一种半导体器件的制作方法

1.本实用新型涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种半导体器件。


背景技术：

2.随着科技的进步，半导体器件已经在各个领域内被广泛使用。在制备半导体器件的过程中，通常需要在某一层级上制作多个沟槽，为了保证器件的正常功能，需要使得相邻两个沟槽之间相互隔断，从而避免相邻两个沟槽的底部对底部形成桥接。
3.现有工艺通常在用于制作形成沟槽的层级上的隔断位置涂覆光刻胶，然后通过光刻的方式，形成多个隔断的沟槽，但由于其并未考虑光刻胶在光刻过程中边缘会向内收缩，容易使得相邻两个隔断的沟槽发生底部对底部的桥接现象，影响器件的性能。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种半导体器件，以改善现有相邻两个沟槽之间容易发生底部桥接的现象。
5.为实现上述目的，本实用新型实施例采用的技术方案如下：
6.本实用新型实施例的一方面，提供一种半导体器件，包括衬底以及在衬底上设置的外延层，外延层用于形成具有多个沟槽的半导体图案层，在外延层上设置有多个凸台结构，每个凸台结构包括隔离凸台和环设于隔离凸台周侧的牺牲层，隔离凸台用于定义相邻两个沟槽的隔断区。
7.可选的，凸台结构为第一柱状结构，第一柱状结构沿平行衬底方向的截面为椭圆形。
8.可选的，隔离凸台为第二柱状结构，第二柱状结构沿平行衬底方向的截面为长方形。
9.可选的，长方形与椭圆形内接。
10.可选的，多个凸台结构在外延层上阵列设置。
11.可选的，阵列为矩形阵列。
12.可选的，相邻两排凸台结构交错设置。
13.可选的，外延层为介电层。
14.可选的，凸台结构为介电结构。
15.本实用新型的有益效果包括：
16.本实用新型提供了一种半导体器件，包括衬底以及在衬底上设置的外延层，外延层用于形成具有多个沟槽的半导体图案层，在外延层上设置有多个凸台结构，每个凸台结构包括隔离凸台和环设于隔离凸台周侧的牺牲层，隔离凸台用于定义相邻两个沟槽的隔断区。在上述结构的表面涂覆整层的光刻胶，对其进行曝光显影等工序使其在相邻两个凸台结构之间的区域露出，并将该区域作为沟槽的形成区域，该区域可以是多个间隔设置的区域，从而形成多个互相隔断的沟槽，然后进行刻蚀，从而在外延层上形成多个沟槽，在形成
多个沟槽的过程中，因为在光刻工艺使得光刻胶会有一定的收缩，从而露出凸台结构的牺牲层，且该牺牲层在刻蚀过程中被去除，避免隔离凸台被过刻蚀。以此通过牺牲层来对光刻胶层在凸台结构表面的收缩进行预先补偿，使得隔离凸台能够在图案化光刻胶层具有一定收缩的情况依然可以得到较好的保留，从而避免未考虑光刻胶收缩时直接使凸台结构作为隔离凸台，导致最终形成的隔离凸台被过刻蚀，进而容易引发沟槽底部桥接的现象。牺牲层的形状、环设于隔离凸台的厚度可以根据在凸台结构上涂覆的光刻胶的收缩量、收缩位置进行合理设置。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
18.图1为本实用新型实施例提供的一种半导体器件的结构示意图之一；
19.图2为本实用新型实施例提供的一种半导体器件的凸台结构的结构示意图；
20.图3为图1中a
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a的剖视图；
21.图4为本实用新型实施例提供的一种半导体器件的结构示意图之二；
22.图5为图4中b
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b的剖视图。
23.图标：100
‑
衬底；200
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外延层；210
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沟槽；300
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凸台结构；310
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隔离凸台；320
