半导体结构的制作方法及半导体结构与流程

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种半导体结构的制作方法及半导体结构。

背景技术：

随着集成电路高集成度和高性能需求的逐渐增加，半导体技术向着更小的特征尺寸的技术节点发展。目前，在半导体的制造技术中，经常需要进行沟槽填充，来完成半导体结构以及整个器件结构的制备。

在现有的半导体加工领域中，经常会遇到沟槽的填充问题。现有的填充技术，不论是化学淀积还是用材料生长的方法进行填充，遇到深宽比大的沟槽，在填充时都会遇到填充提前封口的现象而产生空洞缺陷，导致器件的电性能和可靠性受到影响。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种半导体结构的制作方法及半导体结构，以解决半导体器件的沟槽填充时容易出现提前封口现象而导致产生空洞缺陷的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种半导体结构的制作方法，包括：

提供一半导体衬底，所述半导体衬底具有沟槽；

形成第一氧化硅层，所述第一氧化硅层覆盖所述沟槽底部和侧壁；

形成生长控制层，所述生长控制层覆盖所述第一氧化硅层；

刻蚀去除部分所述生长控制层，以暴露出位于所述沟槽底部的所述第一氧化硅层；

形成第二氧化硅层，所述第二氧化硅层覆盖位于所述沟槽侧壁上的所述生长控制层的表面和暴露出的所述第一氧化硅层的表面，且填满所述沟槽。

可选的，在所述的半导体结构的制作方法中，所述生长控制层的材料为氮氧化硅或者碳氧化硅。

可选的，在所述的半导体结构的制作方法中，形成的所述生长控制层的厚度不超过

可选的，在所述的半导体结构的制作方法中，所述生长控制层采用原子层沉积工艺制成。

可选的，在所述的半导体结构的制作方法中，采用干法刻蚀去掉部分所述生长控制层。

可选的，在所述的半导体结构的制作方法中，所述第一氧化硅层采用原位蒸汽生成工艺或热化学气相沉积工艺生成。

可选的，在所述的半导体结构的制作方法中，所述第一氧化硅层的厚度为

本发明还提供一种半导体结构，包括：

半导体衬底，所述半导体衬底内具有沟槽；

第一氧化硅层，所述第一氧化硅层覆盖所述沟槽底部和侧壁；

生长控制层，所述生长控制层覆盖位于所述沟槽侧壁上的所述第一氧化硅层的表面；

第二氧化硅层，所述第二氧化硅层覆盖位于所述沟槽侧壁上的所述生长控制层的表面和位于所述沟槽底部的所述第一氧化硅层的表面，且填满所述沟槽。

可选的，在所述的半导体结构中，所述生长控制层的材料为氮氧化硅或者碳氧化硅。

可选的，在所述的半导体结构中，所述生长控制层的厚度不超过

在本发明提供的半导体结构的制作方法及半导体结构中，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底内具有沟槽；形成第一氧化硅层，所述第一氧化硅层覆盖所述沟槽底部和侧壁；形成生长控制层，所述生长控制层覆盖所述第一氧化硅层；刻蚀去除部分所述生长控制层，以暴露出位于所述沟槽底部的所述第一氧化硅层；在位于所述沟槽侧壁上的所述生长控制层的表面和暴露出的所述第一氧化硅层的表面形成第二氧化硅层，所述第二氧化硅层将所述沟槽填满。在形成所述第二氧化硅层以填充所述沟槽时，由于所述第二氧化硅在所述第一氧化硅层上的生长速率大于在所述生长控制层的生长速率，故所述沟槽底部的所述第二氧化硅的生长速率大于所述沟槽侧壁的所述第一氧化硅的生长速率，因此，可以避免因位于沟槽侧壁的所述第二氧化硅层生长过快而导致出现提前封口的现象，进而可以避免产生空洞缺陷。

