具有空腔的沟槽结构的形成方法技术

本发明专利技术涉及其内具有空腔的沟槽结构及电感器。在形成其内具有宽的空腔的沟槽结构的方法中，在衬底中形成具有第一宽度和第一深度的第一沟槽。第一沟槽用在第一沟槽中限定空腔的第一绝缘层图案填充。第二沟槽形成在第一沟槽上。第二沟槽具有比第一宽度宽的第二宽度以及比第一深度浅的第二深度。第二沟槽用第二绝缘层图案填充。在包括第一沟槽和第二沟槽的衬底上的绝缘间层之后，在第二沟槽被定位的绝缘间层的部分上形成导电线从而在沟槽结构之上形成电感器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及其内具有空腔的沟槽结构，和包括该沟槽结构的电感器。尤其是，本专利技术涉及通过利用选择性的外延生长工艺的包括具有宽空腔的深沟槽的沟槽结构以及包括该沟槽结构的电感器。
技术介绍
与其它形成在衬底上的其它射频(RF)无源器件占据的面积相比，电感器通常占据衬底的较大面积。在高频设计中电感器通常对包括电感器的电子或电气装置的整体电性能特性具有很大的影响。由于电感器的电感与信号频率成比例增加，电感器对于去除指定频带中的信号噪声非常有用。随着利用这些电感器的电子或电气装置变得更加集成化、需要小尺寸、更轻的重量、更快速的反应等，电感器的工作特性变得更加重要。因而，理想的电感器设计需要轻量结构、小尺寸、高自共振频率(self-resonantfrequency)、高电感、高品质因数(quality factor)等。通常，电感器的最重要的特性是电感值(L)和品质因数(Q-factor)。基于这一点，集成的电感器包括具有相对低电阻的金属线并可取地呈现出更少的衬底损耗(substrateloss)。形成常规电感器的示例方法披露在美国专利No.6,590,200和韩国特许专利公开No.2003-46919中。图1A至1E是示出了制造常规电感器的方法的截面图。参考图1A，硅外延层10形成在具有离子注入区5的硅衬底1上之后，抛光停止层15形成在外延硅层10的离子注入区5设置的部分上。浅沟槽20形成在外延硅层的其上没有形成抛光停止层15的另一部分上。因而，浅沟槽20没有与离子注入区5交迭。参考图1B，光致抗蚀剂图案25形成在抛光停止层15上和其上形成有浅沟槽20的外延硅层10上。光致抗蚀剂图案25具有部分地暴露设置有浅沟槽20的外延硅层10的第一开口30。使用光致抗蚀剂图案25作为蚀刻掩模来蚀刻外延硅层10的暴露部分，从而形成部分地暴露外延硅层10下的硅衬底1的第二开口35。参考图1C，去除光致抗蚀剂图案25之后，硅氧化物层40形成在硅衬底1的暴露的部分、外延硅层10以及抛光停止层15上。硅氧化物层40填满了穿过外延硅层10形成的第二开口35。参考图1D，硅氧化物层40通过化学机械抛光(CMP)工艺进行抛光直到暴露出抛光停止层15，从而形成平坦化了的硅氧化物层45。在CMP工艺中，抛光停止层15保护形成在离子注入区5上的外延硅层10。参考图1E，去除抛光停止层15以部分地暴露出外延硅层10之后，绝缘间层50形成在外延硅层10的暴露的部分上和平坦化了的硅氧化物层45上。电感器55利用诸如金属的导电材料形成在绝缘间层(interlayer)50上。这里，电感器55形成在绝缘间层50的平坦化了的硅氧化物层45所定位的部分上。由于电感器55设置在硅衬底1的通过第二开口35暴露的部分上，电感器55没有交迭外延硅层10。然而，在制造常规的电感器的方法中，因为电感器是形成在电感器下的一致的硅衬底上，电感器的品质因数由于通过衬底产生的损失而会减小。即，因为常规的电感器形成在硅衬底的浅沟槽被定位的一致部分之上，由于衬底的一致性(uniformity)可能产生衬底损耗。尤其是，在高频带衬底损耗大幅增加，这会大大减少常规电感器在高频带的品质因数。
技术实现思路
