權(quán)利要求

1.半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： 提供襯底，所述襯底上表面形成有第一功能層和位于所述第一功能層上表面的第二功能層； 形成貫穿所述第一功能層和第二功能層的開(kāi)口，所述開(kāi)口暴露所述襯底上表面； 沿所述開(kāi)口刻蝕所述襯底，形成位于所述襯底內(nèi)部的溝槽； 沿所述開(kāi)口側(cè)壁，對(duì)各功能層進(jìn)行回退處理，使所述各功能層相對(duì)于所述溝槽的溝槽口邊緣向溝槽外側(cè)方向發(fā)生回退，暴露出所述溝槽頂部邊緣的部分襯底表面，且所述第二功能層的回退量大于所述第一功能層的回退量； 對(duì)所述溝槽側(cè)壁和襯底表面銜接的上轉(zhuǎn)角進(jìn)行圓弧化處理，所述圓弧化處理過(guò)程對(duì)所述第一功能層造成腐蝕，使得所述第一功能層最終回退量小于或等于所述第二功能層的最終回退量； 在所述溝槽以及所述開(kāi)口內(nèi)填充隔離材料層，以形成隔離結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述圓弧化處包括以下步驟： 在所述溝槽內(nèi)形成第一氧化層，所述第一氧化層至少覆蓋所述溝槽側(cè)壁和襯底表面銜接的上轉(zhuǎn)角的表面； 采用刻蝕工藝去除所述第一氧化層，所述刻蝕工藝沿所述開(kāi)口側(cè)壁處對(duì)所述第一功能層進(jìn)行回退。 3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，采用濕法刻蝕工藝去除所述第一氧化層。 4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述圓弧化處理還包括以下步驟： 在去除所述第一氧化層后，在所述溝槽的底部和側(cè)壁表面形成第二氧化層，所述第二氧化層至少覆蓋所述溝槽的上轉(zhuǎn)角。 5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，采用高濃度電漿沉積方法或高溫氧化物沉積方法中的至少一種，在所述溝槽的底部和側(cè)壁表面形成所述第一氧化層和/或第二氧化層。 6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，采用干法刻蝕工藝，對(duì)所述各功能層進(jìn)行回退處理，且所述干法刻蝕時(shí)使用的刻蝕氣體中的氣體分子的氫原子的個(gè)數(shù)大于或等于2個(gè)。 7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述干法刻蝕所用的刻蝕氣體對(duì)所述第二功能層與所述第一功能層的刻蝕速率比大于500:1；和/或， 所述刻蝕氣體包括一氟甲烷或二氟甲烷中的至少一種。 8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述采用干法刻蝕工藝，對(duì)所述各功能層進(jìn)行回退處理包括： 根據(jù)所述各功能層的預(yù)設(shè)回退量，確定所述干法刻蝕的刻蝕時(shí)長(zhǎng)； 向所述各功能層提供刻蝕氣體，且持續(xù)所述刻蝕時(shí)長(zhǎng)，所述刻蝕氣體中攜帶有非定向的等離子體。 9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述對(duì)所述溝槽側(cè)壁和襯底表面銜接的上轉(zhuǎn)角進(jìn)行圓弧化處理前，還包括以下步驟： 在所述第一功能層沿所述開(kāi)口分布的一側(cè)的表面形成保護(hù)層，且所述保護(hù)層能夠被所述圓弧化處理過(guò)程去除。 10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，在所述第一功能層沿所述開(kāi)口分布的一側(cè)的表面形成保護(hù)層包括： 將所述回退處理的過(guò)程中形成的副產(chǎn)物作為所述保護(hù)層。 11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制備方法，其特征在于，所述副產(chǎn)物包括聚合物。 12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述在所述溝槽以及所述開(kāi)口內(nèi)填充隔離材料層，以形成隔離結(jié)構(gòu)包括： 在所述溝槽的底部和側(cè)壁表面形成第一隔離層，所述第一隔離層還覆蓋至所述開(kāi)口的側(cè)壁，并覆蓋至所述第二功能層的上表面； 在所述溝槽和所述開(kāi)口的剩余空間內(nèi)填滿第二隔離層，所述第二隔離層還覆蓋至所述第二功能層的上表面。 13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第一功能層的材料包括氧化硅、氮氧化硅和碳氧化硅中的至少一種，所述第二功能層的材料至少包括氮化硅。 14.半導(dǎo)體器件，其特征在于，包括： 襯底； 位于所述襯底表面的第一功能層和位于所述第一功能層表面的第二功能層； 所述第一功能層和第二功能層中形成有開(kāi)口，所述開(kāi)口貫穿所述第一功能層和第二功能層； 所述襯底內(nèi)形成有位于所述開(kāi)口下方且與所述開(kāi)口連通的溝槽，所述開(kāi)口底部暴露出所述溝槽頂部開(kāi)口邊緣的部分襯底表面； 所述開(kāi)口側(cè)壁的第一功能層和第二功能層邊緣齊平，或者第二功能層邊緣向開(kāi)口內(nèi)凸出； 隔離材料層，填滿所述溝槽和所述開(kāi)口。 15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述溝槽的上轉(zhuǎn)角呈圓弧形。 16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述第二功能層邊緣呈圓弧形。 17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，還包括第二氧化層，形成于所述溝槽的底面和側(cè)壁表面，所述隔離材料層形成于所述第二氧化層上表面。