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牺牲层。
具体实施方式
24.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
25.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例中的各个特征可以相互结合，结合后的实施例依然在本实用新型的保护范围内。
26.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
27.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍
微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
29.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
30.本实用新型实施例的一方面，提供一种半导体器件，如图1和图2所示，包括衬底100以及在衬底100上设置的外延层200，外延层200用于形成具有多个沟槽210的半导体图案层，在外延层200上设置有多个凸台结构300，每个凸台结构300包括隔离凸台310和环设于隔离凸台310周侧的牺牲层320，隔离凸台310用于定义相邻两个沟槽210的隔断区。
31.示例的，如图1所示，提供一种半导体器件，该半导体器件包括衬底100、外延层200和多个凸台结构300，其中，衬底100则用于作为该半导体器件的基础支撑以及生长基底，即半导体器件的后续外延结构均以该衬底100为基础进行制作。为了有效提高半导体器件的质量，在衬底100上进行制作外延结构之前，需要先对衬底100表面进行清洗，从而为后续工艺提供一个干净的衬底100。
32.外延层200则可在后续工艺中被图案化处理从而形成图案化外延层200，图案化外延层200中包括多个沟槽210，以此形成具有多个沟槽210的半导体器件。
33.在外延层200未被图案化之前，在外延层200上形成的多个凸台结构300中的每一个凸台结构300均包括有隔离凸台310和包覆于隔离凸台310外周侧的牺牲层320，其中，位于隔离凸台310外周侧的牺牲层320可以在外延层200形成沟槽210的过程中被牺牲，隔离凸台310则能够因为牺牲层320已经对图案化光刻胶层的收缩进行预先补偿从而得到保留，保留下来的隔离凸台310则能够有效的保证相邻两个沟槽210之间的间距，进而降低沟槽210底部桥接的可能性。
34.为了对本技术的技术方案进行进一步的解释说明，以下将以示例的形式进行说明：
35.如图1、图2和图3所示，首先提供一种衬底100，在该衬底100经历清洗、干燥等工序后，可以在衬底100的表面通过外延生长的方式依次形成整层的外延层200和整层的隔离层。然后对整层的隔离层进行刻蚀从而在外延层200上形成多个间隔设置的凸台结构300，同时，也露出位于隔离层下方的部分外延层200，凸台结构300的形成可以初步对外延层200上沟槽210的形成位置进行定位，也即对外延层200上的沟槽210的隔断位置进行初步定位。在对隔离层进行刻蚀时，需要考虑后续在外延层200上形成沟槽210时光刻胶的收缩量，从而使得留下的凸台结构300在外延层200上所占面积包括欲在相邻两个沟槽210之间形成的隔离区域和因光刻胶收缩预先设置的牺牲区域，隔离区域则与隔离凸台310在外延层200上所占面积对应，牺牲区域则与牺牲层320在外延层200上所占面积对应。
36.如此，如图4和图5所示，在上述结构的表面涂覆整层的光刻胶，并对其进行曝光显影等工序使其在相邻两个凸台结构300之间的区域露出，并将该区域作为沟槽210的形成区域，该区域可以是多个间隔设置的区域，从而形成多个互相隔断的沟槽210，然后进行刻蚀，从而在外延层200上形成多个沟槽210，在形成多个沟槽210的过程中，因为在光刻工艺使得光刻胶会有一定的收缩，从而露出凸台结构300的牺牲层320，且该牺牲层320在刻蚀过程中
