[发明专利]浅沟槽隔离结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种浅沟槽隔离结构及其制造方法。

背景技术

随着半导体集成电路制造工艺的日益进步，半导体器件的尺寸越来越小，集成度不断提高，对制造工艺的要求也越来越高。

在半导体器件的制造工艺中，业界普遍使用浅沟槽隔离结构作为器件之间的隔离结构。典型的浅沟槽隔离结构包括形成于衬底的沟槽以及填充于沟槽中的绝缘介质。其中，绝缘介质一般为氧化硅。

浅沟槽隔离结构的制造工艺一般如下：通过光刻、刻蚀等工艺在衬底上形成宽度以及深度满足器件隔离需要的沟槽，然后通过填充工艺例如化学气相沉积在所述的沟槽中填充绝缘介质，形成浅沟槽隔离结构。

在公开号为CN179944A、公开日为2006年5月31日、名称为“浅沟槽隔离结构及形成浅沟槽隔离结构的方法”专利申请文件中，公开了一种浅沟槽隔离结构及其制造方法。图1至图4为所述中国专利申请文件所公开的方法的各步骤相应的结构的示意图。

请参考图1，提供衬底12，在衬底12上形成垫氧化硅层14，在垫氧化硅层14上形成硬掩模层16。然后通过光刻以及刻蚀工艺在衬底12中形成如图1所示的沟槽18，其中，所述沟槽18具有倾斜的侧壁，沟槽开口部分较底部宽，这有利于后续向该沟槽18中填充绝缘介质工艺的进行。

接着，如图2所示，对所述沟槽18侧壁和底部执行氮化工艺，在所述沟槽18侧壁和底部形成氮化硅衬垫层22。

然后，如图3所示，在所述沟槽18填充氧化硅层24。再接着，如图4所示，通过刻蚀工艺去除所述硬掩模层16和垫氧化硅层14。即形成如图4所示的浅沟槽隔离结构。

上述的方法形成的浅沟槽隔离结构，其中的沟槽具有顶部宽底部窄的特点，这主要是为了利于填充深宽比较大的沟槽，减少或消除填充于沟槽的绝缘介质中形成的空洞(Viod)。然而，随着器件尺寸的不断减小，上述工艺形成的浅沟槽隔离结构由于制造工艺偏差易造成隔离效果下降，相邻区域的器件之间漏电流增大。例如由于N阱或P阱光刻工艺中对准(alingment)工艺偏差，使得N阱或P阱会延伸相邻的有源区，造成相邻有源区中的源区或漏区与该阱的距离缩短，易造成漏电流增大的缺陷。

发明内容

本发明提供一种浅沟槽隔离结构及其制造方法，本发明能够减小浅沟槽隔离结构中的沟槽顶部以及底部的宽度的差距，并提供隔离性能更好的浅沟槽隔离结构。

本发明提供的一种浅沟槽隔离结构的制造方法，包括：

提供半导体衬底，在所述衬底上形成第一保护层；

在所述半导体衬底中形成贯穿所述第一保护层的第一沟槽；

在所述沟槽侧壁形成第二保护层；

以所述第一保护层和第二保护层为掩模，刻蚀所述第一沟槽的底部，使所述第一沟槽深度增大，形成第二沟槽；

去除所述第二沟槽未被第二保护层覆盖的侧壁的部分厚度的材料，使所述第二沟槽的底部的宽度增大；

去除所述第一保护层和第二保护层后，在所述第二沟槽中填充绝缘层。

可选的，去除所述第二沟槽侧壁的部分厚度的材料，使所述第二沟槽的底部的宽度增大的步骤如下：

执行氧化工艺，氧化所述第二沟槽的底部以及未被所述第二保护层覆盖的第二沟槽的侧壁，形成牺牲氧化层；

去除所述的牺牲氧化层。

可选的，所述氧化工艺为炉管氧化或原位水蒸气产生氧化工艺。

可选的，去除所述第二沟槽侧壁的部分厚度的材料，使所述第二沟槽的底部的宽度增大的工艺为干法刻蚀或湿法刻蚀。

可选的，在所述第二沟槽中填充绝缘层的步骤如下：

在所述第二沟槽侧壁、底部以及半导体衬底表面形成第一介质层；

对所述第一介质层执行无掩模刻蚀工艺，去除所述第二沟槽底部以及半导体衬底表面的第一介质层，并在所述第二沟槽侧壁保留部分厚度的第一介质层；

在侧壁具有第一介质层的沟槽中填充第二介质层。

可选的，填充第二介质层的工艺为高密度等离子体化学气相沉积。

可选的，所述第一介质层为氧化硅或氮化硅，所述第二介质层为氧化硅。

可选的，所述第一保护层为衬垫氧化硅层或衬垫氧化硅层与氮化硅掩模层的叠层。

可选的，所述第二保护层为氮化硅。

本发明还提供一种浅沟槽隔离结构，包括形成于衬底中的沟槽和填充于所述沟槽中的绝缘层；其中，所述沟槽的顶部的宽度与底部的宽度相同。

可选的，所述绝缘层包括所述沟槽侧壁的第一介质层以及所述第一介质层外侧的第二介质层；且由沟槽开口向底部方向，第一介质层的厚度逐渐增大。