[发明专利]浅沟槽隔离结构、半导体器件及其制造方法

权利要求书

1.一种浅沟槽隔离结构的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供半导体衬底，在所述半导体衬底表面上依次形成垫氧化层和硬掩膜层，并依次刻蚀所述硬掩膜层、垫氧化层和一定厚度的半导体衬底，以在所述半导体衬底中形成浅沟槽；

在所述浅沟槽的侧壁和底壁上形成衬氧化层；

形成填充所述浅沟槽部分深度并暴露出所述部分深度上方的衬氧化层侧壁的第一隔离材料层；

对所述暴露出的衬氧化层进行介质促生长处理，并采用热生长工艺在所述浅沟槽中形成覆盖在所述暴露出的衬氧化层侧壁上的衬介质层，所述介质促生长处理能够增加所述第一隔离材料层上方的浅沟槽侧壁的衬介质层的生长速率，并修复所述半导体衬底顶部表面上的损伤，且所述衬介质层使得所述第一隔离材料层上方的浅沟槽侧壁变厚；

形成填满所述浅沟槽的第二隔离材料层，所述第二隔离材料层覆盖所述衬介质层和第一隔离材料层，且所述第二隔离材料层在所述垫氧化层以下的浅沟槽中的填充相对向内收缩；

依次去除所述半导体衬底上的所述硬掩膜层和垫氧化层，并同时去除所述衬介质层顶部的部分第二隔离材料层，以使得剩余的第二隔离材料层形成西格玛侧面。

2.如权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的制造方法，其特征在于，形成填充所述浅沟槽部分深度并暴露出所述部分深度上方的衬氧化层侧壁的第一隔离材料层的步骤包括：

在所述硬掩膜层和浅沟槽表面上沉积第一隔离材料层，直至第一隔离材料层填满所述浅沟槽；

平坦化所述第一隔离材料层至暴露出硬掩膜层；

回刻蚀所述浅沟槽中的第一隔离材料层至一定深度。

3.如权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的制造方法，其特征在于，所述衬介质层的材质包括氧化层、氮化层和氮氧化层中的至少一种。

4.如权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的制造方法，其特征在于，所述介质促生长处理的工艺包括离子注入和表面处理中的至少一种，所述介质促生长处理向所述暴露出的衬氧化层引入包括氟、氧和硅中至少一种。

5.如权利要求4所述的浅沟槽隔离结构的制造方法，其特征在于，采用倾斜离子注入法对所述暴露出的衬氧化层进行介质促生长处理。

6.如权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的制造方法，其特征在于，所述热生长工艺包括原位蒸汽产生工艺、快速热氧化工艺、快速热氮化工艺和快速热氧氮化工艺中的至少一种。

7.如权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的制造方法，其特征在于，形成填满所述浅沟槽的第二隔离材料层的步骤包括：

在所述第一隔离材料层、硬掩膜层和衬介质层的表面上沉积第二隔离材料层，直至第二隔离材料层填满所述浅沟槽；

平坦化所述第二隔离材料层至暴露出硬掩膜层。

8.如权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的制造方法，其特征在于，所述第一隔离材料层和所述第二隔离材料层的材料均为二氧化硅。

9.如权利要求1所述的浅沟槽隔离结构的制造方法，其特征在于，依次去除硬掩膜层和垫氧化层的工艺包括湿法腐蚀。

10.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的浅沟槽隔离结构的制造方法。

11.一种采用权利要求1～9中任一项所述的浅沟槽隔离结构的制造方法形成的浅沟槽隔离结构，其特征在于，包括：衬氧化层、衬介质层、第一隔离材料层以及第二隔离材料层；所述第一隔离材料层和第二隔离材料层连续填充在一半导体衬底的浅沟槽中，所述衬氧化层位于所述第一隔离材料层和第二隔离材料层与所述浅沟槽侧壁之间，所述衬介质层位于所述第一隔离材料层上方并位于所述第二隔离材料层和所述衬氧化层之间。

12.如权利要求11所述的浅沟槽隔离结构，其特征在于，所述第一隔离材料层和所述第二隔离材料层的材料均为二氧化硅。