[实用新型]浅沟槽隔离结构有效

专利信息
申请号: 201821898014.X 申请日: 2018-11-19
公开(公告)号: CN208903993U 公开(公告)日: 2019-05-24
发明(设计)人: 不公告发明人 申请(专利权)人: 长鑫存储技术有限公司
主分类号: H01L21/762 分类号: H01L21/762
代理公司: 上海光华专利事务所(普通合伙) 31219 代理人: 罗泳文
地址: 230601 安徽省合肥市合肥*** 国省代码: 安徽;34
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摘要:
搜索关键词: 浅沟槽隔离结构 本实用新型 侧壁 侧壁保护层 隔离效果 衬底 蚀刻 底部连通 绝缘材料 热氧化层 热载流子 锥形结构 晶体管 漏电流 热氧化 减小 刻蚀 势垒 延伸 去除 填充 制作
【说明书】:

实用新型提供一种浅沟槽隔离结构及其制作方法,浅沟槽隔离结构包括:衬底,衬底中形成有第一沟槽以及与沟槽底部连通的第二沟槽,第二沟槽的顶部宽度大于沟槽的底部宽度;侧壁保护层,形成于沟槽的侧壁;以及绝缘材料,填充于第二沟槽以及第一沟槽中。本实用新型通过对第一沟槽的侧壁进行保护后进一步刻蚀出延伸沟槽,通过热氧化及去除热氧化层的方法,扩展了延伸沟槽的宽度,避免浅沟槽隔离结构出现锥形结构而影响蚀刻深度和沟槽宽度的问题,可有效增强浅沟槽隔离结构的隔离效果。本实用新型在浅沟槽隔离结构的侧壁增加侧壁保护层,可有效增加浅沟槽隔离结构的势垒,防止热载流子进入到沟槽内,减小漏电流的产生,提高晶体管之间的隔离效果。

技术领域

本实用新型属于半导体集成电路制造领域,特别是涉及一种浅沟槽隔离结构及其制作方法。

背景技术

随着半导体制造技术的飞速发展,半导体器件为了达到更快的运算速度、更大的信息存储量以及更多的功能,半导体芯片向更高集成度方向发展,即半导体器件的特征尺寸(CD,Critical Dimension)越小,而半导体芯片的集成度越高。目前,半导体集成电路通常包含有源区和位于有源区之间的隔离区,这些隔离区在制造有源器件之前形成。伴随着半导体工艺进入深亚微米时代,半导体器件的有源区隔离层已大多采用浅沟道隔离工艺(Shallow Trench Isolation,STI)来制作。

随着器件尺寸的减小,浅沟槽隔离结构10的宽度也减小,而对于存储器需要较深的隔离沟槽,会导致浅沟槽隔离结构10具有较高的深宽比,增加了蚀刻的难度。在蚀刻的过程中容易造成锥形结构101,严重影响STI的深度和底部的宽度,进而对器件的隔离效果产生不良影响,如图1所示。

如图2所示,晶体管通常包括源/漏区,栅氧层及栅极,相邻的两个晶体管由浅沟槽隔离结构10隔离,高度集成的半导体晶体管的热载流子(e-)通常具有高能量,他们很容易越过势垒进入或者越过浅沟槽隔离结构,从而可能导致相邻的晶体管之间产生漏电流,尤其是若浅沟槽隔离结构10存在锥形结构,漏电流的现象较为明显。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点,本实用新型的目的在于提供一种浅沟槽隔离结构及其制作方法,用于解决现有技术中浅沟槽隔离结构容易出现锥形结构而造成隔离效果不良的问题。

为实现上述目的及其他相关目的,本实用新型提供一种浅沟槽隔离结构的制作方法,所述制作方法包括:1)提供一衬底,对所述衬底进行第一刻蚀,以形成第一沟槽于所述衬底中;2)沉积保护材料于所述沟槽的侧壁及底部,并刻蚀去除所述第一沟槽底部的保护材料,以在所述第一沟槽的侧壁形成侧壁保护层;3)对所述第一沟槽的底部进行第二刻蚀,以形成连通所述第一沟槽底部的延伸延伸沟槽;4)热氧化所述延伸沟槽显露出的衬底,以形成热氧化层在所述延伸沟槽的底部及侧壁,所述热氧化层用于定义第二沟槽的轮廓;5)选择性刻蚀去除所述热氧化层,以扩展所述延伸沟槽的宽度形成所述第二沟槽;以及6)沉积绝缘材料于所述第二沟槽及所述第一沟槽中,以形成所述浅沟槽隔离结构。

可选地,步骤1)包括:1-1)采用化学缩小辅助分辨率提高光刻工艺或间距倍增工艺于所述衬底表面形成掩膜图形;1-2)采用干法刻蚀工艺刻蚀所述衬底,以在所述衬底中形成所述第一沟槽。

可选地,步骤1)所述第一沟槽的深度介于所述浅沟槽隔离结构的目标深度的1/2~4/5之间,其中,所述目标深度为所述第一沟槽与所述第二沟槽的深度总和。

可选地,步骤1)所述第一沟槽的底部宽度与顶部宽度之比不小于0.8:1,步骤5)扩展后的所述延第二沟槽的底部宽度与所述第一沟槽的顶部宽度之比不小于0.8:1。

可选地,步骤2)采用原子层沉积工艺沉积保护材料于所述第一沟槽的侧壁及底部,所述保护材料包括氮化硅及氮氧化硅中的一种或两种组成的复合层。

可选地,步骤3)所述第二刻蚀对所述衬底的刻蚀速率大于对所述侧壁保护层的刻蚀速率。

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