說(shuō)明書

半導(dǎo)體器件及其制備方法

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，具體涉及半導(dǎo)體器件及其制備方法。

背景技術(shù)

淺溝槽隔離（STI，Shallow Trench Isolation）是晶圓生產(chǎn)起始階段非常重要的一個(gè)工序。在所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的溝槽內(nèi)進(jìn)行高濃度電漿沉積（HDP，High DensePlasma）步驟時(shí)，對(duì)STI溝槽的形貌（profile）要求較高。若溝槽內(nèi)的形貌不夠光滑連續(xù)（smooth）時(shí)，容易使后續(xù)形成在所述溝槽內(nèi)的隔離材料層產(chǎn)生空洞（void）。如圖1所示，是一種典型的void現(xiàn)象。

現(xiàn)有技術(shù)中，需要在STI溝槽內(nèi)進(jìn)行HTO（High Temperature Oxide，高溫氧化物沉積）和HDP兩次沉積，以填滿所述STI溝槽。HDP和HTO兩次沉積會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致所述STI溝槽產(chǎn)生形狀偏差，引起STI溝槽的深寬比變大，從而導(dǎo)致空洞109。

STI結(jié)構(gòu)的空洞109會(huì)影響最終形成的半導(dǎo)體器件的電性和良率，導(dǎo)致晶圓出現(xiàn)廢片。亟需提出一種新的STI結(jié)構(gòu)的制備方法，減少空洞109的出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N半導(dǎo)體器件及其制備方法，能夠減少空洞的出現(xiàn)，從而優(yōu)化半導(dǎo)體器件的電性和良率。

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N半導(dǎo)體器件的制備方法，包括以下步驟：提供襯底，所述襯底上表面形成有第一功能層和位于所述第一功能層上表面的第二功能層；形成貫穿所述第一功能層和第二功能層的開(kāi)口，所述開(kāi)口暴露所述襯底上表面；沿所述開(kāi)口刻蝕所述襯底，形成位于所述襯底內(nèi)部的溝槽；沿所述開(kāi)口側(cè)壁，對(duì)各功能層進(jìn)行回退處理，使所述各功能層相對(duì)于所述溝槽的溝槽口邊緣向溝槽外側(cè)方向發(fā)生回退，暴露出所述溝槽頂部邊緣的部分襯底表面，且所述第二功能層的回退量大于所述第一功能層的回退量；對(duì)所述溝槽側(cè)壁和襯底表面銜接的上轉(zhuǎn)角進(jìn)行圓弧化處理，所述圓弧化處理過(guò)程對(duì)所述第一功能層造成腐蝕，使得所述第一功能層最終回退量小于或等于所述第二功能層的最終回退量；在所述溝槽以及所述開(kāi)口內(nèi)填充隔離材料層，以形成隔離結(jié)構(gòu)。

可選的，所述圓弧化處包括以下步驟：在所述溝槽內(nèi)形成第一氧化層，所述第一氧化層至少覆蓋所述溝槽側(cè)壁和襯底表面銜接的上轉(zhuǎn)角的表面；采用刻蝕工藝去除所述第一氧化層，所述刻蝕工藝沿所述開(kāi)口側(cè)壁處對(duì)所述第一功能層進(jìn)行回退。

可選的，采用濕法刻蝕工藝去除所述第一氧化層。

可選的，所述圓弧化處理還包括以下步驟：在去除所述第一氧化層后，在所述溝槽的底部和側(cè)壁表面形成第二氧化層，所述第二氧化層至少覆蓋所述溝槽的上轉(zhuǎn)角。

可選的，采用高濃度電漿沉積方法或高溫氧化物沉積方法中的至少一種，在所述溝槽的底部和側(cè)壁表面形成所述第一氧化層和/或第二氧化層。

可選的，采用干法刻蝕工藝，對(duì)所述各功能層進(jìn)行回退處理，且所述干法刻蝕時(shí)使用的刻蝕氣體中的氣體分子的氫原子的個(gè)數(shù)大于或等于2個(gè)。

