半导体器件的沟槽结构及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种半导体器件的沟槽结构，包括衬底、隔离结构和衬层。衬底中具有沟槽。隔离结构设置在沟槽中。衬层设置在衬底和隔离结构之间。衬层包括氮，并且衬层在空间上具有不同的氮浓度。本发明专利技术还提供了一种制造半导体器件的沟槽结构的方法。

Trench structure of semiconductor device and manufacturing method thereof

The present invention provides a trench structure of a semiconductor device including a substrate, an isolation structure, and a liner. A trench in a substrate. The isolation structure is disposed in the groove. The lining layer is disposed between the substrate and the isolation structure. The lining includes nitrogen, and the liner has different nitrogen concentrations in space. The invention also provides a method for manufacturing a trench structure of a semiconductor device.

【技术实现步骤摘要】
半导体器件的沟槽结构及其制造方法
本专利技术总体涉及半导体领域，更具体地，涉及半导体器件的沟槽结构及其制造方法。
技术介绍
诸如浅沟槽隔离件(STI)的沟槽结构用于将半导体晶圆上的各有源区域彼此分离并且隔离。随着电路密度不断增加，STI的沟槽的宽度不断减小，从而增加了STI沟槽的高宽比。将沟槽(或间隙)的高宽比定义为沟槽高度(或间隙高度)除以沟槽宽度(或间隙宽度)。不完全的间隙填充导致不期望的空隙，并且在去除多余的电介质期间暴露不期望的空隙时，不期望的间隙填充增大了包括不期望的缺陷的风险。这些空隙还可以导致各有源区域之间的不充分的隔离。STI中的空隙的存在会影响产率。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种半导体器件的沟槽结构，包括：衬底，所述衬底中具有沟槽；隔离结构，设置在所述沟槽中；以及衬层，设置在所述衬底与所述隔离结构之间，其中，所述衬层包括氮，并且所述衬层在空间上具有不同的氮浓度。优选地，所述沟槽具有底面和至少一个侧壁，并且所述衬层覆盖所述底面和所述侧壁。优选地，所述沟槽还具有顶部和底部，所述底部比所述顶部更靠近所述底面，并且所述衬层在所述顶部处的氮浓度高于所述衬层在所述底部处的氮浓度。优选地，所述沟槽还具有设置在所述顶部和所述底部之间的中间部分，并且所述衬层在所述顶部处的氮浓度高于所述衬层在所述中间部分处的氮浓度。优选地，所述沟槽还具有设置在所述顶部和所述底部之间的中间部分，并且所述衬层在所述底部处的氮浓度高于所述衬层在所述中间部分处的氮浓度。优选地，所述衬底还包括：多个半导体鳍部，其中，所述沟槽设置在所述多个半导体鳍部中的邻近的两个半导体鳍部之间。优选地，所述衬层共形地覆盖所述半导体鳍部中的至少一个。优选地，所述衬层由氮氧化硅制成。优选地，所述衬层设置为邻近所述衬底。根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于形成半导体器件的沟槽结构的方法，包括：在衬底的沟槽中形成可流动介电层；固化所述可流动介电层；以及对所述固化的可流动介电层进行退火以形成绝缘结构和衬层，其中，所述绝缘结构形成在所述沟槽中，所述衬层形成在所述绝缘结构与所述衬底之间，所述衬层包括氮，并且所述衬层在空间上具有不同的氮浓度。优选地，所述衬层由氮氧化硅制成。优选地，该方法还包括：在所述衬底中形成多个半导体鳍部，其中，所述沟槽形成在所述多个半导体鳍部中的邻近的两个半导体鳍部之间。优选地，该方法还包括：在所述半导体鳍部中的至少一个上形成掩模层，其中，所述衬层的一部分形成在所述掩模层与所述半导体鳍部之间。优选地，所述掩模层包括氮化物。优选地，用于沉积所述可流动介电层的源气体是三甲硅烷基胺(TSA)。优选地，所述退火包括：执行蒸汽热退火；以及执行干热退火。优选地，使用臭氧(O3)来固化所述可流动介电层。优选地，该方法还包括：执行平坦化工艺以去除所述沟槽外部的多余的可流动介电层。根据本专利技术的又一方面，提供了一种用于形成半导体器件的沟槽结构的方法，包括：蚀刻衬底以形成沟槽；利用可流动介电层填充所述沟槽；对所述可流动介电层执行氧化处理；以及对所述氧化的可流动介电层执行至少一种退火处理以形成绝缘结构和衬层，其中，所述绝缘结构形成在所述沟槽中，所述衬层形成在所述绝缘结构与所述衬底之间，所述衬层包括氮，并且所述衬层的氮浓度非均匀分布。优选地，在形成所述沟槽期间形成多个半导体鳍部，并且所述沟槽设置在所述多个半导体鳍部中的两个半导体鳍部之间，所述方法还包括：在所述多个半导体鳍部中的至少一个上形成掩模层，并且所述掩模层包括氮。附图说明当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本专利技术的各个方面。应该强调的是，根据工业中的标准实践，各种部件没有被按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增加或减少。图1至图8是根据本专利技术的一些实施例的处于各个阶段中的制造半导体器件的沟槽结构的方法的截面图。具体实施方式以下公开内容提供了许多不同实施例或实例，用于实现所提供主题的不同特征。以下将描述组件和布置的特定实例以简化本专利技术。当然，这些仅是实例并且不意欲限制本专利技术。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触的实施例，也可以包括形成在第一部件和第二部件之间的附加部件使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。另外，本专利技术可以在多个实例中重复参考标号和/或字符。这种重复是为了简化和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。此外，为了便于描述，本文中可以使用诸如“在…下方”、“在…下面”、“下部”、“在…上面”、“上部”等空间关系术语以描述如图所示的一个元件或部件与另一元件或部件的关系。除图中所示的方位之外，空间关系术语意欲包括使用或操作过程中的器件的不同的方位。装置可以以其它方式定位(旋转90度或在其他方位)，并且在本文中使用的空间关系描述符可同样地作相应地解释。除非以其他方式限定，否则本文所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)都具有与本专利技术所属于的领域的普通技术人员通常理解的相同的意思。还应该理解，除非本文清楚地限定，否则，诸如常用的字典中限定的那些的术语应该被理解为具有与其在相关领域和本专利技术的内容中的意思一致的意思，并且不应该以理想化和过于正式的形式来解释。随着半导体器件的尺寸减小，与形成半导体器件相关的各个部件的尺寸也减小。其中一个这样的部件是形成在有源区域之间以提供隔离的浅沟槽隔离件(STI)。如所讨论的，因为沟槽的开口变小而深度却不变，所以部件尺寸的减小导致高宽比增大。用于填充具有较低高宽比的沟槽的技术难以用于充分填充具有高高宽比技术的沟槽。因此，提供了半导体器件的沟槽结构以及用于制造沟槽结构的方法。示出了制造过程的实施例的中间阶段，并且还讨论了这些实施例的变形。图1至图8是根据本专利技术的一些实施例的制造半导体器件的沟槽结构的方法在各个阶段中的截面图。参考图1。提供衬底110。衬底110具有顶面112。在一些实施例中，衬底110可以包括硅(Si)。可选地，衬底110可以包括锗(Ge)、硅锗、砷化镓(GaAs)或其他适当的半导体材料。同样可选地，衬底110可以包括外延层。例如，衬底110可以具有位于块状半导体上面的外延层。此外，衬底110可以受到应变从而改善性能。例如，外延层可以包括与块状半导体的半导体材料不同的半导体材料，诸如通过包括选择性外延生长(SEG)的工艺而形成的位于块状硅上面的硅锗层或位于块状硅锗上面的硅层。此外，衬底110可以包括诸如掩埋介电层的绝缘体上半导体(SOI)结构。同样可选地，衬底110可以包括通过诸如注氧隔离(SIMOX)技术、晶圆接合、SEG的方法或其他适当的方法而形成的诸如埋氧(BOX)层的掩埋介电层。各个实施例可以包括任何种类的衬底结构和材料。图案化的掩模层210(可以是硬掩模层)形成在衬底110的顶面112上方。掩模层210在蚀刻形成在衬底110中的沟槽114(见图2)期间维持图案的完整性。在一些实施例中，在去除多余的填充沟槽114的可流动介电层期间(在图8的工艺中进行讨论)，掩模层210用作平坦化停止层。在一些实施例中，掩模层210包括氮化物。例如，掩模层210由氮化硅(SiN)制成。然而，也可以使用诸如S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件的沟槽结构，包括：衬底，所述衬底中具有沟槽；隔离结构，设置在所述沟槽中；以及衬层，设置在所述衬底与所述隔离结构之间，其中，所述衬层包括氮，并且所述衬层在空间上具有不同的氮浓度。

