本公开涉及半导体领域,特别是涉及一种半导体结构及其制备方法。
背景技术:
1、在诸如半导体存储器等半导体器件的制备过程中,常常需要在衬底中定义出有源区阵列,进而基于该有源区阵列继续制备相应的半导体器件。传统方法中通常需要利用光刻工艺形成定义有源区阵列图案的掩膜,然后基于该掩膜通过湿法刻蚀工艺对衬底进行图形化刻蚀以获得有源区阵列。
2、然而,随着半导体制程的持续减小,有源区之间的间距也变得越来越窄。如此,在使用湿法工艺制备间距较窄的有源区阵列时,常常会出现有源区倒塌桥接缺陷。例如,相邻两个有源区容易在刻蚀液产生的不平衡液体张力作用下而倒塌并接触在一起,从而引发半导体器件失效。
3、因此,如何减少或消除有源区桥接缺陷,是亟需解决的问题。
技术实现思路
1、基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种半导体结构及其制备方法,可以减少或消除有源区的桥接缺陷,从而确保半导体器件的生产良率及可靠性。
2、一方面,本公开实施例提供了一种半导体结构的制备方法,包括如下步骤。
3、提供衬底。
4、于衬底中形成平行间隔设置的多个第一沟槽;第一沟槽沿第一方向延伸。
5、形成填充第一沟槽的支撑结构。
6、于衬底上方形成掩膜结构。掩膜结构包括平行间隔设置的多个掩膜桥。掩膜桥沿第二方向延伸,第二方向和第一方向相交。相邻掩膜桥在衬底表面的正投影和对应的相邻支撑结构形成封闭图形,且相邻掩膜桥之间的间隔暴露出支撑结构的部分顶表面。
7、基于掩膜结构刻蚀衬底和支撑结构,形成第二沟槽。
8、去除保留的支撑结构,以使第一沟槽和第二沟槽相连通为隔离槽。
9、形成填充隔离槽的隔离结构,隔离结构在衬底中分隔出多个有源区。
10、在一些实施例中,于衬底上方形成掩膜结构,包括如下步骤。
11、在形成第一沟槽之前,在衬底上形成第一牺牲层;第一牺牲层中具有第一图案,且第一图案与第一沟槽采用同一图形化工艺形成。
12、在形成支撑结构之后,形成覆盖第一牺牲层及支撑结构的保形层,以及形成覆盖保形层的第二牺牲层。
13、图形化第二牺牲层、保形层和第一牺牲层,形成掩膜结构。
14、在一些实施例中,保形层的材料包括多晶硅。
15、在一些实施例中,形成填充第一沟槽的支撑结构,包括:形成填充第一沟槽并覆盖第一牺牲层的支撑材料层;回刻支撑材料层,以保留支撑材料层位于第一沟槽内的部分形成支撑结构。
16、在一些实施例中,在形成第一沟槽之后,在形成支撑结构之前,所述制备方法还包括:形成覆盖第一牺牲层及第一沟槽内壁的缓冲层。其中,支撑结构还位于缓冲层背离衬底的表面。保形层覆盖缓冲层。
17、掩膜结构还包括:与第二牺牲层、保形层、第一牺牲层同步图形化后位于第一牺牲层表面的缓冲层。
18、在一些实施例中,缓冲层的材料与隔离结构的材料相同。
19、在一些实施例中,支撑结构的材料包括氮化物;缓冲层的材料包括氧化物。
20、在一些实施例中,形成覆盖保形层的第二牺牲层,包括:于保形层的上表面沉积牺牲材料层;平坦化牺牲材料层的上表面,形成第二牺牲层。
21、在一些实施例中,第一牺牲层和第二牺牲层的材料均包括氧化物。
22、在一些实施例中,图形化第二牺牲层、保形层和第一牺牲层,形成所述掩膜结构,包括如下步骤。
23、于第二牺牲层上形成具有掩膜图案的硬掩膜层。
24、基于掩膜图案刻蚀第二牺牲层、保形层和第一牺牲层,形成掩膜结构。
25、在一些实施例中,硬掩膜层的厚度大于掩膜结构的高度和有源区的高度之和。
26、在一些实施例中,封闭图形内的衬底及相邻掩膜桥之间间隔暴露出的支撑结构采用干法刻蚀工艺刻蚀,形成所述第二沟槽;形成第二沟槽之后保留的支撑结构采用湿法刻蚀工艺去除。
