具有超高深宽比的深沟槽隔离结构的制作方法技术

本申请提供一种具有超高深宽比的深沟槽隔离结构的制作方法，包括：提供一衬底，衬底上依次形成有第一介质层、第一氮化硅层、第二介质层、第二氮化硅层和第三介质层，其中，第一氮化硅层、第一介质层和衬底中形成有浅沟槽隔离结构；刻蚀第三介质层、第二氮化硅层、第二介质层、浅沟槽隔离结构和衬底以形成深沟槽隔离结构的沟槽；在沟槽的内壁上形成衬氧化层；在沟槽中沉积第一高密度等离子体膜层；在沟槽中沉积高深宽比工艺膜层，以形成气隙；在沟槽中沉积第二高密度等离子体膜层。根据本申请，确保深沟槽隔离结构中形成的气隙的侧壁和深沟槽隔离结构的侧壁之间有足够大的距离的同时尽可能的压低气隙的高度，最大限度的提高器件的隔离电压。隔离电压。

【技术实现步骤摘要】
具有超高深宽比的深沟槽隔离结构的制作方法


[0001]本申请涉及半导体
，具体涉及一种具有超高深宽比的深沟槽隔离结构的制作方法。

技术介绍

[0002]为了实现高密度逻辑电路与大功率定制电路间的整合，芯片中的高电压区域和低电压区域之间需要合适的隔离，现有技术通过多层外延的堆叠并引入深沟槽隔离(Deep Trench Isolatio，简称DTI)工艺来实现这种隔离。由于深沟槽隔离结构是沿衬底的厚度方向延长来提高隔离性能，因此，深沟槽隔离结构的宽度可以被进一步减小，从而有利于节省芯片面积还可以提升隔离两端所承受的电压差。
[0003]对于深宽比超过10:1的深沟槽隔离结构，现有技术通常采用单晶硅或多晶硅来填充其沟槽，但通常对于大尺寸微米级别的深沟槽隔离结构，单晶硅或多晶硅填充沟槽的速度慢，严重影响产能，同时单晶硅或多晶硅不如氧化物隔离能力强。
[0004]如果采用氧化物填充深宽比超过10:1的深沟槽隔离结构的沟槽，在未填满沟槽的情况下，顶部封口导致已填充的氧化物中形成气隙，该气隙需要满足特定的条件才不会对深沟槽隔离结构的隔离性能产生影响。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种具有超高深宽比的深沟槽隔离结构的制作方法，用于解决现有技术中采用氧化物、单晶硅或多晶硅填充该深沟槽隔离结构的沟槽达不到预期隔离效果或者影响芯片产能的问题。
[0006]为实现上述目的及其它相关目的，本申请提供一种具有超高深宽比的深沟槽隔离结构的制作方法，包括：<br/>[0007]提供一衬底，衬底上依次形成有第一介质层、第一氮化硅层、第二介质层、第二氮化硅层和第三介质层，其中，第一氮化硅层、第一介质层和衬底中形成有浅沟槽隔离结构；
[0008]刻蚀第三介质层、第二氮化硅层、第二介质层、浅沟槽隔离结构和衬底以形成深沟槽隔离结构的沟槽；
[0009]在沟槽的内壁上形成衬氧化层；
[0010]在沟槽中沉积第一高密度等离子体膜层；
[0011]在沟槽中沉积高深宽比工艺膜层，以形成气隙；
[0012]在沟槽中沉积第二高密度等离子体膜层。
[0013]优选的，采用具有低淀积刻蚀比的高密度等离子体沉积工艺在沟槽中沉积第一高密度等离子体膜层。
[0014]优选的，具有低淀积刻蚀比的高密度等离子体沉积工艺采用氧气/氦气为主导气体。
[0015]优选的，淀积刻蚀比为2.5
‑
3.5。
[0016]优选的，采用次大气压化学气相沉积工艺在沟槽中沉积高深宽比工艺膜层。
[0017]优选的，次大气压化学气相沉积工艺的反应温度为500℃
‑
600℃，反应压力为500Torr
‑
700Torr。
[0018]优选的，气隙的顶部与浅沟槽隔离结构的底部之间的垂直距离大于0.9微米。
[0019]优选的，气隙的侧壁与深沟槽隔离结构的侧壁之间的垂直距离大于0.5微米。
[0020]优选的，采用高密度等离子体沉积工艺在沟槽中沉积第二高密度等离子体膜层。
[0021]优选的，在沟槽中沉积第二高密度等离子体膜层之前，还包括实施一高温热退火的步骤。
[0022]优选的，高温热退火的温度为1000℃
‑
1100℃，持续时间为25min
‑
35min。
[0023]优选的，在沟槽中沉积第二高密度等离子体膜层之后，还包括实施一平坦化的步骤，以使第一氮化硅层的表面与深沟槽隔离结构的表面平齐。