【技术特征摘要】
2015.07.29 US 14/812,8641.一种半导体器件的沟槽结构，包括：衬底，所述衬底中具有沟槽；隔离结构，设置在所述沟槽中；以及衬层，设置在所述衬底与所述隔离结构之间，其中，所述衬层包括氮，并且所述衬层在空间上具有不同的氮浓度。2.根据权利要求1所述的沟槽结构，其中，所述沟槽具有底面和至少一个侧壁，并且所述衬层覆盖所述底面和所述侧壁。3.根据权利要求2所述的沟槽结构，其中，所述沟槽还具有顶部和底部，所述底部比所述顶部更靠近所述底面，并且所述衬层在所述顶部处的氮浓度高于所述衬层在所述底部处的氮浓度。4.根据权利要求3所述的沟槽结构，其中，所述沟槽还具有设置在所述顶部和所述底部之间的中间部分，并且所述衬层在所述顶部处的氮浓度高于所述衬层在所述中间部分处的氮浓度。5.根据权利要求3所述的沟槽结构，其中，所述沟槽还具有设置在所述顶部和所述底部之间的中间部分，并且所述衬层在所述底部处的氮浓度高于所述衬层在所述中间部分处的氮浓度。6.一种用于形成半导体器件的沟槽结构的方法，包括：在衬底的沟槽中形成可流动...

【专利技术属性】
技术研发人员：林加明，张简旭珂，林俊泽，王英郎，林玮耿，刘全璞，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71