一种半导体结构及其制造方法与流程

    技术2025-04-28  32


    本申请涉及半导体,特别是涉及一种半导体结构及其制造方法。


    背景技术:

    1、在半导体技术领域中,浅沟槽隔离(shallow trench isolation,简称sti)结构利用填充层(例如第一氧化物层)填充sti沟槽,以在半导体器件的有源区之间形成隔离,利用sti隔离工艺可以有效改善半导体器件中的寄生场效应晶体管和闩锁效应等问题。

    2、然而,随着半导体器件的特征尺寸不断缩小,浅沟槽隔离结构中sti沟槽的深宽比以及沟槽侧壁与衬底上表面之间的夹角也不断增大。这些因素增加了sti 沟槽的填孔难度,导致sti沟槽容易产生缝隙或者孔洞等缺陷,从而对半导体器件的性能造成不良影响,严重时甚至会引起半导体器件失效。


    技术实现思路

    1、基于此,本申请实施例提供了一种半导体结构及其制造方法,以有效提升沟槽填孔能力,从而减少半导体结构的缺陷。

    2、为了实现上述目的,一方面,本申请一些实施例提供了一种半导体结构及其制造方法。该制造方法包括:提供衬底;衬底包括至少一个沟槽;形成位于沟槽的底部的第一衬垫层以及位于沟槽的侧壁的第二衬垫层;形成覆盖第一衬垫层和第二衬垫层并填充沟槽的填充层;其中,第一衬垫层的硅离子含量大于第二衬垫层的硅离子含量;填充层在第一衬垫层上的沉积速率大于其在第二衬垫层上的沉积速率。

    3、在一些实施例中,形成位于沟槽的底部的第一衬垫层以及位于沟槽的侧壁的第二衬垫层,包括:于沟槽的底部及侧壁形成第一氧化物层;形成覆盖第一氧化物层的氮化硅层;形成覆盖氮化硅层的第二氧化物层;刻蚀第二氧化物层,以去除位于沟槽的底部的第二氧化物层;使保留于沟槽的底部的第一氧化物层和氮化硅层对应构成第一衬垫层,使保留于沟槽的侧壁的第一氧化物层、氮化硅层和第二氧化物层对应构成第二衬垫层。

    4、在一些实施例中,于刻蚀第二氧化物层,以去除位于沟槽的底部的第二氧化物层之后,制造方法还包括:对氮化硅层进行掺杂;其中,掺杂元素包括硅元素;填充层在第二衬垫层上的沉积速率关联于氮化硅层的掺杂浓度。

    5、在一些实施例中,氮化硅层中掺杂元素的掺杂浓度的取值范围包括:10at%~20at%。

    6、在一些实施例中,第一氧化物层和第二氧化物层的形成工艺不同;第一氧化物层的致密性大于第二氧化物层的致密性。

    7、另一方面,本公开还根据一些实施例提供了一种半导体结构;该半导体结构包括衬底、第一衬垫层、第二衬垫层和填充层;衬底包括至少一个沟槽;第一衬垫层位于沟槽的底部;第二衬垫层位于沟槽的侧壁;填充层覆盖第一衬垫层和第二衬垫层并填充沟槽;其中,第一衬垫层的硅离子含量大于第二衬垫层的硅离子含量。

    8、在一些实施例中,半导体结构包括第一氧化物层、氮化硅层和第二氧化物;第一氧化物层位于沟槽的底部及侧壁;氮化硅层位于第一氧化物层的底部及侧壁;第二氧化物层位于氮化硅层的侧壁;其中,第一衬垫层包括位于沟槽的底部的第一氧化物层和氮化硅层;第二衬垫层包括位于沟槽的侧壁的第一氧化物层、氮化硅层和第二氧化物层。

