浅沟槽隔离结构及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种浅沟槽隔离结构及其制作方法，所述浅沟槽隔离结构包括：衬底，所述衬底中具有第一沟槽；第一隔离层，形成于所述第一沟槽的底部及侧壁，所述第一隔离层围成有第二沟槽，所述第二沟槽包括下槽部及与所述下槽部连通的上槽部，且所述上槽部的宽度大于所述下槽部的宽度；以及第二隔离层，填充于所述第二沟槽中。本发明专利技术通过倾斜离子注入，使得隔离层上部的刻蚀速率大于下部的刻蚀速率，通过蚀刻工艺使隔离层上部的开口增大，形成漏斗形结构，可以避免由于绝缘材料在浅沟槽结构开口处的沉积速率大于底部的沉积速率，而造成浅沟槽结构的绝缘层中形成空洞，提高绝缘材料的填充质量，从而提高了浅沟槽隔离结构的性能。

Shallow groove isolation structure and its fabrication method

【技术实现步骤摘要】
浅沟槽隔离结构及其制作方法
本专利技术属于半导体集成电路设计及制造领域，特别是涉及一种浅沟槽隔离结构及其制作方法。
技术介绍
随着半导体制造技术的飞速发展，半导体器件为了达到更快的运算速度、更大的信息存储量以及更多的功能，半导体芯片向更高集成度方向发展，即半导体器件的特征尺寸(CD，CriticalDimension)越小，而半导体芯片的集成度越高。目前，半导体集成电路通常包含有源区和位于有源区之间的隔离区，这些隔离区在制造有源器件之前形成。伴随着半导体工艺进入深亚微米时代，半导体器件的有源区隔离层已大多采用浅沟槽隔离工艺(ShallowTrenchIsolation，STI)来制作。随着半导体技术的飞速发展，集成电路制造工艺越来越小，浅沟槽隔离技术已经成为一种广泛应用于CMOS器件制造过程中的器件隔离技术，其主要工艺包括：1)在衬底中刻蚀出浅沟槽结构；2)于所述浅沟槽结构中填充绝缘层。然而，在填充绝缘层的过程中，由于绝缘材料在浅沟槽结构开口处的沉积速率大于底部的沉积速率，会使得浅沟槽结构中的绝缘层中形成空洞，从而影响浅沟槽隔离结构的隔离性能。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种浅沟槽隔离结构及其制作方法，用于解决现有技术中绝缘层沉积过程中会在内部形成空洞，从而影响浅沟槽隔离结构的隔离性能的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种浅沟槽隔离结构的制作方法，所述制作方法包括以下步骤：提供衬底，所述衬底表面形成有氧化物保护层，图案化刻蚀所述氧化物保护层以及所述衬底，以于所述衬底中形成第一沟槽；沉积第一隔离层于所述第一沟槽的底部及侧壁，所述第一隔离层围成有间隙沟槽，且所述第一隔离层具有位于所述间隙沟槽两侧的第一侧壁部及第二侧壁部；对所述第一侧壁部进行第一倾斜离子注入，以在所述第一侧壁部的上部形成第一掺杂隔离部，对所述第二侧壁部进行第二倾斜离子注入，以在所述第二侧壁部的上部形成第二掺杂隔离部；刻蚀所述第一掺杂隔离部以及所述第二掺杂隔离部，以拓宽所述间隙沟槽的开口，以形成第二沟槽，其中，所述刻蚀对所述第一掺杂隔离部以及所述第二掺杂隔离部的刻蚀速率大于对所述第一隔离层的刻蚀速率；以及沉积第二隔离层于所述第二沟槽中。可选地，所述第一倾斜离子注入的注入方向与垂直方向的第一夹角介于5度～45度，所述第二倾斜离子注入的注入方向与垂直方向的第二夹角介于5度～45度。可选地，所述第一倾斜离子注入包括一级注入或多级注入，所述第二倾斜离子注入包括一级离子注入及多级离子注入中的一种。可选地，所述第一隔离层的材质包括二氧化硅，所述第一倾斜离子注入的注入离子包括氮离子，所述第二倾斜离子注入的注入离子包括氮离子。可选地，所述第二沟槽包括下槽部及与所述下槽部连通的上槽部，所述上槽部的宽度大于所述下槽部的宽度，以使得所述第二沟槽呈漏斗形结构。可选地，所述上槽部包括相对的两弧形侧壁。可选地，图案化刻蚀所述氧化物保护层以及所述衬底包括步骤：依次沉积硬掩膜层及光刻胶层于所述氧化物保护层上；对所述光刻胶层进行曝光处理，定义出所述第一沟槽的图形；利用干法刻蚀依次刻蚀所述硬掩膜层、氧化物保护层以及所述衬底，以形成所述第一沟槽。可选地，沉积第一隔离层于所述第一沟槽的底部及侧壁前，还包括采用热氧化工艺形成氧化物衬垫层于所述第一沟槽的底部及侧壁的步骤。可选地，沉积所述第一隔离层的方法包括低压化学气相沉积法、常压化学气相沉积法以及等离子辅助化学气相沉积法中的一种，沉积所述第二隔离层的方法包括低压化学气相沉积法、常压化学气相沉积法以及等离子辅助化学气相沉积法中的一种。可选地，所述第一隔离层的厚度介于所述第一沟槽的宽度的1/4～1/3之间。可选地，沉积第二隔离层于所述第二沟槽后，还包括步骤：采用化学机械研磨工艺去除位于氧化物保护层以上的第二隔离层材料；采用干法刻蚀工艺去除所述氧化物保护层。本专利技术还提供一种浅沟槽隔离结构，所述浅沟槽隔离结构包括：衬底，所述衬底中具有第一沟槽；第一隔离层，形成于所述第一沟槽的底部及侧壁，所述第一隔离层围成有第二沟槽，所述第二沟槽包括下槽部及与所述下槽部连通的上槽部，且所述上槽部的宽度大于所述下槽部的宽度；以及第二隔离层，填充于所述第二沟槽中。可选地，所述第二沟槽包括漏斗形结构。可选地，所述上槽部包括相对的两弧形侧壁。可选地，所述第二沟槽的上槽部的宽度介于所述第一沟槽的宽度的3/4～1之间。可选地，所述第一隔离层的材质包括二氧化硅，所述第二隔离层的材质包括二氧化硅。可选地，所述浅沟槽隔离结构还包括形成于所述第一沟槽的底部及侧壁的氧化物衬垫层，且所述氧化物衬垫层位于所述衬底及所述第一隔离层之间。如上所述，本专利技术的浅沟槽隔离结构及其制作方法，具有以下有益效果：本专利技术通过倾斜离子注入，使得隔离层上部的刻蚀速率大于下部的刻蚀速率，通过蚀刻工艺使隔离层上部的开口增大，形成漏斗形结构，可以避免由于绝缘材料在浅沟槽结构开口处的沉积速率大于底部的沉积速率，而造成浅沟槽结构的绝缘层中形成空洞，提高绝缘材料的填充质量，从而提高了浅沟槽隔离结构的性能。附图说明图1～图12显示为本专利技术的浅沟槽隔离结构的制作方法各步骤所呈现的结构示意图。元件标号说明101衬底102氧化物保护层103硬掩膜层104光刻胶层105第一沟槽106氧化物衬垫层107第一隔离层108第一侧壁部109第二侧壁部110间隙沟槽111第一掺杂隔离部112第二掺杂隔离部113第二沟槽114上槽部115下槽部116弧形侧壁117第二间隔层具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1～图12。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图示中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。实施例1如图1～图12所示，本实施例提供一种浅沟槽隔离结构的制作方法，所述制作方法包括以下步骤：如图1～图5所示，首先进行步骤1)，提供一衬底101，所述衬底101表面形成有氧化物保护层102，图案化刻蚀所述氧化物保护层102以及所述衬底101，以于所述衬底101中形成第一沟槽105。所述衬底101可以为硅衬底、锗硅衬底、碳化硅衬底、锗衬底等，可以为掺杂的或者是非掺杂的，例如，所述衬底101可以为P型掺杂的硅衬底或N型掺杂的硅衬底等。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种浅沟槽隔离结构的制作方法，其特征在于，包括步骤：/n提供衬底，所述衬底表面形成有氧化物保护层，图案化刻蚀所述氧化物保护层以及所述衬底，以于所述衬底中形成第一沟槽；/n沉积第一隔离层于所述第一沟槽的底部及侧壁，所述第一隔离层围成有间隙沟槽，且所述第一隔离层具有位于所述间隙沟槽两侧的第一侧壁部及第二侧壁部；/n对所述第一侧壁部进行第一倾斜离子注入，以在所述第一侧壁部的上部形成第一掺杂隔离部，对所述第二侧壁部进行第二倾斜离子注入，以在所述第二侧壁部的上部形成第二掺杂隔离部；/n刻蚀所述第一掺杂隔离部以及所述第二掺杂隔离部，以拓宽所述间隙沟槽的开口，以形成第二沟槽，其中，所述刻蚀对所述第一掺杂隔离部以及所述第二掺杂隔离部的刻蚀速率大于对所述第一隔离层的刻蚀速率；以及/n沉积第二隔离层于所述第二沟槽中。/n

