深沟槽隔离的制造方法与流程

本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别是涉及一种深沟槽隔离(deeptrenchisolation，dti)的制造方法。

背景技术：

在bcd工艺里，随着更高的耐压要求如60v以上的耐压要求，尤其是80v以上耐压要求，若仍旧采用结隔离的工艺，则需要迅速增加的隔离环(isolationring)尺寸，因此势必严重增大了器件的尺寸，而采用深沟槽(deeptrench)做隔离，则有效降低了器件的尺寸，并且隔离的效果更好，漏电更小。

dti工艺同时能更有效防止寄生晶体管闩锁(latch-up)的产生。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种深沟槽隔离的制造方法，能形成质量良好的深沟槽隔离并得到较深的深沟槽隔离，有利于缩小器件的尺寸。

为解决上述技术问题，本发明提供的深沟槽隔离的制造方法包括如下步骤：

步骤一、在硅衬底表面形成衬垫氧化层和第一氮化层。

步骤二、进行浅沟槽的光刻并对所述第一氮化层、所述衬垫氧化层(padoxide)和所述硅衬底依次进行刻蚀形成所述浅沟槽。

步骤三、进行氧化层生长形成第二氧化层并由所述第二氧化层组成硬质掩膜层，所述第二氧化层同时将所述浅沟槽完全填充并组成浅沟槽隔离结构。

步骤四、进行深沟槽的光刻并对所述硬质掩膜层进行刻蚀，以所述硬质掩膜层为掩膜对所述硅衬底进行刻蚀形成所述深沟槽，在横向上所述深沟槽位于所述浅沟槽内部，在纵向上所述深沟槽的深度大于所述浅沟槽的深度。

步骤五、在所述深沟槽中填充隔离介质层。

步骤六、对所述隔离介质层进行回刻；以所述第一氮化层为停止层采用化学机械研磨工艺进行平坦化，之后依次去除所述第一氮化层和所述衬垫氧化层，由填充于所述深沟槽中的所述隔离介质层组成深沟槽隔离结构。

进一步的改进是，所述浅沟槽的深度为

进一步的改进是，在生长所述第二氧化层之前还包括在所述浅沟槽的表面形成一层通过热氧化工艺形成的第一线性氧化层(lineroxide)的步骤。

进一步的改进是，所述第一线性氧化层的厚度为

进一步的改进是，所述第二氧化层的厚度为

进一步的改进是，所述深沟槽的宽度为2微米～6微米，所述深沟槽的深度大于等于10微米。

进一步的改进是，在步骤四中形成所述深沟槽之后以及步骤五填充所述隔离介质层之前还包括在所述深沟槽底部的所述硅衬底表面形成沟道停止层的步骤。

进一步的改进是，形成所述沟道停止层的步骤包括：

步骤41、在所述深沟槽的侧面和底部表面形成牺牲氧化层(sacrificeoxide)。

步骤42、进行离子注入形成所述沟道停止层。

步骤43、去除所述牺牲氧化层。

进一步的改进是，所述牺牲氧化层的厚度为

进一步的改进是，所述沟道停止层的掺杂类型和所述硅衬底的掺杂类型相同，所述沟道停止层为n型掺杂时掺杂杂质为磷，所述沟道停止层为p型掺杂时掺杂杂质为硼。

进一步的改进是，步骤五中所述隔离介质层的主体填充层为无掺杂的多晶硅层或为第一无掺杂二氧化硅(nsg)层，通过所述主体填充层实现对所述深沟槽的无缝填充。

进一步的改进是，在填充所述主体填充层之前还包括在所述深沟槽的内侧表面形成第二线性氧化层和第二nsg层的步骤。

进一步的改进是，所述第二线性氧化层的厚度为通过热氧化工艺形成所述第二线性氧化层。

进一步的改进是，所述第二nsg层的厚度大于等于通过lpt工艺形成所述第二nsg。lpt工艺是采用低压化学气相沉积(lowpressurecvd，lpcvd)工艺且硅源采用teos的形成二氧化硅的工艺。

进一步的改进是，所述主体填充层将所述深沟槽完全填充且所述主体填充层的厚度根据深沟槽的宽度完全填充决定。

本发明通过在形成浅沟槽之后，在填充浅沟槽的同时形成作为深沟槽刻蚀的硬质掩膜层，之后再在浅沟槽隔离的底部形成深沟槽并采用隔离介质层填充深沟槽形成深沟槽隔离结构，本发明的深沟槽穿过浅沟槽隔离结构且通过较厚的硬质掩膜层能形成较深的深沟槽，叠加在浅沟槽隔离底部的深沟槽隔离结构有利于提升深沟槽隔离结构的隔离效果，形成质量较好的深沟槽隔离同时有利于缩小器件的尺寸。

本发明的填充深沟槽的隔离介质层能采用多层结构，首先采用深沟槽的内侧表面形成质量较好的第二线性氧化层，之后在第二线性氧化层的表面形成第二nsg层，之后再填充主体填充层，主体填充层能采用沟槽填充能力较好的无掺杂的多晶硅层或为第一nsg层，最后能实现对深沟槽的无缝填充，所以本发明的深沟槽隔离的填充效果较好，能进一步的提高深沟槽隔离结构的隔离效果。

本发明在深沟槽填充之前还能在深沟槽的底部形成沟道停止层，沟道停止层的掺杂类型和硅衬底的掺杂类型相同，这样能增强深沟槽隔离结构底部的隔离效果，最后能进一步的提高深沟槽隔离结构的隔离效果。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明实施例方法的流程图；