[0024]优选的，采用化学机械研磨工艺实施该平坦化。
[0025]如上所述，本申请提供的具有超高深宽比的深沟槽隔离结构的制作方法，具有以下有益效果：确保深沟槽隔离结构中形成的气隙的侧壁和深沟槽隔离结构的侧壁之间有足够大的距离的同时尽可能的压低气隙的高度，最大限度的提高器件的隔离电压。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
[0027]图1显示为本申请实施例提供的具有超高深宽比的深沟槽隔离结构的制作方法的流程图；
[0028]图2显示为本申请实施例提供的具有超高深宽比的深沟槽隔离结构的制作方法中，步骤S1完成后形成的器件剖面结构示意图；
[0029]图3显示为本申请实施例提供的具有超高深宽比的深沟槽隔离结构的制作方法中，步骤S2完成后形成的器件剖面结构示意图；
[0030]图4显示为本申请实施例提供的具有超高深宽比的深沟槽隔离结构的制作方法中，步骤S3完成后形成的器件剖面结构示意图；
[0031]图5显示为本申请实施例提供的具有超高深宽比的深沟槽隔离结构的制作方法中，步骤S4完成后形成的器件剖面结构示意图；
[0032]图6显示为本申请实施例提供的具有超高深宽比的深沟槽隔离结构的制作方法中，步骤S5完成后形成的器件剖面结构示意图；
[0033]图7显示为本申请实施例提供的具有超高深宽比的深沟槽隔离结构的制作方法中，步骤S6完成后形成的器件剖面结构示意图；
[0034]图8显示为采用本申请提供的具有超高深宽比的深沟槽隔离结构的制作方法在一实施例中制作的深沟槽隔离结构中形成的气隙的示意图。
具体实施方式
[0035]以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其它优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。
[0036]下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
[0037]在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0038]在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有超高深宽比的深沟槽隔离结构的制作方法，其特征在于，所述方法包括：提供一衬底，所述衬底上依次形成有第一介质层、第一氮化硅层、第二介质层、第二氮化硅层和第三介质层，其中，所述第一氮化硅层、所述第一介质层和所述衬底中形成有浅沟槽隔离结构；刻蚀所述第三介质层、所述第二氮化硅层、所述第二介质层、所述浅沟槽隔离结构和所述衬底以形成所述深沟槽隔离结构的沟槽；在所述沟槽的内壁上形成衬氧化层；在所述沟槽中沉积第一高密度等离子体膜层；在所述沟槽中沉积高深宽比工艺膜层，以形成气隙；在所述沟槽中沉积第二高密度等离子体膜层。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用具有低淀积刻蚀比的高密度等离子体沉积工艺在所述沟槽中沉积所述第一高密度等离子体膜层。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述具有低淀积刻蚀比的高密度等离子体沉积工艺采用氧气/氦气为主导气体。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述淀积刻蚀比为2.5
‑
3.5。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用次大气压化学气相沉积工艺在所述沟槽中沉积所述高深宽比工艺膜层。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述次大气压化学气相沉积工艺...

【专利技术属性】
技术研发人员：李琳，谈娟，王妍，管毓崧，唐阿鑫，李宗旭，梁金娥，张守龙，
申请(专利权)人：华虹半导体无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：