被去除，避免隔离凸台310被过刻蚀。以此通过牺牲层320来对光刻胶层在凸台结构300表面的收缩进行预先补偿，使得隔离凸台310能够在图案化光刻胶层具有一定收缩的情况依然可以得到较好的保留，从而避免未考虑光刻胶收缩时直接使凸台结构300作为隔离凸台310，导致最终形成的隔离凸台310被过刻蚀，进而容易引发沟槽210底部桥接的现象。牺牲层320的形状、环设于隔离凸台310的厚度可以根据在凸台结构300上涂覆的光刻胶的收缩量、收缩位置进行合理设置。
37.此外，由于本技术中在外延层200上单独设置有凸台结构300，因此，如图5所示，在最终形成沟槽210的区域，还可以通过隔离凸台310的凸起进一步的提高相邻两个沟槽210的隔断效果。
38.上述的图案化工艺可以包括涂胶、软烘焙、对准和曝光、显影、硬烘焙、显影检查、刻蚀、去除/剥离光刻胶以及最终检查等等工序，对应的应用于不同层级的图案化可能具有略微区别，刻蚀可以是激光刻蚀、干法刻蚀、湿法刻蚀等等，具体选择可以根据实际需求进行合理选择。
39.在衬底100上形成外延层200、隔离层时，可以通过外延生长技术实现，外延生长技术利用晶体界面上的二维结构相似性成核的原理，在一块单晶片上，沿着其原来的结晶轴方一向再生长一层晶格完整、且可以具有不同的杂质浓度和厚度的单晶层的工艺。外延有同质外延和异质外延之分，可以采用隔离性能优良的绝缘材料作外延衬底100。外延生长技术有气相外延、液相外延和分子束外延等。其中气相外延可以通过化学气相沉积(cvd)、物理气相沉积(pvd)或原子层沉积(ald)等工艺进行，本技术对其不做限定，具体可以根据实际需求进行合理选择。
40.该衬底100可以是本领域技术人员熟知的用以承载半导体集成电路组成元件的基材，例如硅、体硅、锗、锗硅、砷化镓等。
41.可选的，如图1所示，为了进一步的提高凸台结构300中牺牲层320的作用，还可以使得凸台结构300为第一柱状结构，第一柱状结构沿平行衬底100方向的截面为椭圆形。如此，结合光刻胶在光刻工艺中收缩是四周边缘整体收缩，可以使得牺牲层320的外边缘形成对应的椭圆形结构，从而使得牺牲层320在对光刻胶进行补偿时，能够具有更好的补偿效果。同时，根据光刻胶在收缩过程中沿椭圆形的长轴和短轴的收缩量较多，可以对应的将凸台结构300的横截面设置为椭圆形，如此，也能够具有更好的补偿效果，进一步的使得牺牲层320能够在补偿过程中刚好被完全去除，避免在最后因为隔离凸台310表面还附着有部分牺牲层320导致沟槽210的形成收到影响，进而影响半导体器件的性能。
42.可选的，如图2所示，在凸台结构300为第一柱状结构时，可以将隔离凸台310设置为第二柱状结构，第二柱状结构的隔离凸台310既能够很好的满足相邻沟槽210之间的隔离，同时，还能够较少的占用外延层200的面积，从而提高外延层200的利用率，从而进一步的提高半导体器件的质量。
43.可选的，考虑到光刻胶在椭球结构的表面进行收缩时，其主要收缩方向为长轴和短轴两个方向，因此，可以使得第一柱状结构的椭圆形横截面能够与第二柱状结构的长方形横截面内接，如此，进一步的提高牺牲层320在补偿光刻胶的收缩量时的准确度。
44.可选的，如图4所示，为了使得后续在外延层200上形成的多个沟槽210之间具有较好的隔离性能，可以使得多个凸台结构300在外延层200上阵列设置，如此，便能够对后续在
外延层200上形成的多个沟槽210的位置进行初步定位，实现多个沟槽210的阵列设置。
45.可选的，为了便于半导体器件能够批量化制作，可以将其阵列作为矩形阵列，如此，有利于后续对大尺寸的晶圆进行切割以作为多个独立的器件。
46.可选的，如图1和图4所示，为了进一步的提高在外延层200上设置的多个沟槽210之间的隔离效果，还可以使得相邻两排的凸台结构300交错设置，由于每排的相邻两个凸台结构300能够对两者之间形成的沟槽210进行初步定位，因此，便可以在后续形成有多个沟槽210时，可以有效减少相邻两排沟槽210的对应区域。
47.可选的，外延层200为介电层，凸台结构300为介电结构。即外延层200和凸台结构300均可以通过介电材料制作，如此，便可以利用外延层200和凸台结构300自身的绝缘性质对在外延层200上形成的多个沟槽210的进行有效绝缘隔离，提高多个沟槽210的独立性，避免发生多个沟槽210的桥接。
48.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。