[发明专利]一种制作半导体器件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺，尤其涉及一种制作半导体器件的方法。

背景技术

随着集成电路的内部元件的积集度(integration)不断地提升，相邻元件间的间由于距离缩短，彼此电子干扰的可能性因而提高，为此，必须有适当的隔离结构，以避免元件之间的互相干扰。

一般而言，特别是针对高压元件而言，为了隔绝位于低浓度深阱区或是低浓度多晶硅层中的高压元件，必须使用深沟槽(deep trench)来达到所需要的隔绝程度。

通常将深度在3μm以上的沟槽称为深沟槽，深沟槽结构在现今的半导体技术中得到较为广泛的应用，深沟槽隔离结构主要用于高功率的集成BCD电路或者智能功率技术（smart power technology），其中深沟槽良好的隔离可以使得各种高低压器件例如模拟、数字、高压以及EE等集成在一起，而不会引起EMI（电磁干扰）的干扰。例如，深沟槽可作为隔离结构以隔绝不同操作电压的电子器件。将其应用于SiGe BiCMOS(硅锗双极互补金属氧化半导体)工艺中可以减小基片与NPN三极管(由2块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成的三极管)的电容，提高器件的频率特性。又如，深沟槽可应用于超级结MOS晶体管(super junction MOSFET)，作为PN结通过耗尽态的电荷平衡达到高击穿电压性能。

目前，在半导体器件制造过程中刻蚀和填充深沟槽大方法为，提供半导体衬底，在半导体衬底上形成氧化层和氮化硅层，氧化层和氮化物层作为硬掩膜层；接着，在氮化硅层上形成图案化的光刻胶层，光刻胶层具有深沟槽图案；再根据图案化的光刻胶层依次刻蚀氮化硅层、氧化层和半导体衬底，以形成深沟槽，去除图案化的光刻胶层；接着，在深沟槽的侧壁上形成侧墙保护氧化层，侧壁保护氧化层的可以为二氧化硅侧墙（四乙氧基硅烷氧化侧墙，TEOS spacer）或者热氧化物侧墙（Thermal Oxide spacer）；然后，在深沟槽中填充多晶硅层。具体的，传统形成沟槽侧墙的方法为在深沟槽的底部和侧壁以及氮化硅层上形成侧壁氧化物层，采用各向异性刻蚀侧壁氧化物层，以保留位于深沟槽侧壁的侧壁氧化物层，去除位于深沟槽底部的侧壁氧化物层，最后，在深沟槽中形成侧墙保护。

形成在深沟槽中的深沟槽侧壁保护层的目的是用于横向的器件隔离，然而，在现有技术的深沟槽的侧壁保护中会遇到三个难题，（1）侧壁保护层的顶部有突出的现象，当侧壁保护层为采用化学沉积工艺形成的二氧化硅侧壁时在侧壁保护层的顶部有突出的现象①，如图1A所示；当侧壁保护层为热氧化工艺形成的热氧化物侧壁层时在侧壁保护层的顶部有突出的现象①，如图1B所示。（2）在后续的工艺中侧壁保护层抗刻蚀能力差，容易产生凹陷，如果使用热氧化的二氧化硅时，顶部的氧化层会在侧壁保护层形成时刻蚀掉，在作为隔离结构的时候，顶部保护性能不良。（3）由于热氧化工艺形成的侧壁保护层会有多晶硅层添孔的困难，会造成半导体器件缺陷的出现。

因此，提出了一种新的制作深沟槽保护侧墙的方法，以避免在形成的深沟槽侧壁保护中出现在侧壁保护氧化层的顶端出现突出现象、避免在后续的工艺中出现侧壁保护层抗刻蚀能力差容易产生凹陷现象以及避免发生多晶硅层添孔的困难，造成缺陷的出现等问题，以提高半导体器件的性能和器件的良品率。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种制作半导体器件的方法，包括下列步骤，提供半导体衬底；在所述半导体衬底上依次形成氧化层和氮化物层；图案化所述氮化物层、所述氧化层和所述半导体衬底，以形成深沟槽；氧化所述深沟槽的底部以及侧壁，以形成第一氧化物层；湿法刻蚀去除所述第一氧化物层，以使所述深沟槽的侧壁相对于所述氮化物层的侧壁向内凹陷；再氧化所述深沟槽的底部以及侧壁，以形成第二氧化物层，所述第二氧化物层与所述氮化物层的侧壁齐平；刻蚀去除位于所述深沟槽底部的所述第二氧化物层。