图2a-图2g是本发明实施例方法各步骤中的器件结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，是本发明实施例方法的流程图；如图2a至图2g所示，是本发明实施例方法各步骤中的器件结构示意图，本发明实施例深沟槽6隔离的制造方法包括如下步骤：

步骤一、如图2a所示，在硅衬底1表面形成衬垫氧化层2和第一氮化层3。

步骤二、如图2a所示，进行浅沟槽4的光刻并对所述第一氮化层3、所述衬垫氧化层2和所述硅衬底1依次进行刻蚀形成所述浅沟槽4。

所述浅沟槽4的深度为

步骤三、如图2b所示，进行氧化层生长形成第二氧化层5并由所述第二氧化层5组成硬质掩膜层5，所述第二氧化层5同时将所述浅沟槽4完全填充并组成浅沟槽隔离结构。

在生长所述第二氧化层5之前还包括在所述浅沟槽4的表面形成一层通过热氧化工艺形成的第一线性氧化层的步骤。

所述第一线性氧化层的厚度为

本发明实施例中，由于所述第二氧化层5是作为硬质掩膜层5，故所述第二氧化层5的厚度需要满足后续作用深沟槽刻蚀时的掩膜需要，也即在刻蚀完成深沟槽6之后，所述第二氧化层5的厚度虽然会被损耗但是依然会保留有一定的厚度，所以所述第二氧化层5的后续能根据后续的深沟槽6的刻蚀的选择比进行调整。本发明实施例中，所述第二氧化层5的厚度为

步骤四、如图2c所示，进行深沟槽6的光刻并对所述硬质掩膜层5进行刻蚀，图2c中以标记6a表示所述硬质掩膜层5刻蚀后的深沟槽6的顶部部分沟槽。如图2d所示，以所述硬质掩膜层5为掩膜对所述硅衬底1进行刻蚀形成所述深沟槽6，在横向上所述深沟槽6位于所述浅沟槽4内部；在纵向上所述深沟槽6的深度大于所述浅沟槽4的深度。

本发明实施例中，所述深沟槽6的宽度为2微米～6微米，所述深沟槽6的深度大于等于10微米。

在步骤四中形成所述深沟槽6之后以及后续步骤五填充隔离介质层8之前还包括在所述深沟槽6底部的所述硅衬底1表面形成沟道停止层7的步骤。

形成所述沟道停止层7的步骤包括：

步骤41、在所述深沟槽6的侧面和底部表面形成牺牲氧化层。

所述牺牲氧化层的厚度为

步骤42、进行离子注入形成所述沟道停止层7。

所述沟道停止层7的掺杂类型和所述硅衬底1的掺杂类型相同，所述沟道停止层7为n型掺杂时掺杂杂质为磷，所述沟道停止层7为p型掺杂时掺杂杂质为硼。

步骤43、去除所述牺牲氧化层。

步骤五、如图2e所示，在所述深沟槽6中填充隔离介质层8。

本发明实施例中，所述隔离介质层8的主体填充层为无掺杂的多晶硅层，通过所述主体填充层实现对所述深沟槽6的无缝填充。在其它实施例中，所述隔离介质层8的主体填充层为第一nsg层。利用对的主体填充层的材料的选择实现对所述深沟槽6的无缝填充，同时保证所述主体填充层的材料的本身的隔离效果。

在填充所述主体填充层之前还包括在所述深沟槽6的内侧表面形成第二线性氧化层和第二nsg层的步骤。

所述第二线性氧化层的厚度为通过热氧化工艺形成所述第二线性氧化层。

所述第二nsg层的厚度大于等于通过lpt工艺形成所述第二nsg。

所述主体填充层将所述深沟槽6完全填充且所述主体填充层的厚度根据深沟槽的宽度完全填充决定。

步骤六、对所述隔离介质层8进行回刻；以所述第一氮化层3为停止层采用化学机械研磨工艺进行平坦化，之后依次去除所述第一氮化层3和所述衬垫氧化层2，由填充于所述深沟槽6中的所述隔离介质层8组成深沟槽6隔离结构。

本发明实施例通过在形成浅沟槽4之后，在填充浅沟槽4的同时形成作为深沟槽6刻蚀的硬质掩膜层5，之后再在浅沟槽隔离的底部形成深沟槽6并采用隔离介质层8填充深沟槽6形成深沟槽6隔离结构，本发明的深沟槽6穿过浅沟槽隔离结构且通过较厚的硬质掩膜层5能形成较深的深沟槽6，叠加在浅沟槽隔离底部的深沟槽6隔离结构有利于提升深沟槽6隔离结构的隔离效果，形成质量较好的深沟槽6隔离同时有利于缩小器件的尺寸。

本发明实施例的填充深沟槽6的隔离介质层8能采用多层结构，首先采用深沟槽6的内侧表面形成质量较好的第二线性氧化层，之后在第二线性氧化层的表面形成第二nsg层，之后再填充主体填充层，主体填充层能采用沟槽填充能力较好的无掺杂的多晶硅层或为第一nsg层，最后能实现对深沟槽6的无缝填充，所以本发明的深沟槽6隔离的填充效果较好，能进一步的提高深沟槽6隔离结构的隔离效果。

本发明实施例在深沟槽6填充之前还能在深沟槽6的底部形成沟道停止层7，沟道停止层7的掺杂类型和硅衬底1的掺杂类型相同，这样能增强深沟槽6隔离结构底部的隔离效果，最后能进一步的提高深沟槽6隔离结构的隔离效果。

以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。