本专利技术提供包括具有宽空腔于其内的深沟槽的沟槽结构。本专利技术也提供通过选择性外延生长工艺形成包括具有宽空腔于其内的深沟槽的沟槽结构的方法。本专利技术也提供了包括沟槽结构的电感器，该沟槽结构具有包括宽空腔的深沟槽，从而改进其品质因数。本专利技术也提供了制造包括沟槽结构的电感器的方法，该沟槽结构具有通过利用选择性的外延生长工艺的包括宽空腔的深沟槽。根据本专利技术的一个方面，提供了包括具有第一宽度和第一深度的深沟槽的沟槽结构，和具有第二宽度和第二深度的浅沟槽。第二宽度实质上比第一宽度宽，第二深度实质上比第一深度浅。深沟槽形成于衬底中并且用在深沟槽中限定空腔的第一绝缘层图案填充。浅沟槽形成于深沟槽上并且用第二绝缘层图案填充。在一个实施例中，第一宽度和空腔宽度之间的比值在大约1∶0.6至0.9的范围内，第一宽度和第一深度之间的比值在超过大约1∶4的范围内，并且第二宽度和第二深度之间的比值大约在1∶0.1至0.3的范围内。另外，第一宽度和第二宽度之间的比值大约在1∶1.0至1.5的范围内，并且第一深度和第二深度之间的比值大约在1∶0.4至0.7的范围内。在另一个实施例中，第一绝缘层图案包括形成在深沟槽侧壁上的第一氧化物层图案、形成在第一氧化物层图案上以部分地填满深沟槽的第一氮化物层图案、以及形成在第一氮化物层图案上以覆盖深沟槽顶部部分的第二氧化物层图案。第二氧化物层图案与第一氮化物层图案限定深沟槽中的空腔。第二绝缘层图案包括形成在浅沟槽侧壁上的第三氧化物层图案、形成在第三氧化物层图案和第二氧化物层图案上的第二氮化物层图案、形成在第二氮化物层图案上的第四氧化物层图案、以及形成在第四氧化物层图案上填充浅沟槽的第五氧化物层图案。根据本专利技术的另一方面，提供了形成沟槽结构的方法。在此方法中，具有第一宽度和第一深度的深沟槽形成在衬底上。以限定深沟槽中空腔的方式通过用第一绝缘层图案填充深沟槽而在深沟槽中形成空腔。浅沟槽形成在深沟槽上。浅沟槽具有实质上比第一宽度宽的第二宽度以及实质上比第一深度浅的第二深度。浅沟槽用第二绝缘层图案填充。在一个实施例中，形成深沟槽包括在衬底上形成垫氧化物层图案；在垫氧化物层图案上形成第一氮化物层图案；在第一氮化物层图案上形成第一氧化物层图案；用第一氧化物层图案、第一氮化物层图案以及垫氧化物层图案作为蚀刻掩模部分地蚀刻衬底；以及去除第一氧化物层图案。在另一个实施例中，形成深沟槽还包括在衬底上依次形成垫氧化物层、第一氮化物层和第一氧化物层；在第一氧化物层上形成第一光致抗蚀剂图案，第一光致抗蚀剂图案包括具有第一宽度的通过其来部分地暴露第一氧化物层的开口；以及用第一光致抗蚀剂图案作为蚀刻掩模依次蚀刻第一氧化物层、第一氮化物层及垫氧化物层而在衬底上形成垫氧化物层图案、第一氮化物层图案和第一氧化物层图案。在另一个实施例中，深沟槽中形成空腔包括在深沟槽的侧壁上形成第二氧化物层图案；在第二氧化物层图案上形成第二氮化物层图案以在深沟槽中形成开口；以及在第二氮化物层图案上通过覆盖开口顶部部分形成第三氧化物层图案以完成空腔。另外，沟道停止区形成在深沟槽下的衬底部分，例如，用III族元素作为杂质。在另一个实施例中，深沟槽中形成空腔还包括在第二氧化物层图案和第一氮化物层图案上形成第二氮化物层；过蚀刻第二氮化物层以形成部分暴露衬底的一部分的第二氮化物层图案；从衬底的暴露的部分形成外延硅层；在外延硅层和第二氮化物层图案上形成第三氧化物层；以及蚀刻第三氧化物层形成覆盖开口的顶部部分的第三氧化物层图案。通过回蚀工艺蚀刻第二氮化物层以及通过化学机械抛光工艺蚀刻第三氧化物层。在平行于衬底的方向上从衬底的暴露的部分处生长外延硅层，使得通过外延硅层部分地封闭开口。在另一个实施例中，形成浅沟槽包括在第三氧化物层图案和第一氮化物层图案上形成第二光致抗蚀剂图案；以及利用第二光致抗蚀剂图案作为蚀刻掩模来部分蚀刻第一氮化物层图案、第三氧化物层图案、垫氧化物层图案、外延硅层和衬底。在另一个实施例中，抗反射层形成在第三氧化物层图案与第二光致抗蚀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沟槽结构，包括：形成在衬底中的具有第一宽度和第一深度的深沟槽，利用在该深沟槽中限定空腔的第一绝缘层图案填充该深沟槽；以及形成在所述深沟槽上的具有第二宽度和第二深度的浅沟槽，该浅沟槽用第二绝缘层图案填充，其中所述第二宽度比 所述第一宽度充分地宽并且所述第二深度比所述第一深度充分地浅。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：郑周铉，郑喆浩，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]