可選的，所述干法刻蝕所用的刻蝕氣體對(duì)所述第二功能層與所述第一功能層的刻蝕速率比大于500:1；和/或，所述刻蝕氣體包括一氟甲烷或二氟甲烷中的至少一種。

可選的，所述采用干法刻蝕工藝，對(duì)所述各功能層進(jìn)行回退處理包括：根據(jù)各功能層的預(yù)設(shè)回退量，確定所述干法刻蝕的刻蝕時(shí)長(zhǎng)；向所述各功能層提供刻蝕氣體，且持續(xù)所述刻蝕時(shí)長(zhǎng)，所述刻蝕氣體中攜帶有非定向的等離子體。

可選的，所述對(duì)所述溝槽側(cè)壁和襯底表面銜接的上轉(zhuǎn)角進(jìn)行圓弧化處理前，還包括以下步驟：在所述第一功能層沿所述開(kāi)口分布的一側(cè)的表面形成保護(hù)層，且所述保護(hù)層能夠被所述圓弧化處理過(guò)程去除。

可選的，在所述第一功能層沿所述開(kāi)口分布的一側(cè)的表面形成保護(hù)層包括：將所述回退處理的過(guò)程中形成的副產(chǎn)物作為所述保護(hù)層。

可選的，所述副產(chǎn)物包括聚合物。

可選的，所述在所述溝槽以及所述開(kāi)口內(nèi)填充隔離材料層，以形成隔離結(jié)構(gòu)包括：在所述溝槽的底部和側(cè)壁表面形成第一隔離層，所述第一隔離層還覆蓋至所述開(kāi)口的側(cè)壁，并覆蓋至所述第二功能層的上表面；在所述溝槽和所述開(kāi)口的剩余空間內(nèi)填滿第二隔離層，所述第二隔離層還覆蓋至所述第二功能層的上表面。

可選的，所述第一功能層的材料包括氧化硅、氮氧化硅和碳氧化硅中的至少一種，所述第二功能層的材料至少包括氮化硅。

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N半導(dǎo)體器件，包括：襯底；位于所述襯底表面的第一功能層和位于所述第一功能層表面的第二功能層；所述第一功能層和第二功能層中形成有開(kāi)口，所述開(kāi)口貫穿所述第一功能層和第二功能層；所述襯底內(nèi)形成有位于所述開(kāi)口下方且與所述開(kāi)口連通的溝槽，所述開(kāi)口底部暴露出所述溝槽頂部開(kāi)口邊緣的部分襯底表面；所述開(kāi)口側(cè)壁的第一功能層和第二功能層邊緣齊平，或者第二功能層邊緣向開(kāi)口內(nèi)凸出；隔離材料層，填滿所述溝槽和所述開(kāi)口。

可選的，所述溝槽的上轉(zhuǎn)角呈圓弧形。

可選的，所述第二功能層邊緣呈圓弧形。

可選的，還包括第二氧化層，形成于所述溝槽的底面和側(cè)壁表面，所述隔離材料層形成于所述第二氧化層上表面。

本申請(qǐng)的所述半導(dǎo)體器件及其制備方法，由于各功能層均在位于所述開(kāi)口的一側(cè)相較于所述開(kāi)口發(fā)生回退，且所述第二功能層的回退量大于所述第一功能層的回退量，因此，在所述溝槽內(nèi)形成第一氧化層并去除的過(guò)程中，即使對(duì)所述第一功能層的回退量有一定的影響，由于所述第二功能層相較于第一功能層的回退量更大，因此所述第一功能層的回退量仍小于或等于所述第二功能層的，所述第二功能層與所述襯底上表面之間形成空隙夾層的可能性也大大降低，避免了在溝槽內(nèi)沉積的其他膜層時(shí)，膜層無(wú)法將所述空隙夾層完全填滿時(shí)出現(xiàn)的空洞問(wèn)題，從而優(yōu)化最終形成的半導(dǎo)體器件的電性和良率，提升晶圓的良率。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中半導(dǎo)體器件形成空洞（Void）的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本申請(qǐng)一實(shí)施例中所述半導(dǎo)體器件的制備方法的步驟流程示意圖。

圖3至圖13為本申請(qǐng)一實(shí)施例中制備所述半導(dǎo)體器件的過(guò)程中各步驟形成的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中STI結(jié)構(gòu)內(nèi)容易出現(xiàn)空洞的原因主要在于，在形成所述溝槽后，所述襯底表面的功能層沿所述溝槽口分布的一側(cè)會(huì)經(jīng)歷回退處理，但回退處理通常會(huì)導(dǎo)致第一功能層的回退量過(guò)多，而第二功能層的回退量較少，導(dǎo)致第二功能層與第一功能層之間形成空隙夾層，在后續(xù)的隔離材料填充過(guò)程中，隔離材料也很難填充到所述空隙夾層中，因此導(dǎo)致了后續(xù)的空洞。