【技术特征摘要】
1.一种浅沟槽隔离结构的制作方法，其特征在于，包括步骤：
提供衬底，所述衬底表面形成有氧化物保护层，图案化刻蚀所述氧化物保护层以及所述衬底，以于所述衬底中形成第一沟槽；
沉积第一隔离层于所述第一沟槽的底部及侧壁，所述第一隔离层围成有间隙沟槽，且所述第一隔离层具有位于所述间隙沟槽两侧的第一侧壁部及第二侧壁部；
对所述第一侧壁部进行第一倾斜离子注入，以在所述第一侧壁部的上部形成第一掺杂隔离部，对所述第二侧壁部进行第二倾斜离子注入，以在所述第二侧壁部的上部形成第二掺杂隔离部；
刻蚀所述第一掺杂隔离部以及所述第二掺杂隔离部，以拓宽所述间隙沟槽的开口，以形成第二沟槽，其中，所述刻蚀对所述第一掺杂隔离部以及所述第二掺杂隔离部的刻蚀速率大于对所述第一隔离层的刻蚀速率；以及
沉积第二隔离层于所述第二沟槽中。


2.根据权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的制作方法，其特征在于：所述第一倾斜离子注入的注入方向与垂直方向的第一夹角介于5度～45度，所述第二倾斜离子注入的注入方向与垂直方向的第二夹角介于5度～45度。


3.根据权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的制作方法，其特征在于：所述第一倾斜离子注入包括一级注入或多级注入，所述第二倾斜离子注入包括一级离子注入及多级离子注入中的一种。


4.根据权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的制作方法，其特征在于：所述第一隔离层的材质包括二氧化硅，所述第一倾斜离子注入的注入离子包括氮离子，所述第二倾斜离子注入的注入离子包括氮离子。


5.根据权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的制作方法，其特征在于：所述第二沟槽包括下槽部及与所述下槽部连通的上槽部，所述上槽部的宽度大于所述下槽部的宽度，以使得所述第二沟槽呈漏斗形结构。


6.根据权利要求5所述的浅沟...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛欣，
申请(专利权)人：长鑫存储技术有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34