[发明专利]隔离沟槽薄膜填充结构、半导体存储器件及制备方法

权利要求书

1.一种隔离沟槽薄膜填充结构的制备方法，其特征在于，所述隔离沟槽薄膜填充结构的制备方法至少包括如下步骤：

提供一半导体衬底，所述半导体衬底的一上表面包含器件区及围绕所述器件区的周边区，所述半导体衬底上制备有多个在所述器件区的阵列沟槽及一在所述周边区的外围沟槽，所述外围沟槽的宽度大于所述阵列沟槽的单元宽度的两倍以上；

于所述半导体衬底的上表面上形成预制填充材料，所述预制填充材料更覆盖所述半导体衬底的上表面及所述外围沟槽的侧壁和底部，所述预制填充材料更填满所述阵列沟槽，用以界定多个有源区，所述预制填充材料在所述外围沟槽的开口端处形成有一缩口颈，所述缩口颈的开口孔径小于所述预制填充材料在所述外围沟槽中间位置的中间孔径；

预刻蚀所述预制填充材料，以去除所述预制填充材料的所述缩口颈；

于所述半导体衬底的所述上表面上形成高密度等离子体氧化物材料，所述高密度等离子体氧化物材料更覆盖所述预制填充材料，并且以无空洞的形态填充满所述外围沟槽；以及，

去除在所述半导体衬底上的所述高密度等离子体氧化物材料和所述预制填充材料，以得到位于所述外围沟槽内的高密度等离子体氧化物层和预制填充层。

2.根据权利要求1所述的隔离沟槽薄膜填充结构的制备方法，其特征在于，在预刻蚀所述预制填充材料的步骤中，包括：采用高密度等离子体刻蚀工艺刻蚀所述预制填充材料，同时保持刻蚀压力为10毫托～40毫托。

3.根据权利要求2所述的隔离沟槽薄膜填充结构的制备方法，其特征在于，在刻蚀所述预制填充材料时，控制高密度等离子体刻蚀工艺的刻蚀深度不至暴露所述外围沟槽的台阶拐角。

4.根据权利要求1所述的隔离沟槽薄膜填充结构的制备方法，其特征在于，在去除所述高密度等离子体氧化物层和所述预制填充层的步骤中，包括：

依次刻蚀所述高密度等离子体氧化物材料和所述预制填充材料，直至暴露所述半导体衬底的上表面，从而去除所述外围沟槽外的所述高密度等离子体氧化物材料和所述预制填充材料，所述高密度等离子体氧化物材料和所述预制填充材料的残留部分填充满所述外围沟槽，以得到所述高密度等离子体氧化物层和所述预制填充层，进而形成无空洞的隔离沟槽薄膜填充结构。

5.根据权利要求1所述的隔离沟槽薄膜填充结构的制备方法，其特征在于，在形成所述预制填充材料之前，所述隔离沟槽薄膜填充结构的制备方法还包括：

于所述半导体衬底上形成钝化层，所述钝化层覆盖所述半导体衬底的所述上表面。

6.根据权利要求1所述的隔离沟槽薄膜填充结构的制备方法，其特征在于，所述外围沟槽的深宽比为0.5:1～21:20，所述阵列沟槽的深宽比为10:1～20:1。

7.根据权利要求1所述的隔离沟槽薄膜填充结构的制备方法，其特征在于，所述预制填充材料采用高密度等离子体淀积工艺、等离子体增强淀积工艺、常压/低压化学气相淀积工艺、旋涂淀积工艺或者表面氧化工艺形成。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的隔离沟槽薄膜填充结构的制备方法，其特征在于，在预刻蚀所述预制填充材料的步骤中，在所述外围沟槽的台阶拐角处的预制填充层亦被切除。

9.一种隔离沟槽薄膜填充结构，其特征在于，所述隔离沟槽薄膜填充结构至少包括：

一半导体衬底，所述半导体衬底的一上表面包含器件区及围绕所述器件区的周边区，所述半导体衬底上制备有多个在所述器件区的阵列沟槽及一在所述周边区的外围沟槽，所述外围沟槽的宽度大于所述阵列沟槽的单元宽度的两倍以上；

预制填充层，覆盖所述外围沟槽的侧壁和底部，所述预制填充材料更填满所述阵列沟槽，用以界定多个有源区；以及，

高密度等离子体氧化物层，所述高密度等离子体氧化物层覆盖在所述外围沟槽内的所述预制填充层上并填充满所述外围沟槽；

其中，位于所述外围沟槽台阶拐角处的预制填充层厚度小于等于位于所述外围沟槽侧壁处的预制填充层厚度，从而避免所述高密度等离子体氧化物层与所述预制填充层之间存在空洞而造成后续形成的金属位线短路。

10.根据权利要求9所述的隔离沟槽薄膜填充结构，其特征在于，所述外围沟槽薄膜填充结构还包括钝化层，形成覆盖于所述半导体衬底的上表面，并且位于所述外围沟槽台阶拐角处的预制填充层厚度覆盖所述外围沟槽的台阶拐角。