附图说明

图1为本发明实施例提供的半导体结构的制作方法的流程图；

图2～7为本发明实施例的半导体结构的制作方法各步骤所对应的结构剖面示意面；

其中，各附图标记说明如下：

11-半导体衬底；101沟槽；12-第一氧化硅层；13-生长控制层；14-第二氧化硅层。

具体实施方式

如前文所述，在现有的沟槽填充技术中，经常会遇到填充提前封口的现象而产生空洞缺陷，这主要是因为：在进行沟槽填充时，一般会涉及到反应气体，而沟槽顶部最先接触到反应气体，加之整个沟槽底部及侧壁的晶圆表面捕捉反应气体的速率等因素的影响，使得沟槽顶部、沟槽侧壁以及沟槽底部的沉积速率依次减小。当沟槽顶部沉积速率较快时，尤其对于高深宽比的沟槽来说，容易产生封口现象。

有鉴于此，本发明旨在通过改变沟槽填充材料在沟槽底部和侧壁的生长速率来避免封口现象的产生。

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的半导体结构的制作方法及半导体结构作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

如图1所示，本发明实施例提供的半导体结构的制作方法包括：

步骤s11，提供一半导体衬底，所述半导体衬底内具有沟槽；

步骤s12，形成第一氧化硅层，所述第一氧化硅层覆盖所述沟槽底部和侧壁；

步骤s13，形成生长控制层，所述生长控制层覆盖所述第一氧化硅层；

步骤s14，刻蚀去除部分所述生长控制层，以暴露出位于所述沟槽底部的所述第一氧化硅层；

步骤s15，形成第二氧化硅层，所述第二氧化硅层覆盖位于所述沟槽侧壁上的所述生长控制层的表面和暴露出的所述第一氧化硅层的表面，且填满所述沟槽。

与现有技术相比，形成所述第二氧化硅层以填充所述沟槽时，由于氧化硅在所述第一氧化硅层上的生长速率大于在所述生长控制层的生长速率，故所述沟槽底部的氧化硅的生长速率大于所述沟槽侧壁的氧化硅的生长速率，因此，可以避免因位于沟槽侧壁的氧化硅生长过快而导致出现提前封口的现象，进而可以避免产生空洞缺陷。

以下结合附图2～5对本发明实施例提供的半导体结构制作方法进行详细描述。

首先，执行步骤s11，请参考图2，提供一半导体衬底11，所述半导体衬底具有沟槽101。

所述半导体衬底11可是以单晶硅或者多晶硅，也可以是硅、锗、锗化硅、砷化镓等半导体材料，还可以是复合结构如绝缘体上硅。本领域的技术人员可以根据半导体衬底11上形成的半导体器件选择所述半导体衬底11的类型，因此所述半导体衬底11的类型不应限制本发明的保护范围。所述沟槽101作为隔离结构，为沟槽101两侧的有源区提供隔离，所述沟槽101两侧的有源区上可以形成mos晶体管或鳍式场效应晶体管等半导体器件。

所述半导体衬底11中形成所述沟槽101的工艺可为干法刻蚀或湿法刻蚀工艺。在通过刻蚀工艺形成所述沟槽101时，可先在所述半导体衬底11上依次形成垫氧化物层以及垫氮化物层作为牺牲层来对所述半导体衬底11进行保护，而后再执行刻蚀工艺以形成沟槽101。

另外，所述沟槽101可以具有垂直的侧壁，也可以具有倾斜的侧壁，当所述沟槽101采用倾斜的侧壁，使得沟槽101以上大下小的开口呈现时，有助于提高沟槽101填充质量，同时避免尖锐的沟槽101角部所引起的边缘漏电现象。本发明实施例的所述半导体结构的制作方法，对于所述沟槽101的形式不作具体限制，但，特别地，当沟槽101采用垂直的侧壁且具有高深宽比时，采用本发明实施例提供的所述半导体结构的制作方法形成的半导体结构，其对于空洞缺陷，改善效果尤其显著。