以下提供了一種新的半導(dǎo)體器件以及制備方法，能夠克服所述STI結(jié)構(gòu)的空洞問(wèn)題。

以下結(jié)合附圖以及實(shí)施例，對(duì)所述半導(dǎo)體器件及其制備方法作進(jìn)一步的說(shuō)明。

請(qǐng)參考圖2至圖13，其中圖2為本申請(qǐng)一實(shí)施例中所述半導(dǎo)體器件的制備方法的步驟流程示意圖，圖3至圖13為本申請(qǐng)一實(shí)施例中制備所述半導(dǎo)體器件的過(guò)程中各步驟形成的結(jié)構(gòu)示意圖。

所述制備方法包括：

步驟S1: 提供襯底100，所述襯底100上表面形成有第一功能層102和位于所述第一功能層102上表面的第二功能層103，此處可參閱圖3。

步驟S2：形成貫穿所述第一功能層102和第二功能層103的開(kāi)口1011，所述開(kāi)口1011暴露所述襯底100上表面，請(qǐng)參閱圖6。

步驟S3：沿所述開(kāi)口1011刻蝕所述襯底100，形成位于所述襯底100內(nèi)部的溝槽101，請(qǐng)參閱圖7。

步驟S4：沿所述開(kāi)口1011側(cè)壁，對(duì)各功能層進(jìn)行回退處理，使所述各功能層相對(duì)于所述溝槽101的溝槽口邊緣向溝槽101外側(cè)方向發(fā)生回退，暴露出所述溝槽101頂部邊緣的部分襯底100表面，且所述第二功能層103的回退量大于所述第一功能層102的回退量。

步驟S5：對(duì)所述溝槽101側(cè)壁和襯底100表面銜接的上轉(zhuǎn)角進(jìn)行圓弧化處理，所述圓弧化處理過(guò)程對(duì)所述第一功能層102造成腐蝕，使得所述第一功能層102最終回退量小于或等于所述第二功能層103的最終回退量。

步驟S6：在所述溝槽101以及所述開(kāi)口1011內(nèi)填充隔離材料層，以形成隔離結(jié)構(gòu)。

在該實(shí)施例中，由于各功能層均在位于所述開(kāi)口1011的一側(cè)相較于所述開(kāi)口1011發(fā)生回退，且所述第二功能層103的回退量大于所述第一功能層102的回退量，因此，在所述溝槽101內(nèi)形成第一氧化層105并去除的過(guò)程中，即使對(duì)所述第一功能層102的回退量有一定的影響，但由于所述第二功能層103相較于第一功能層102的回退量更大，因此所述第一功能層102的回退量仍小于或等于所述第二功能層103的回退量，所述第二功能層103與所述襯底100上表面之間形成空隙夾層的可能性也大大降低，避免了在溝槽101內(nèi)沉積的其他膜層時(shí)，膜層無(wú)法將所述空隙夾層完全填滿時(shí)出現(xiàn)的空洞問(wèn)題，從而優(yōu)化最終形成的半導(dǎo)體器件的電性和良率，提升晶圓的良率。

請(qǐng)參考圖3，在圖3所示的實(shí)施例中，提供了襯底100，所述襯底100上表面形成有第一功能層102，和為于所述第一功能層102上表面的第二功能層103。

所述襯底100包括硅襯底100、絕緣體上硅襯底100、絕緣體上鍺襯底100、鍺襯底100等，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)需要進(jìn)行更換。

在一些實(shí)施例中，所述第一功能層102的材料包括氧化硅、氮氧化硅和碳氧化硅中的至少一種。

在一些實(shí)施例中，所述溝槽101用于形成半導(dǎo)體存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)中的淺溝道隔離結(jié)構(gòu)，此時(shí)，所述第一功能層102的材料為氧化硅。

在一些實(shí)施例中，所述第二功能層103的材料至少包括氮化硅。在一些其他的實(shí)施例中，所述第二功能層103包括多個(gè)膜層，如氮化硅層、氧化硅層，且各個(gè)所述膜層在垂直所述襯底100上表面的方向上依次堆疊。

在一些實(shí)施例中，所述第一功能層102的厚度至少為450?，和/或，所述第二功能層103的厚度至少為1200?。實(shí)際上也可根據(jù)需要設(shè)置所述第一功能層102、第二功能層103的具體制備材料以及厚度。

在一些實(shí)施例中，所述第二功能層103為氮化硅層，所述氮化硅層的厚度為1400?，所述第一功能層102為氧化硅層，所述氧化硅層的厚度為475?。

請(qǐng)參閱圖6，在所述第一功能層102和第二功能層103表面形成了開(kāi)口1011，所述開(kāi)口1011暴露溝槽101的預(yù)計(jì)形成區(qū)域，溝槽101形成在所述開(kāi)口1011暴露的區(qū)域中，尺寸與所述開(kāi)口1011暴露的區(qū)域的尺寸相等，或小于所述開(kāi)口1011暴露的區(qū)域的尺寸。