    9、在一些实施例中,氮化硅层包括掺杂氮化硅层;其中,掺杂元素包括硅元素;填充层在第一衬垫层上的沉积速率关联于氮化硅层的掺杂浓度。

    10、在一些实施例中,氮化硅层的厚度与第一氧化物层的厚度的比例范围包括1:3~3:1。

    11、在一些实施例中,第二氧化物层的厚度与第一氧化物层的厚度的比例范围包括1:4~4:1。

    12、本申请实施例可以/至少具有以下优点:

    13、本申请实施例中,通过形成位于沟槽的底部的第一衬垫层以及位于沟槽的侧壁的第二衬垫层,其中第一衬垫层的硅离子含量大于第二衬垫层的硅离子含量;由于填充层的沉积速率与被沉积层的硅离子含量呈正相关,使得填充层在第一衬垫层上的沉积速率大于其在第二衬垫层上的沉积速率。如此,利用填充层在不同硅离子含量的不同层结构上的沉积速率差异,通过使位于沟槽的不同位置(例如为沟槽的底部及侧壁)的第一衬垫层和第二衬垫层中的硅离子含量产生差异,以使得填充层在第一衬垫层上的沉积速率和其在第二衬垫层上的沉积速率之间产生差异,使得填充层垂直沟槽底部方向上的沉积速率大于垂直沟槽侧壁方向上的沉积速率,从而提高了填充层的纵向沉积速率,有效提高了沟槽的填孔能力,进而有效改善了半导体结构中的缺陷问题,提高了半导体结构的性能稳定性。

    14、本申请的一个或多个实施例的细节在下面的附图和描述中提出。本申请的其他特征、目的和优点将从说明书、附图以及权利要求书变得明显。



    技术特征:

    1.一种半导体结构的制造方法,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造方法,其特征在于,所述形成位于所述沟槽的底部的第一衬垫层以及位于所述沟槽的侧壁的第二衬垫层,包括:

    3.根据权利要求2所述的半导体结构的制造方法,其特征在于,于所述刻蚀所述第二氧化物层,以去除位于所述沟槽的底部的所述第二氧化物层之后,所述制造方法还包括:

    4.根据权利要求3所述的半导体结构的制造方法,其特征在于,所述氮化硅层中所述掺杂元素的掺杂浓度的取值范围包括:10at%~20at%。

    5.根据权利要求3所述的半导体结构的制造方法,其特征在于,所述第一氧化物层和所述第二氧化物层的形成工艺不同;所述第一氧化物层的致密性大于所述第二氧化物层的致密性。

    6.一种半导体结构,其特征在于,包括:

    7.根据权利要求6所述的半导体结构,其特征在于,所述半导体结构包括:

    8.根据权利要求7所述的半导体结构,其特征在于,所述氮化硅层包括掺杂氮化硅层;其中,掺杂元素包括硅元素;所述填充层在所述第一衬垫层上的沉积速率关联于所述氮化硅层的掺杂浓度。

    9.根据权利要求8所述的半导体结构,其特征在于,所述氮化硅层的厚度与所述第一氧化物层的厚度的比例范围包括1:3~3:1。

    10.根据权利要求8所述的半导体结构,其特征在于,所述第二氧化物层的厚度与所述第一氧化物层的厚度的比例范围包括1:4~4:1。


    技术总结
    本申请涉及一种半导体结构及其制造方法;该半导体结构的制造方法包括:提供衬底;衬底包括至少一个沟槽;形成位于沟槽底部的第一衬垫层以及位于沟槽侧壁的第二衬垫层;形成覆盖第一衬垫层和第二衬垫层并填充沟槽的填充层;其中,第一衬垫层的硅离子含量大于第二衬垫层的硅离子含量;填充层在第一衬垫层上的沉积速率大于其在第二衬垫层上的沉积速率。本申请有利于提升沟槽填孔能力,从而减少半导体结构的缺陷。

    技术研发人员:张强强,闫晓晖,丁丽真,沈文杰
    受保护的技术使用者:上海积塔半导体有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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