其次，执行步骤s12，请参考图3，形成第一氧化硅层12，所述第一氧化硅层12覆盖所述沟槽101底部和侧壁。所述第一氧化硅层12的材料具体可为二氧化硅。

所述第一氧化硅层12可采用原位蒸汽生成(issg，insitusteamgeneration)工艺或热化学气相沉积(tcvd，thermalcvd)工艺生成。形成的所述第一氧化硅层12的厚度为例如可为或等。形成的所述第一氧化硅层12可修复沟槽101内的衬底晶格缺陷以及改善沟槽101内衬底表面压力，还可以对沟槽101内的衬底表面起到保护的作用，防止后续填充工艺伤害衬底。

接着，执行步骤s13，请参考图4，形成生长控制层13，所述生长控制层13覆盖所述第一氧化硅层12。

其中，所述生长控制层13的材料可为氮氧化硅或者碳氧化硅，氮氧化硅/碳氧化硅相对二氧化硅，具有良好的刻蚀选择比，通常可以高达6：1，因此，后续进行刻蚀工艺时，还可起到刻蚀阻挡层的作用。

另外，优选形成的所述生长控制层13的厚度不超过例如可为或等。进一步的，本实施例中，所述生长控制层13优选采用原子层沉积工艺(ald，atomiclayerdeposition)工艺或者炉管工艺制成，采用ald工艺和炉管工艺形成所述生长控制层13时，成膜质量好，特别的，采用ald工艺可以精确控制薄膜的厚度，保形性好。

再接着，执行步骤s14，请参考图5，刻蚀去除部分所述生长控制层13，以暴露出位于所述沟槽101底部的所述第一氧化硅层12。

本步骤中，可采用干法刻蚀去掉部分所述生长控制层13，当所述生长控制层13的材料选择为氮氧化硅或者碳氧化硅时，进行刻蚀的主要气体可为cf4，还可包括o2/co/ar/chf3中的一个或几个。

最后，执行步骤s15，请参考图6，形成第二氧化硅层14，所述第二氧化硅层14覆盖位于所述沟槽101侧壁上的所述生长控制层13的表面和暴露出的所述第一氧化硅层12的表面，且填满所述沟槽101。所述第二氧化硅层14的材料具体可为二氧化硅。

该步骤中，优选采用高深宽比工艺(harp，highaspectratioprocess)形成所述第二氧化硅层14。

由于在形成所述第二氧化硅层14时，氧化硅在所述第一氧化硅层12的表面的生长速度大于在所述生长控制层13上的生长速度，即，所述沟槽101底部的氧化硅的生长速率大于所述沟槽101侧壁的氧化硅的生长速率，因此，可以避免因位于沟槽101侧壁的氧化硅层生长过快而导致出现提前封口的现象，进而可以避免产生空洞缺陷。

另外，请参考图2～6，本发明实施例优选在形成所述第一氧化硅层12、所述生长控制层13以及所述第二氧化硅层14时，所述第一氧化硅层12、所述生长控制层13以及所述第二氧化硅层14还形成于在所述沟槽101的外围区域，而后，请参考图7，可再通过化学研磨工艺去除，以保证沟槽101填充的质量。

对应的，请再次参考图7，本发明实施例提供一种半导体结构，包括：

半导体衬底11，所述半导体衬底11内具有沟槽101；

第一氧化硅层12，所述第一氧化硅层12覆盖所述沟槽101底部和侧壁；

生长控制层13，所述生长控制层13覆盖位于所述沟槽101侧壁上的所述第一氧化硅层12的表面；

第二氧化硅层14，所述第二氧化硅层14覆盖位于所述沟槽101侧壁上的所述生长控制层13的表面和位于所述沟槽101底部的所述第一氧化硅层12的表面，且填满所述沟槽101。

其中，所述生长控制层13的材料及厚度已在前文部分做出介绍，在此不再赘述。

综上所述，本发明实施例的半导体结构的制作方法及半导体结构解决了半导体器件的沟槽填充时容易出现提前封口现象而导致产生空洞缺陷的问题。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。