在一些實(shí)施例中，形成開(kāi)口1011的步驟如下：在所述第二功能層103表面形成掩膜層104，如圖4所示。之后對(duì)所述掩膜層104進(jìn)行圖形化處理，暴露所述第二功能層103，如圖5所示。之后對(duì)所述圖形化處理后的掩膜層104暴露的所述第二功能層103進(jìn)行刻蝕，從所述第二功能層103上表面向下刻穿所述第一功能層102，暴露所述襯底100表面，從而形成所述開(kāi)口1011，如圖6所示。

在一些實(shí)施例中，如圖7所示，在形成所述開(kāi)口1011后，沿所述開(kāi)口1011繼續(xù)往下刻蝕所述襯底100，形成位于所述襯底100內(nèi)部的溝槽101。

在一些實(shí)施例中，如圖8所示，沿所述開(kāi)口1011側(cè)壁，對(duì)各功能層進(jìn)行回退處理。在回退處理的過(guò)程中，使所述各功能層相對(duì)于所述溝槽101的溝槽口邊緣向溝槽101外側(cè)方向發(fā)生回退，暴露出所述溝槽101頂部邊緣的部分襯底100表面。并且，所述回退處理需要保持所述第二功能層103的回退量大于所述第一功能層102的回退量，有利于后續(xù)進(jìn)行的隔離材料層的沉積，便于進(jìn)行高濃度電漿沉積工藝和高溫氧化物沉積工藝。

所述回退量指的是第一功能層102/第二功能層103構(gòu)成所述開(kāi)口1011側(cè)壁的一側(cè)，在平行于所述襯底100上表面方向上與所述溝槽101的溝槽口邊緣的最小距離。此處可以參閱圖8中的回退量d1和回退量d2，可以看出，第一功能層102的回退量d1小于所述第二功能層103的回退量d2。

在一些實(shí)施例中，采用干法刻蝕工藝，對(duì)所述各功能層進(jìn)行回退處理，且所述干法刻蝕時(shí)使用的刻蝕氣體中的氣體分子的氫原子的個(gè)數(shù)大于或等于2個(gè)。

在該實(shí)施例中，通過(guò)控制所述干法刻蝕時(shí)刻蝕氣體的流量以及通入時(shí)長(zhǎng)、通入方向，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)所述功能層的回退量的精確控制。研究發(fā)現(xiàn)，采用濕法刻蝕來(lái)控制所述功能層的回退時(shí)，難以控制第一功能層102的回退量。采用干法刻蝕可以很好的克服濕法刻蝕的上述缺點(diǎn)。

并且，在該實(shí)施例中，刻蝕氣體中的氣體分子的氫原子的個(gè)數(shù)大于或等于2個(gè)，提高了所述刻蝕氣體的氫原子含量，在所述第二功能層103為氮化硅層時(shí)，氮化硅與刻蝕氣體反應(yīng)可以行較多的聚合物副產(chǎn)物，這些聚合物副產(chǎn)物可以停留在所述第一功能層102的表面，在后續(xù)的圓弧化處理中，聚合物副產(chǎn)物可以保護(hù)所述第一功能層102，減少所述第一功能層102被刻蝕的量。

在一些實(shí)施例中，所述刻蝕氣體包括一氟甲烷或二氟甲烷中的至少一種。這兩種刻蝕氣體的氣體分子中都具有兩個(gè)以上的氫原子，因此可以起到產(chǎn)生較多的聚合物副產(chǎn)物的作用。并且，在所述第二功能層103的材料為氮化硅、第一功能層102的材料為氧化硅時(shí)，一氟甲烷以及二氟甲烷對(duì)第二功能層103的刻蝕速率大于對(duì)所述第一功能層102的刻蝕速率，有助于使所述第二功能層103的回退量大于所述第一功能層102的回退量。

在一些實(shí)施例中，所述采用干法刻蝕工藝，對(duì)所述各功能層進(jìn)行回退處理包括：根據(jù)各功能層的預(yù)設(shè)回退量，確定所述干法刻蝕的刻蝕時(shí)長(zhǎng)；向所述各功能層提供刻蝕氣體，且持續(xù)所述刻蝕時(shí)長(zhǎng)，所述刻蝕氣體中攜帶有非定向的等離子體。

在一些實(shí)施例中，所述第一功能層102和第二功能層103的預(yù)設(shè)回退量約為50 ?至500 ?。

在一些實(shí)施例中，所述干法刻蝕所用的刻蝕氣體對(duì)所述第二功能層103與所述第一功能層102的刻蝕速率比大于500:1，以使得在回退處理的過(guò)程中，所述第一功能層102的回退量小于所述第二功能層103的回退量。

