[发明专利]深沟槽隔离结构的制备方法

说明书

本申请涉及半导体技术领域，公开了一种深沟槽隔离结构的制备方法，包括：提供一个衬底，且在所述衬底上刻蚀出若干个初沟槽，所述初沟槽以第一深度探入至所述衬底；在所述初沟槽上沉积多晶半导体材料，和/或非晶半导体材料的中间转换层，所述中间转换层覆盖所述初沟槽的侧壁和槽底；将所述中间转换层氧化为中间氧化层，且以所述中间氧化层作为硬掩膜刻蚀所述初沟槽，得到以第二深度探入至所述衬底的深沟槽；在所述深沟槽内填充隔离材料以形成隔离层。本申请在深沟槽隔离结构形成过程中，采用中间转换层消除半导体衬底表面的晶向差异，使得对应不同晶面的半导体衬底上的介质层厚度更为均匀，满足后续工艺对均匀性的需求。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，具体涉及一种深沟槽隔离结构的制备方法。

背景技术

在半导体制造工艺中，通常需要在晶圆上刻蚀形成沟槽，以制造应用于半导体器件结构的微米或纳米级别的槽体，通常将深度为3um以上的沟槽称为深沟槽，深沟槽隔离结构（Deep Trench Isolation, DTI）在现今的半导体技术中得到较为广泛的应用，深沟槽隔离结构具有良好的隔离性，可以使得各种器件例如模拟、数字和高压等集成在一起，而不会引起干扰，例如，深沟槽隔离结构可以隔绝不同操作电压的电子器件。

现有的深沟槽隔离结构通常在半导体衬底中形成沟槽，在相邻沟槽之间的衬底表面形成氧化层以作为介质层（Hard Mask），然后将沟槽底部打开，并在沟槽中填充深沟槽隔离材料，形成深沟槽隔离结构。然而，由于沟槽底面和侧壁具有不同晶向，不同晶向的半导体衬底表面原子密度不同，从而导致热氧化生长速率不同，进而造成氧化介质层厚度不同，进一步导致消耗的半导体衬底不同，且氧化介质层厚度越厚，所消耗的对应不同晶面的半导体衬底的厚度差异越大，这种情况需要改变。

发明内容

鉴于此，本申请提供一种深沟槽隔离结构的制备方法，以消除半导体衬底表面的晶向差异，保证对应不同晶面的半导体衬底上的介质层厚度均匀。

为实现以上目的，采用的技术方案为：

一种深沟槽隔离结构的制备方法，包括：

提供一个衬底，且在所述衬底上刻蚀出若干个初沟槽，所述初沟槽以第一深度探入至所述衬底；

在所述初沟槽上沉积多晶半导体材料，和/或非晶半导体材料的中间转换层，所述中间转换层覆盖所述初沟槽的侧壁和槽底；

将所述中间转换层氧化为中间氧化层，且以所述中间氧化层作为硬掩膜刻蚀所述初沟槽，得到以第二深度探入至所述衬底的深沟槽；

在所述深沟槽内填充隔离材料以形成隔离层。

本申请进一步设置为：在所述衬底上刻蚀出若干个初沟槽，具体包括：通过离子注入在所述衬底上扩散出掩埋层；在所述掩埋层上通过化学气相沉积生成外延层；在所述外延层上刻蚀出若干个所述初沟槽。

本申请进一步设置为：在所述外延层上刻蚀出若干个所述初沟槽，具体包括：在所述外延层上形成第一氧化层，且在所述第一氧化层上沉积氮化层；在所述氮化层上沉积第二氧化层，以所述第二氧化层为硬掩膜刻蚀出若干个所述初沟槽，所述初沟槽贯穿所述第二氧化层、所述氮化层、所述第一氧化层、所述外延层以及所述掩埋层，且以所述第一深度探入至所述衬底。

本申请进一步设置为：所述中间转换层覆盖所述第二氧化层，以及被所述初沟槽开口后的所述氮化层和所述第一氧化层的侧壁。

本申请进一步设置为：所述多晶半导体材料包括多晶硅、多晶硅锗或多晶碳化硅；所述非晶半导体材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或氧化钛。

本申请进一步设置为：将所述中间转换层氧化为中间氧化层，具体包括：在反应炉的预设条件下，通入氧气，和/或水汽至所述中间转换层，将所述中间转换层氧化为所述中间氧化层。

本申请进一步设置为：在所述深沟槽内填充隔离材料以形成隔离层之前，还包括：通过化学机械抛光依次去除所述中间氧化层以及所述第二氧化层，且暴露所述氮化层。