中的基板501。傳送機器人704隨后從沉積腔室705收回基板并將基板再度傳送至蝕刻腔室707。 蝕刻腔室707的工藝參數可從形成凹部改變至移除薄共形層。一實施例中，唯有蝕刻時間的長度可為蝕刻腔室707調整，以在兩工藝之間切換。磨圓轉角隨后形成于凹部中。在此蝕刻步驟后，基板類似于圖5D中的基板501。在移除共形層后，傳送機器人704從蝕刻腔室707收回基板并且將基板送回工廠界面702以做后續處理。在三維晶體管上的應用
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本發明的實施例可用于調整凹部，其用于形成三維晶體管的環繞柵極的包覆物。圖8A至圖8D概要地繪示根據本發明的一實施例的形成用于三維晶體管的淺溝槽隔離結構的順序。形成三維晶體管期間，溝槽結構802形成在圖8A所示的硅主體801中。溝槽結構 802經設置以將硅主體801分隔成晶體管中不同的源極及漏極的區域。氧化硅804通常填充在溝槽結構802中，且隨后部份從溝槽結構802中移除，該溝槽結構802在其中形成凹部 805。柵極材料隨后沉積至凹部805之上，并且圍繞源極與漏極區域包覆。其欲在凹部805中具有平坦的底部。但是，因為填充在溝槽結構802中的氧化硅 804通常包含兩種由不同方法沉積在溝槽結構802中的氧化硅803a及803b，因而具有不同的蝕刻阻力。于是，凹部805具有彎曲的頂部輪廓806，如圖8B所示。頂部輪廓806說明了氧化硅803a受蝕刻得比氧化硅80 快。為調整頂部輪廓806，氧化硅的共形層807可沉積在凹部805上。共形層807的厚度可由靶材輪廓決定，舉例而言，倘若靶材輪廓是凹陷的，則通常可期望有較厚的共形層 807。沉積共形層807類似于方法400及800中所描述的沉積共形層的方法。隨后執行蝕刻工藝以移除至少一部分的共形層807。通過調整蝕刻工藝參數，可達成平坦的頂部輪廓808。一實施例中，蝕刻工藝可類似描述于順序600的方塊650中的 siconi蝕刻法。本發明的實施例容許在淺溝槽結構中的凹部中形成磨圓轉角而無需額外的處理腔室及額外的化學反應。因此，在半導體器件(諸如存儲單元)之間的串擾可在生產成本增加最少的情況下減少。即使形成具有磨圓轉角的凹部的淺溝槽隔離結合本發明而描述，本發明的實施例可用在任何需要具磨圓轉腳的凹部的適合的情況。前述關于本發明的實施例，其他及更進一步的本發明的實施例可不背離本發明基本范疇而加以設計，而本發明的范疇由之后的權利要求范圍所決定。
權利要求
1.一種用于處理基板的方法，包含以下步驟在該基板中形成溝槽結構，其中該溝槽結構的側壁包含第一材料； 沉積第二材料以填充該溝槽結構； 平面化該基板以移除沉積在該溝槽結構外的該第一材料；通過從該填充的溝槽結構移除一部分的該第二材料，在該填充的溝槽結構中形成凹部；以及調整該凹部的輪廓，其包含以下步驟在該基板之上沉積該第二材料的共形層；以及移除該第二材料的該共形層以暴露于該溝槽結構外的該第一材料。
2.如權利要求1所述的方法，其中調整該凹部的輪廓包含以下步驟 磨圓該凹部的底部轉角。
3.如權利要求2所述的方法，其中移除該第二材料的該共形層包含以下步驟 使用蝕刻劑蝕刻該基板，該蝕刻劑對該第二材料比對該第一材料具有更高的蝕刻速率。
4.如權利要求3所述的方法，其中在該填充的溝槽結構中形成該凹部包含以下步驟 使用該蝕刻劑蝕刻該基板。
5.如權利要求4所述的方法，其中該第二材料包含氧化硅，且沉積該第二材料以填充該溝槽結構以及沉積該第二材料的該共形層是使用相同化學反應執行。
6.如權利要求5所述的方法，其中該蝕刻劑包含氨(NH3)及三氟化氮(NF3)的氣體混合物，而移除該第二材料的該共形層包含以下步驟生成氨及三氟化氮的該氣體混合物的等離子體。
7.一種用于形成淺溝槽隔離結構的方法，包含以下步驟 形成穿透多晶硅層的溝槽結構；以氧化硅填充該溝槽結構；平面化該基板以使該多晶硅層暴露于該基板的表面上； 往回蝕刻該氧化硅至進入該溝槽結構以于該溝槽結構中形成凹部；以及磨圓該凹部的底部轉角，其包含以下步驟在該基板的表面以及該凹部的側壁與底部上沉積氧化硅的共形層；以及移除該氧化硅的共形層以暴露該多晶硅層于該基板的表面上。
8.如權利要求7所述的方法，其中移除該氧化硅的共形層是使用蝕刻劑執行，該蝕刻劑對氧化硅比對多晶硅具更高的蝕刻速率。
9.如權利要求8所述的方法，其中執行往回蝕刻氧化硅時和執行移除該氧化硅的共形層時是使用相同的蝕刻劑。
10.如權利要求9所述的方法，其中該蝕刻劑包含氨(NH3)及三氟化氮(NF3)的氣體混合物，而移除該氧化硅的共形層包含以下步驟生成氨及三氟化氮的該氣體混合物的等離子體。
11.如權利要求7所述的方法，其中形成該溝槽結構包含以下步驟形成該溝槽結構使之穿過該多晶硅層并進入該多晶硅層之下的硅層，且該凹部形成于該多晶硅層的厚度之內。
12.一種用于形成存儲單元的方法，其包含以下步驟提供硅基板，其設置以于其中形成該存儲單元的有源區域；沉積第一多晶硅層，其設置以形成該存儲單元的浮柵；形成穿過該第一多晶硅層進入該硅基板的溝槽結構；以氧化硅填充該溝槽結構；平面化該基板以暴露該第一多晶硅層；在該溝槽結構中形成含磨圓底部的凹部；以及沉積第二多晶硅層，其設置以形成用于該存儲單元的控制柵極，其中，形成含磨圓底部的凹部的步驟包含以下步驟往回蝕刻該溝槽結構中一部分的該氧化硅；沉積氧化硅的共形層于該基板的表面之上；以及移除該氧化硅的共形層以曝露該第一多晶硅層。
13.如權利要求12所述的方法，其中往回蝕刻該溝槽結構中一部分的該氧化硅包含以下步驟施加蝕刻劑，該蝕刻劑對氧化硅比對多晶硅以及對該第一絕緣層具有更高的蝕刻速率。
14.如權利要求13所述的方法，其中執行移除該氧化硅的共形層時和執行往回蝕刻該溝槽結構中一部分的該氧化硅時是使用相同的蝕刻劑。
15.如權利要求14所述的方法，其中該蝕刻劑包含從氨(NH3)及三氟化氮(NF3)的氣體混合物生成的等離子體。
全文摘要
本發明的實施例一般關于用于處理半導體基板的設備及方法。特別而言，本發明的實施例關于用于形成淺溝槽隔離的設備及方法，該淺溝槽隔離具有含磨圓底部的凹部。本發明的一實施例包含通過從填充的溝槽結構移除一部分材料以及通過磨圓凹部的底部轉角而形成填充的溝槽結構中的凹部。磨圓底部轉角是通過在基板上沉積與填充于溝槽結構內相同的材料的共形層以及通過從凹部側壁移除該材料的共形層而執行的。
文檔編號H01L21/306GK102224585SQ200980147107
公開日2011年10月19日 申請日期2009年11月19日 優先權日2008年11月24日
發明者呂新亮, 妮琴·英吉, 張梅, 葛振賓, 霍伊曼·雷蒙德·洪, 高建德 申請人:應用材料股份有限公司