在一些實(shí)施例中，通過(guò)控制所述刻蝕氣體的通入時(shí)長(zhǎng)，來(lái)確定對(duì)所述功能層進(jìn)行回退處理的時(shí)長(zhǎng)，從而確定各個(gè)所述功能層的回退量。在一些實(shí)施例中，根據(jù)需要回退的各個(gè)功能層的回退量，以及各個(gè)所述功能層的制備材料，確定具體所需的回退處理時(shí)長(zhǎng)。

由于需要對(duì)所述上轉(zhuǎn)角進(jìn)行圓弧化處理，因此，需要根據(jù)圓弧化處理對(duì)所述第一功能層102的影響程度，來(lái)確定所述第二功能層103的回退量與所述第一功能層102的回退量的差值。根據(jù)所述差值，以及干法刻蝕時(shí)刻蝕氣體對(duì)第一功能層102和第二功能層103的刻蝕速率比，以及刻蝕氣體通入反應(yīng)腔室時(shí)的流速，確定干法刻蝕時(shí)的刻蝕時(shí)長(zhǎng)。

在一些實(shí)施例中，當(dāng)采用上述實(shí)施例中的一氟甲烷或二氟甲烷對(duì)所述各功能層進(jìn)行回退處理時(shí)，若需要第二功能層103相較于所述溝槽口邊緣回退15微米，第一功能層102相較于所述溝槽口邊緣回退10微米，且刻蝕氣體的流量約為50sccm，則所需的所述刻蝕時(shí)長(zhǎng)約為15s。實(shí)際上也可根據(jù)需要設(shè)置所述刻蝕時(shí)長(zhǎng)和刻蝕氣體的具體種類、流速等參數(shù)。

在一些實(shí)施例中，在使用干法刻蝕工藝進(jìn)行回退處理時(shí)，刻蝕氣體的流量約為10到100sccm，通入時(shí)長(zhǎng)約為5s到30s。

在一些實(shí)施例中，回退處理后形成的結(jié)構(gòu)如圖8所示。在一些實(shí)施例中，經(jīng)過(guò)所述圓弧化處理后，最終形成的結(jié)構(gòu)如圖10所示，所述第一功能層102與所述第二功能層103相較于所述溝槽口的回退量相等，所述第一功能層102與所述第二功能層103在所述溝槽口一側(cè)的邊緣齊平?；趫D10中所示的結(jié)構(gòu)，最終形成的半導(dǎo)體器件具有空洞的可能性大大減小。

實(shí)際上，在一些實(shí)施例中，經(jīng)過(guò)所述圓弧化處理后，最終形成的結(jié)構(gòu)如圖8所示的所述第一功能層102與所述第二功能層103所示，第二功能層103的回退量仍舊大于所述第一功能層102的回退量，基于該結(jié)構(gòu)，最終形成的半導(dǎo)體器件具有空洞的可能性也被大大減小。

在一些實(shí)施例中，所述刻蝕氣體中攜帶有非定向的等離子體，可以實(shí)現(xiàn)均勻的刻蝕效果，讓刻蝕氣體中的等離子體停留半導(dǎo)體器件的表面，或停留在所述功能層下方暴露的溝槽口邊緣區(qū)域，減小等離子體對(duì)所述溝槽101內(nèi)部的影響，保留刻蝕氣體對(duì)所述上方功能層的上轉(zhuǎn)角吃圓效果，不影響下方溝槽101的形狀。由于使用所述干法刻蝕進(jìn)行功能層的回退處理的過(guò)程中，不對(duì)所述刻蝕氣體中的等離子體進(jìn)行方向控制，避免了形成定向的等離子束，從而避免了定向的等離子束對(duì)溝槽101內(nèi)部形狀的影響。

在一些實(shí)施例中，通過(guò)等離子體提供裝置來(lái)提供等離子體。并且，打開(kāi)所述等離子體提供裝置的射頻輸出，從而開(kāi)始提供所述等離子體。在一些實(shí)施例中，對(duì)所述等離子體的電漿濃度和提供時(shí)間進(jìn)行控制，并不控制所述等離子體的方向，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所述各功能層的非定向刻蝕。

所述等離子體提供裝置通過(guò)射頻輸出的電源（source power）控制所述等離子體的電漿濃度，并通過(guò)偏向電源（bias power）控制所述等離子體的出射方向，因此在一些實(shí)施例中，僅打開(kāi)電源控制所述等離子體的電漿濃度，并且關(guān)斷所述偏向開(kāi)關(guān)，從而防止等離子體形成具有固定出射方向的等離子束，影響下方溝槽101的形狀。

在一些實(shí)施例中，所述圓弧化處包括以下步驟：在所述溝槽101內(nèi)形成第一氧化層105，所述第一氧化層105至少覆蓋所述溝槽101側(cè)壁和襯底100表面銜接的上轉(zhuǎn)角的表面，如圖9所示；采用刻蝕工藝去除所述第一氧化層105，所述刻蝕工藝沿所述開(kāi)口1011側(cè)壁處對(duì)所述第一功能層102進(jìn)行回退，如圖10所示。

所述第一氧化層105的形成和去除都可以有效的實(shí)現(xiàn)所述上轉(zhuǎn)角的圓弧化效果，其中所述第一氧化層105的形成可以掩蓋上轉(zhuǎn)角的尖銳頂角，所述第一氧化層105的去除可以附帶去除上轉(zhuǎn)角的尖銳頂角，從而實(shí)現(xiàn)所述上轉(zhuǎn)角的圓弧化處理。

在一些實(shí)施例中，所述第一氧化層105的材料包括氧化硅、氮氧化硅和碳氧化硅中的至少一種。

所述圓弧化處理使得所述溝槽101的上轉(zhuǎn)角圓潤(rùn)，減小所述溝槽101的上轉(zhuǎn)角過(guò)于尖銳造成的尖端放電問(wèn)題發(fā)生的幾率。

在一些實(shí)施例中，采用濕法刻蝕工藝去除所述第一氧化層105。濕法刻蝕工藝去除所述第一氧化層105的同時(shí)，還可以去除所述第一功能層102表面附著的保護(hù)層。在一些實(shí)施例中，所述濕法刻蝕工藝所用的刻蝕液對(duì)所述第一氧化層和對(duì)所述保護(hù)層的刻蝕速率比相近或相同。

在一些實(shí)施例中，所述圓弧化處理還包括以下步驟：在去除所述第一氧化層105后，在所述溝槽101的底部和側(cè)壁表面形成第二氧化層106，所述第二氧化層106至少覆蓋所述溝槽101的上轉(zhuǎn)角，如圖12所示。

所述第二氧化層106的形成可以進(jìn)一步掩蓋上轉(zhuǎn)角的尖銳頂角，有利于實(shí)現(xiàn)所述上轉(zhuǎn)角的圓弧化，防止尖端放電。

在一些實(shí)施例中，所述第二氧化層106的材料包括氧化硅、氮氧化硅和碳氧化硅中的至少一種。所述第二氧化層106還有利于幫助實(shí)現(xiàn)溝槽101側(cè)壁及底面的絕緣性能。

實(shí)際上，也可根據(jù)需要設(shè)置所述第一氧化層105和第二氧化層106的具體材料和厚度。

在一些實(shí)施例中，采用高濃度電漿沉積方法或高溫氧化物沉積方法中的至少一種，在所述溝槽101的底部和側(cè)壁表面形成所述第一氧化層105和/或第二氧化層106。

在一些實(shí)施例中，所述對(duì)所述溝槽101側(cè)壁和襯底100表面銜接的上轉(zhuǎn)角進(jìn)行圓弧化處理前，還包括以下步驟：在所述第一功能層102沿所述開(kāi)口1011分布的一側(cè)的表面形成保護(hù)層，且所述保護(hù)層能夠被所述圓弧化處理過(guò)程去除，使得無(wú)需額外處理所述保護(hù)層，在保護(hù)所述第一功能層102的同時(shí)，無(wú)需新增額外的制程來(lái)去除所述保護(hù)層。

在一些實(shí)施例中，在所述第一功能層102沿所述開(kāi)口1011分布的一側(cè)的表面形成保護(hù)層包括：將所述回退處理的過(guò)程中形成的副產(chǎn)物作為所述保護(hù)層。因此無(wú)需設(shè)置額外的制程來(lái)制備所述保護(hù)層。

在一些實(shí)施例中，所述副產(chǎn)物包括聚合物。實(shí)際上也可根據(jù)實(shí)際需要，生成其他種類的副產(chǎn)物作為所述保護(hù)層。

在一些實(shí)施例中，使用一氟甲烷或二氟甲烷對(duì)第一功能層102、第二功能層103進(jìn)行回退處理的過(guò)程中，由于一氟甲烷或二氟甲烷中較高的氫原子含量，可以有效的在反應(yīng)過(guò)程中生成較多的聚合物的副產(chǎn)物，這些副產(chǎn)物形成在所述第一功能層102表面及側(cè)壁，在后續(xù)對(duì)上轉(zhuǎn)角進(jìn)行圓弧化處理的過(guò)程中，圓弧化處理先腐蝕副產(chǎn)物，再腐蝕所述第一功能層102，因此對(duì)第一功能層102的腐蝕量變少，減小在第二功能層103下方形成空隙夾層的可能性。

所述在所述溝槽101以及所述開(kāi)口1011內(nèi)填充隔離材料層，以形成隔離結(jié)構(gòu)包括：在所述溝槽101的底部和側(cè)壁表面形成第一隔離層107，所述第一隔離層107還覆蓋至所述開(kāi)口1011的側(cè)壁，并覆蓋至所述第二功能層103的上表面；在所述溝槽101和所述開(kāi)口1011的剩余空間內(nèi)填滿第二隔離層108，所述第二隔離層108還覆蓋至所述第二功能層103的上表面。

在一些實(shí)施例中，請(qǐng)參閱圖13，由于所述第二隔離層108需要填滿所述溝槽101，因此所述第二隔離層108會(huì)在所述第二功能層103的表面形成山峰型堆疊結(jié)構(gòu)。實(shí)際上若采用了其他的膜層形成方法，所述第二隔離層108也可以平坦的形成于所述第一隔離層107上方。

在一些實(shí)施例中，采用高濃度電漿沉積（High Dense Plasma）和/或高溫氧化物沉積（High Temperature Oxid）的方法，來(lái)依次在所述溝槽101內(nèi)形成所述第一隔離層107以及所述第二隔離層108。

在一些實(shí)施例中，所述高濃度電漿沉積工藝指的是HDPCVD是指在傳統(tǒng)CVD的基礎(chǔ)上增加了濺射（sputter）功能，這個(gè)功能有助于增加沉積密度，同時(shí)可以在沉積的過(guò)程中把轉(zhuǎn)角形貌的凸起消除掉，增進(jìn)沉積效果，此時(shí)，所述等離子體機(jī)臺(tái)的電源瓦數(shù)約為50到1000W。

所述高溫氧化物沉積工藝指的是溫度在300℃以上的氧化物沉積工藝。

在一些實(shí)施例中，對(duì)所述第二功能層103的回退處理還有助于使第二功能層103的頂部圓滑，擴(kuò)大所述開(kāi)口1011的大小，在填充所述隔離材料層時(shí)，所述隔離材料能夠更好的進(jìn)入到所述開(kāi)口1011和所述溝槽101內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)更好的填充效果，以具有更好的電性特征。

本申請(qǐng)還提供了一種半導(dǎo)體器件，包括：襯底100；位于所述襯底100表面的第一功能層102和位于所述第一功能層102表面的第二功能層103；所述第一功能層102和第二功能層103中形成有開(kāi)口1011，所述開(kāi)口1011貫穿所述第一功能層102和第二功能層103；所述襯底100內(nèi)形成有位于所述開(kāi)口1011下方且與所述開(kāi)口1011連通的溝槽101，所述開(kāi)口1011底部暴露出所述溝槽101頂部開(kāi)口1011邊緣的部分襯底100表面；所述開(kāi)口1011側(cè)壁的第一功能層102和第二功能層103邊緣齊平，或者第二功能層103邊緣向開(kāi)口1011內(nèi)凸出；隔離材料層，填滿所述溝槽101和所述開(kāi)口1011。

在該實(shí)施例中，由于各功能層均在位于所述開(kāi)口1011的一側(cè)相較于所述開(kāi)口1011發(fā)生回退，且所述第二功能層103的回退量大于所述第一功能層102的回退量，因此，在所述溝槽101內(nèi)形成第一氧化層105并去除的過(guò)程中，即使對(duì)所述第一功能層102的回退量有一定的影響，由于所述第二功能層103相較于第一功能層102的回退量更大，因此所述第一功能層102的回退量仍小于或等于所述第二功能層103的，所述第二功能層103與所述襯底100上表面之間形成空隙夾層的可能性也大大降低，避免了在溝槽101內(nèi)沉積的其他膜層時(shí)，膜層無(wú)法將所述空隙夾層完全填滿時(shí)出現(xiàn)的空洞問(wèn)題，從而優(yōu)化最終形成的半導(dǎo)體器件的電性和良率，提升晶圓的良率。

在一些實(shí)施例中，所述溝槽101的上轉(zhuǎn)角呈圓弧形，系經(jīng)過(guò)圓弧形處理的上轉(zhuǎn)角。

在一些實(shí)施例中，所述第二功能層103邊緣呈圓弧形，系經(jīng)過(guò)回退處理后形成的圓弧形，有助于隔離材料層的沉積、制備。

在一些實(shí)施例中，還包括第二氧化層106，形成于所述溝槽101的底面和側(cè)壁表面，所述隔離材料層形成于所述第二氧化層106上表面。所述第二氧化層106有利于幫助實(shí)現(xiàn)溝槽101側(cè)壁及底面的絕緣性能。

以上所述僅為本申請(qǐng)的實(shí)施例，并非因此限制本申請(qǐng)的專利范圍，凡是利用本申請(qǐng)說(shuō)明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，例如各實(shí)施例之間技術(shù)特征的相互結(jié)合，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本申請(qǐng)的專利保護(hù)范圍內(nèi)。

半導(dǎo)體器件及其制備方法.pdf