[发明专利]抑制浅沟槽隔离工艺中反向窄沟道效应的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造工艺方法，特别是涉及一种抑制浅沟槽隔离工艺中反向窄沟道效应的方法。

背景技术

在用浅沟槽隔离的金属氧化物半导体工艺中，现有制备浅沟槽隔离工艺包括如下步骤：

在硅衬底表面形成依次形成牺牲氧化层和氮化硅；由牺牲氧化层和氮化硅组成硬质掩模层。

采用光刻工艺定义出有源区。

采用刻蚀工艺将有源区外部的硬质掩模层去除。

进行浅沟槽刻蚀，在有源区外部形成的硅衬底中形成浅沟槽。

进行浅沟槽氧化，在浅沟槽的底部表面和侧壁表面形成氧化层。

进行浅沟槽填充，在浅沟槽中填充浅沟槽氧化层。

进行浅沟槽化学机械研磨，对浅沟槽氧化层进行化学机械研磨。

之后去除有源区上部的硬质掩模层，形成由浅沟槽氧化层隔离出有源区的结构。

当采用上述现有工艺形成的浅沟槽隔离结构，并在有源区中形成金属氧化物半导体时,会吹存在如下问题：

如图1所示，有源区有浅沟槽氧化层103隔离，金属氧化物半导体的多晶硅栅极104覆盖于有源区上方，被多晶硅栅104覆盖的区域为沟道区。源区101和漏区102分别形成于多晶硅栅极104两侧的有源区中，从源区101到漏区102的方向为沟道的长度方向，和沟道长度垂直的方向为沟道的宽度方向。在虚线105所示的区域处，该区域为有源区和浅沟槽氧化层103交界的边缘区域，在虚线105中的有源区的边缘位置处，该处的有源区的掺杂浓度会受到浅沟槽氧化层103的影响而变小，同时该处的有源区上方形成的栅氧化层也会受到浅沟槽氧化层103的影响而变薄。有源区边缘位置处的掺杂浓度的变小以及其上方的栅氧化层的变薄最终都会造成该边缘处的开启电压偏低，即在有源区边缘处的器件的开启电压小于未受到浅沟槽氧化层103影响的有源区中间区域处的器件的开启电压，也即在有源区边缘处会形成一个开启电压较小的寄生金属半导体场效应管。开启电压的变小，会使有源区边缘处的漏电增大。当器件的沟道宽度越来越小时，这种寄生金属半导体场效应管形成的影响会加大，最后会使得窄沟道器件的一致性变差，这样由寄生金属半导体场效应管而造成的器件漏电增大，一致性变差的效应被称为反向窄沟道效应。

如图2所示，是现有浅沟槽隔离工艺中5VNMOS器件的源漏电流和栅极电压曲线；其中NMOS器件的沟道宽度为10微米，沟道长度为0.8微米，两条曲线对应的衬底偏压Vsub分别为-2.5V和-3V；如虚线框16所对应的区域可知，器件在开启过程中，曲线出现了双峰效应，即器件出现了两次开启，第一次开启对应于寄生金属半导体场效应管的开启，开启电压较小；第二次开启对应于中间区域的金属氧化物半导体的开启，开启电压较大。其中寄生金属半导体场效应管的开启电压较小，使得在金属氧化物半导体未开启时是器件产生漏电。随着金属氧化物半导体器件的沟道宽度（W）从10微米减小到0.42微米，器件的开启电压会明显降低，漏电显著增大。尤其是在衬底偏置电压（Vb）增加的条件下，漏电增加更大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种抑制浅沟槽隔离工艺中反向窄沟道效应的方法，能提高浅沟槽隔离中的金属氧化物半导体器件在有源区边缘处的阈值电压，降低有源区边缘处器件的漏电，提高器件的性能一致性，从而能抑制浅沟槽隔离工艺中反向窄沟道效应。

为解决上述技术问题，本发明提供的抑制浅沟槽隔离工艺中反向窄沟道效应的方法包括如下步骤：

步骤一、在硅衬底表面形成依次形成第一层二氧化硅和第二层氮化硅；由所述第一层二氧化硅和所述第二层氮化硅组成硬质掩模层。

步骤二、采用光刻工艺定义出有源区，采用刻蚀工艺将有源区外部的所述硬质掩模层去除，所述有源区表面上方的所述硬质掩模层保留。

步骤三、采用刻蚀工艺对所述有源区外部的所述硅衬底中的硅进行刻蚀，在所述有源区外部形成浅沟槽，所述有源区中的硅受所述硬质掩模层的保护而不被刻蚀。

步骤四、在浅沟槽的底部表面和侧壁表面形成第三氧化层。

步骤五、采用湿法腐蚀工艺对所述第二层氮化硅进行刻蚀，使所述第二层氮化硅覆盖的区域小于所述有源区，将所述有源区的边缘区域露出。

步骤六、进行带倾角的离子注入；所述带倾角的离子注入将离子注入到未被所述第二层氮化硅覆盖的所述有源区的边缘区域中，所注入的离子类型和形成器件的沟道区的杂质类型相同。

步骤七、在所述浅沟槽中填充浅沟槽氧化层。

步骤八、对所述浅沟槽氧化层进行化学机械研磨。

进一步的改进是，步骤五中采用磷酸进行湿法腐蚀。