27、在一些实施例中,形成填充隔离槽的隔离结构,包括:形成填充隔离槽且覆盖掩膜结构的隔离材料层;研磨隔离材料层至暴露出衬底的上表面,形成隔离结构。
28、在一些实施例中,第一沟槽的深度大于第二沟槽的深度。
29、另一方面,本公开实施例提供了一种半导体结构,可以采用上述一些实施例中半导体的制备方法制备获得。所述半导体结构包括:衬底和隔离结构。衬底具有隔离槽。隔离槽包括:沿第一方向延伸的第一沟槽,以及与第一沟槽相连通且沿第二方向延伸的第二沟槽;其中,第二方向与第一方向相交。隔离结构填充于隔离槽并在衬底内分隔出多个有源区;其中,有源区在衬底表面的正投影形状包括平行四边形。
30、在一些实施例中,所述半导体结构还包括:缓冲层。缓冲层设置于有源区沿第一方向延伸的侧壁上。
31、本公开实施例可以/至少具有以下优点:
32、本公开实施例中,先于衬底中形成第一沟槽并填充第一沟槽形成支撑结构后,可以在衬底上形成掩膜结构。由于第一沟槽沿第一方向延伸,掩膜结构包括多个沿着第二方向延伸的掩膜桥,且第一方向和第二方向相交,因此相邻掩膜桥在衬底表面的正投影和对应的相邻支撑结构形成封闭图形,且相邻掩膜桥之间的间隔暴露出支撑结构的部分顶表面。在此基础上,基于掩膜结构刻蚀衬底和支撑结构,可以形成第二沟槽,以确保在去除支撑结构之后使得第一沟槽和第二沟槽相连通为隔离槽。如此,形成填充隔离槽的隔离结构,便可以获得具有多个有源区的衬底。
33、本公开实施例中,在刻蚀形成第二沟槽后,已同步于衬底中形成了有源区。由于在刻蚀形成第二沟槽的过程中,填充第一沟槽的支撑结构尚未被去除且可以与上方的掩膜桥相连接而形成网状结构。因此,利用支撑结构和掩膜结构对有源区的支撑作用,可以有效避免有源区因其两侧受力不平衡而出现倒塌桥接的问题。从而可以减少或消除有源区的桥接缺陷,以确保半导体器件的生产良率及可靠性。
1.一种半导体结构的制备方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的半导体结构的制备方法,其特征在于,所述于所述衬底上方形成掩膜结构,包括:
3.根据权利要求2所述的半导体结构的制备方法,其特征在于,所述保形层的材料包括多晶硅。
4.根据权利要求2所述的半导体结构的制备方法,其特征在于,所述形成填充所述第一沟槽的支撑结构,包括:
5.根据权利要求2所述的半导体结构的制备方法,其特征在于,在形成所述第一沟槽之后,在形成所述支撑结构之前,所述制备方法还包括:
6.根据权利要求5所述的半导体结构的制备方法,其特征在于,所述缓冲层的材料与所述隔离结构的材料相同。
7.根据权利要求5所述的半导体结构的制备方法,其特征在于,所述支撑结构的材料包括氮化物;所述缓冲层的材料包括氧化物。
8.根据权利要求2所述的半导体结构的制备方法,其特征在于,所述形成覆盖所述保形层的第二牺牲层,包括:
9.根据权利要求2所述的半导体结构的制备方法,其特征在于,所述第一牺牲层和所述第二牺牲层的材料均包括氧化物。
10.根据权利要求2所述的半导体结构的制备方法,其特征在于,所述图形化所述第二牺牲层、所述保形层和所述第一牺牲层,形成所掩膜结构,包括:
11.根据权利要求10所述的半导体结构的制备方法,其特征在于,所述硬掩膜层的厚度大于所述掩膜结构的高度和所述有源区的高度之和。
12.根据权利要求1所述的半导体结构的制备方法,其特征在于,所述封闭图形内的所述衬底及相邻所述掩膜桥之间间隔暴露出的所述支撑结构采用干法刻蚀工艺刻蚀,形成所述第二沟槽;
13.根据权利要求1所述的半导体结构的制备方法,其特征在于,所述形成填充所述隔离槽的隔离结构,包括:
14.根据权利要求1~13中任一项所述的半导体结构的制备方法,其特征在于,所述第一沟槽的深度大于所述第二沟槽的深度。
15.一种半导体结构,其特征在于,包括: