[发明专利]一种隔离结构及其制造方法

权利要求书

1.一种隔离结构的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供一半导体衬底，所述半导体衬底具有第一表面及相对于所述第一表面的第二表面；

形成至少一个沟槽在所述衬底中，用以界定出有源区，所述沟槽从所述第一表面构成开口，并往所述第二表面方向延伸；

沉积衬垫层在所述沟槽的侧壁及底面上；

形成可流动式电介质在所述衬垫层的表面，所述可流动式电介质填充满所述沟槽；及

将形成有所述可流动式电介质的所述半导体衬底送入反应室，阶梯式升温固化所述可流动式电介质，所述阶梯式升温使用的固化温度至少包含梯状递增的两种固化温度，使得在所述沟槽中的所述可流动式电介质的90wt％以上反应为氧化物隔离体。

2.根据权利要求1所述的隔离结构的制造方法，其特征在于：所述阶梯式升温使用的固化温度范围是145～725℃，阶梯式升温固化所述可流动式电介质包括三个固化阶段：

第一固化阶段：将所述反应室的温度升至第一固化温度，在第一固化压力的含氧气氛下维持第一固化时间；

第二固化阶段：接着将所述反应室的温度升至第二固化温度，在第二固化压力的含氧气氛下维持第二固化时间；及

第三固化阶段：再将所述反应室的温度升至第三固化温度，在第三固化压力的含氧气氛下维持第三固化时间；

其中，所述第一固化温度、第二固化温度及第三固化温度依次递增。

3.根据权利要求2所述的隔离结构的制造方法，其特征在于：所述第一固化温度范围是285～315℃，所述第二固化温度范围是385～415℃，所述第三固化温度范围是675～725℃；所述第一固化压力范围是375～425mTorr，所述第二固化压力范围是375～425mTorr，所述第三固化压力范围是375～425mTorr；所述第一固化时间范围是15～25分钟，所述第二固化时间范围是25～35分钟，所述第三固化时间范围是50～70分钟。

4.根据权利要求2所述的隔离结构的制造方法，其特征在于：所述第一固化阶段、第二固化阶段及第三固化阶段的所述含氧气氛均包括氧气、臭氧及水蒸气中的至少一种，且每一固化阶段结束后均进行循环清除，将所述反应室内的气体排出。

5.根据权利要求4所述的隔离结构的制造方法，其特征在于：所述第一固化阶段及第二固化阶段的所述含氧气氛均包含氧气，所述第三固化阶段的所述含氧气氛包含水蒸汽。

6.根据权利要求2所述的隔离结构的制造方法，其特征在于：于所述第三固化阶段之后，还包括将沉积有所述可流动式电介质的所述半导体衬底在惰性气体气氛下进行退火的步骤。

7.根据权利要求6所述的隔离结构的制造方法，其特征在于：所述惰性气体包括氮气、氩气及氦气中的至少一种，退火温度范围是675℃～725℃，退火时间范围是25～35分钟，退火时所述反应室内压力范围是400mTorr～1大气压。

8.根据权利要求1所述的隔离结构的制造方法，其特征在于：所述沟槽的深宽比范围是14～18。

9.根据权利要求1至8任一项所述的隔离结构的制造方法，其特征在于：所述可流动式电介质的材料包含聚硅氮烷，所述可流动式电介质中包含Si-H键、Si-N键及N-H键，所述半导体衬底包括硅衬底，所述衬垫层的材料包括氧化硅及氮化硅中的至少一种，所述氧化物隔离体的材料包括氧化硅。

10.根据权利要求9所述的隔离结构的制造方法，其特征在于：固化步骤完成后，所述沟槽中残留的可流动式电介质中，未反应的Si-H键、Si-N键及N-H键的总数量占所述沟槽中的氧化物隔离体的Si-O键数量的2～5％。

11.根据权利要求1至8任一项所述的隔离结构的制造方法，其特征在于：固化步骤完成后，所述沟槽底部保留有0.001～10wt％的可流动式电介质未被固化。