[发明专利]场氧化层结构及其制造方法

说明书

本发明提供一种场氧化层结构及其制造方法，场氧化层结构包括衬底以及场氧化层，所述形成于所述衬底中，并在所述衬底中隔离出若干有源区；其中，所述场氧化层的两侧具有鸟嘴部，且所述鸟嘴部的长度与所述场氧化层的厚度之比介于0.2:1至0.4:1之间。本发明在在蚀刻去除衬垫氧化层之后，热氧化生长场氧化层之前，采用淀积、蚀刻氮氧化硅的方式形成限制侧墙，该限制侧墙可以保证在生长场氧化层时，鸟嘴的生长被限制侧墙所限制，从而可以显著减小鸟嘴的长度。本发明通过限制侧墙宽度的调整，可以严格控制鸟嘴的长度，从而提高有源区的面积及器件集成度，并有效提高有源区中器件的电学性能。

技术领域

本发明属于半导体制造领域，特别是涉及一种场氧化层结构及其制造方法。

背景技术

众所周知，一片半导体集成芯片可能包括许多的电容、电阻等各种元器件，在制造半导体集成芯片时，需要在一片硅片上形成不同的元器件，而为避免相邻的元器件相互干扰或者发生短路，通常需要在不同的元器件之间设置隔离区使器件之间不会互相影响。

传统的在元器件之间形成隔离区的一种方法是局部场氧化隔离(LOCOS)法。该局部场氧化隔离的制造步骤包括：以炉管方式在裸硅衬底表面生长一层薄的衬垫氧化层，接着在衬垫氧化层上沉积生长一层氮化硅，然后通过光刻和蚀刻去除场区上的热氧化层和氮化硅，在场区形成开口露出硅衬底，然后在裸露的硅衬底进行热氧化生长场氧化层，再去除硅表面所有的氮化硅与衬垫氧化层，在硅片表面形成有源区(器件所在区域)和场区(隔离区)。

随着集成电路的大规模化，半导体制程的集成度越来越高，整个半导体制造工艺也越来越复杂，整个制程中会大量使用各种湿法腐蚀，例如使用湿法腐蚀形成不同厚度的栅氧化层等，而这些腐蚀通常都不是选择性的，所以场氧的厚度不断减少，最终导致场开启不足，场管漏电，失去隔离的作用，使电路失去功能。解决场氧厚度不断减少的方法可以提高初始场氧化层的厚度，但在传统场氧化隔离工艺中，形成场氧化层时会产生鸟嘴现象，而且鸟嘴的有效长度和场氧的厚度是成正比的，若增加场氧的厚度，则鸟嘴的长度也会变长，会占用有源区的面积，使有源区的有效面积减少，导致原有的电路设计规则无法实现。

另外，形成场氧化层时，体硅的消耗量与氧化层的生成量约为1:2，即场氧化层有一半的区域位于体硅之上，如图1所示。这样，有源区与场区之间会形成台阶差。场氧化层越厚，台阶差越明显，会对后续的工艺步骤造成较大影响。例如，在场氧化层上制作多晶硅(poly)电阻，多晶硅-介质-多晶硅(PIP)电容后，需要淀积层间介质(ILD)层，然后做化学机械平坦化(CMP)，然后蚀刻通孔。为了防止CMP伤到器件结构，要求ILD有一定的厚度，若场区与有源区的台阶差增大，则要求ILD要加厚，这样后续刻蚀通孔的难度就会增大，同时，场区与有源区的台阶差大，对应的通孔深度差异也很大，为了保证场区与有源区的通孔引出区域都不受损伤，对刻蚀的选择比要求也会提高。

基于以上所述，提供一种可以有效减小鸟嘴长度、并改善源区与场区之间的台阶差的场氧化层结构及其制造方法实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种场氧化层结构及其制造方法，用于解决现有技术中鸟嘴长度过大，而造成有源区有效面积减小的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种场氧化层结构的制造方法，所述制造方法包括：1)提供一衬底，于所述衬底上依次形成垫氧化层及牺牲介质层；2)图形化刻蚀所述牺牲介质层及垫氧化层，以形成显露所述衬底的场区窗口；3)于所述场区窗口内形成限制侧墙；4)基于所述场区窗口及所述限制侧墙，于所述衬底中热氧化生长场氧化层，所述限制侧墙用以限制所述场氧化层的鸟嘴部的长度；以及5)去除所述限制侧墙、牺牲结构层以及所述垫氧化层，以在所述衬底中形成场氧化层以及由所述场氧化层隔离的有源区。

可选地，通过调整所述限制侧墙的宽度以控制所述场氧化层的鸟嘴部的长度。