沟槽隔离结构的制备方法及半导体结构与流程

本申请涉及半导体制造，尤其涉及一种沟槽隔离结构的制备方法及半导体结构。

背景技术：

1、在半导体制造过程中，为了避免尖锐的顶角导致电场集中效应，可以对有源区顶角进行圆滑处理。圆滑处理不仅能够减少电场集中，还可以改善寄生电容和寄生电阻的增加，避免影响半导体器件的开关速度和能耗性能，从而提升半导体器件的电气性能。

2、然而，传统的顶角圆滑处理工艺执行难度较高，圆滑效果不理想且存在局限性，例如在栅氧化层(gate oxide)比较厚的情况下顶角圆滑处理的难度进一步增加，从而影响半导体器件的电气性能和使用可靠性。

3、需要说明的是，上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、基于此，本申请实施例提供了一种沟槽隔离结构的制备方法及半导体结构，可以实现更精确、更优质的圆滑效果，有助于提升半导体制程的生产良率和半导体器件的使用可靠性。

2、根据一些实施例，本申请一方面提供了一种沟槽隔离结构的制备方法，包括如下步骤：

3、提供衬底，于所述衬底一侧沿远离所述衬底的方向依次形成第一掩膜材料层和第一图形化光刻胶层；所述第一图形化光刻胶层具有第一开口图形；

4、根据所述第一开口图形，于所述第一掩膜材料层中刻蚀出初始开口，并基于所述初始开口于所述衬底中刻蚀出隔离沟槽，保留的所述第一掩膜材料层作为图形化掩膜层；

5、于所述图形化掩膜层上方形成第二图形化光刻胶层，所述第二图形化光刻胶层具有第二开口图形；

6、根据所述第二开口图形，对所述图形化掩膜层和所述隔离沟槽的侧壁顶角沿扩大所述初始开口的方向进行刻蚀，以于所述隔离沟槽的所述侧壁顶角刻蚀出台阶；

7、对所述台阶进行圆角化处理，并于所述圆角化处理后的所述隔离沟槽中形成隔离介质层。

8、在一些实施例中，于所述图形化掩膜层上方形成所述第二图形化光刻胶层之前，所述制备方法还包括如下步骤：

9、形成填充介质材料层，所述填充介质材料层填充所述隔离沟槽，且覆盖所述图形化掩膜层；

10、于所述填充介质材料层远离所述图形化掩膜层的一侧形成第二掩膜材料层；

11、所述于所述图形化掩膜层上方形成第二图形化光刻胶层，包括如下步骤：

12、于所述第二掩膜材料层远离所述填充介质材料层的一侧形成所述第二图形化光刻胶层。

13、在一些实施例中，于所述隔离沟槽的所述侧壁顶角刻蚀出所述台阶之后，所述制备方法还包括如下步骤：

14、去除剩余的所述第二掩膜材料层和所述填充介质材料层。

15、在一些实施例中，所述填充介质材料层的构成材料包括有机物填充材料。

16、在一些实施例中，所述图形化掩膜层与所述衬底之间还形成有栅介质层。

17、在一些实施例中，所述对所述台阶进行圆角化处理，包括如下步骤：

18、于所述隔离沟槽内壁形成钝化层，所述钝化层还覆盖所述台阶。

19、在一些实施例中，所述钝化层与所述隔离介质层具有相同的构成材料。

20、在一些实施例中，所述于所述隔离沟槽内壁形成钝化层，包括如下步骤：

21、采用炉管工艺于所述隔离沟槽内壁形成衬垫氧化层，以所述衬垫氧化层作为所述钝化层。

22、在一些实施例中，所述第一掩膜材料层包括氮化物材料层。

23、根据一些实施例，本申请另一方面还提供了一种半导体结构，所述半导体结构具有沟槽隔离结构，所述沟槽隔离结构采用前述实施例中提供的沟槽隔离结构的制备方法制备而成。

24、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

25、本申请实施例可以/至少具有以下优点：

26、在本申请实施例中，先基于第一图形化光刻胶层中的第一开口图形在第一掩膜材料层中刻蚀出初始开口，并基于该初始开口在衬底中刻蚀出隔离沟槽；然后基于第二图形化光刻胶层中的第二开口图形对图形化掩膜层和隔离沟槽的侧壁顶角沿扩大初始开口的方向进行刻蚀，从而在隔离沟槽的侧壁顶角刻蚀出台阶。本申请实施例利用台阶对隔离沟槽的侧壁顶角进行圆角化处理，相较于传统圆角化处理工艺，基于台阶进行圆角化处理的方式使得隔离沟槽侧壁顶角的圆滑度变得可控，有利于实现更精确、更优质的侧壁顶角形貌，从而提升半导体制程的生产良率和半导体器件的使用可靠性。此外，通过对隔离沟槽侧壁顶角的圆滑度进行控制，可以避免在后续工艺中因侧壁顶角形貌不满足要求，导致工艺不兼容或加工难度增加等问题，因此本申请实施例可以在确保半导体器件性能和可靠性的同时，还有助于优化半导体制程。

27、本申请的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本申请的实践中得到教导。本申请的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

技术特征：

1.一种沟槽隔离结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的沟槽隔离结构的制备方法，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的沟槽隔离结构的制备方法，其特征在于，于所述隔离沟槽的所述侧壁顶角刻蚀出所述台阶之后，所述制备方法还包括如下步骤：

4.根据权利要求2所述的沟槽隔离结构的制备方法，其特征在于，所述填充介质材料层的构成材料包括有机物填充材料。

5.根据权利要求1所述的沟槽隔离结构的制备方法，其特征在于，所述图形化掩膜层与所述衬底之间还形成有栅介质层。

6.根据权利要求1所述的沟槽隔离结构的制备方法，其特征在于，所述对所述台阶进行圆角化处理，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的沟槽隔离结构的制备方法，其特征在于，所述钝化层与所述隔离介质层具有相同的构成材料。

8.根据权利要求6所述的沟槽隔离结构的制备方法，其特征在于，所述于所述隔离沟槽内壁形成钝化层，包括如下步骤：

9.根据权利要求1所述的沟槽隔离结构的制备方法，其特征在于，所述第一掩膜材料层包括氮化物材料层。

10.一种半导体结构，其特征在于，

技术总结
本申请提供了一种沟槽隔离结构的制备方法及半导体结构。该沟槽隔离结构的制备方法包括：根据第一开口图形于第一掩膜材料层中刻蚀出初始开口，并基于初始开口于衬底中刻蚀出隔离沟槽；于图形化掩膜层上方形成第二图形化光刻胶层，第二图形化光刻胶层具有第二开口图形；根据第二开口图形，对图形化掩膜层和隔离沟槽的侧壁顶角沿扩大初始开口的方向进行刻蚀，以于隔离沟槽的侧壁顶角刻蚀出台阶；对台阶进行圆角化处理，并于圆角化处理后的隔离沟槽中形成隔离介质层。该沟槽隔离结构的制备方法可以实现更精确、更优质的圆滑效果，有助于提升半导体制程的生产良率和半导体器件的使用可靠性。

技术研发人员：晋东坡,杨召,阳黎明,李钊,黄永彬
受保护的技术使用者：上海积塔半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/1/23