顶部圆角沟槽隔离结构的制造方法与流程

1.本技术涉及半导体集成电路制造技术领域，具体涉及一种顶部圆角沟槽隔离结构的制造方法。


背景技术：

2.随着半导体技术的发展，集成电路中器件的尺寸越来越小，为实现高密度、高性能的mos晶体管，隔离结构的制作工艺越来越重要。
3.浅沟槽隔离结构(sti，shallow trench isolation)用于使得相邻mos晶体管的有源区隔离。
4.为了提高器件有源区之间的隔离效果，改善器件的漏电流性能，在制作浅沟槽隔离结构的沟槽时通常使得该沟槽的顶角部圆角化形成顶部圆角(tcr，top corning rounding)。为了满足不同产品的要求，该顶部圆角按照圆角直径分为小、中、大三种尺寸，当圆角直径为18 /-5nm的顶部圆角为中尺寸顶部圆角。
5.相关技术在制作中尺寸顶部圆角以适应相关产品的需求时，难以使得所形成的顶部圆角尺寸符合中尺寸顶部圆角的要求，制作工艺难度较大。


技术实现要素：

6.本技术提供了一种顶部圆角沟槽隔离结构的制造方法，可以解决相关技术中难以使得所形成的顶部圆角尺寸符合中尺寸顶部圆角的要求，制作工艺难度较大的问题。
7.为了解决背景技术中所述的技术问题，本技术提供一种顶部圆角沟槽隔离结构的制造方法，所述顶部圆角沟槽隔离结构的制造方法包括以下依次执行的步骤：
8.提供硅衬底层，所述硅衬底层上定义有沟槽隔离结构窗口；
9.基于所述沟槽隔离结构窗口，对所述硅衬底层进行刻蚀，使得所述硅衬底层中形成第一浅沟槽结构，所述第一浅沟槽结构的顶角形成第一尺寸圆角；
10.对所述第一浅沟槽结构的第一尺寸圆角进行刻蚀，使得所述第一尺寸圆角的直径缩小形成第二尺寸圆角；
11.基于所述沟槽隔离结构窗口继续刻蚀所述硅衬底层，使得带有所述第二尺寸圆角的第一浅沟槽结构向下延伸形成沟槽结构。
12.可选地，所述基于所述沟槽隔离结构窗口，对所述硅衬底层进行刻蚀，使得所述硅衬底层中形成第一浅沟槽结构，所述第一浅沟槽结构的顶角形成第一尺寸圆角步骤中，所述第一尺寸圆角具有第一直径；
13.所述第一直径的范围为大于27nm。
14.可选地，所述对所述第一浅沟槽结构的第一尺寸圆角进行刻蚀，使得所述第一尺寸圆角的直径缩小形成第二尺寸圆角的步骤中，所述第二尺寸圆角具有第二直径；
15.所述第二直径的范围为大于等于13nm且小于等于23nm。
16.可选地，所述对所述第一浅沟槽结构的第一尺寸圆角进行刻蚀，使得所述第一尺
寸圆角的直径缩小形成第二尺寸圆角的步骤，包括：
17.采用高选择比的含氟刻蚀气体对所述第一浅沟槽结构的第一尺寸圆角进行刻蚀，使得所述第一尺寸圆角的直径缩小形成第二尺寸圆角。
18.可选地，所述采用含氟刻蚀气体，以高刻蚀选择比对所述第一浅沟槽结构的第一尺寸圆角进行刻蚀，使得所述第一尺寸圆角的直径缩小形成第二尺寸圆角的步骤中，所述含氟刻蚀气体包括四氟化碳cf4，三氟甲烷chf3,二氟甲烷ch2f2,八氟环丁烷c4f8，三氟化氮nf3，氟甲烷ch3f中的任意一种或任意多种的组合。
19.可选地，所述采用含氟刻蚀气体，以高刻蚀选择比对所述第一浅沟槽结构的第一尺寸圆角进行刻蚀，使得所述第一尺寸圆角的直径缩小形成第二尺寸圆角的步骤中，所述高刻蚀选择比为对所述沟槽隔离结构窗口的刻蚀速率，与对所述硅衬底层的刻蚀速率的比值大于7。
20.可选地，通过掩模结构定义出所述沟槽隔离结构窗口；
21.所述对所述沟槽隔离结构窗口的刻蚀速率为对所述掩模结构的刻蚀速率。
22.可选地，所述采用含氟刻蚀气体，以高选择比对所述第一浅沟槽结构的第一尺寸圆角进行刻蚀，使得所述第一尺寸圆角的直径缩小形成第二尺寸圆角的步骤，包括：
23.采用含氟刻蚀气体，以高选择比对所述第一浅沟槽结构的第一尺寸圆角进行刻蚀时长小于10s的刻蚀操作，使得所述第一尺寸圆角的直径缩小形成第二尺寸圆角。
24.本技术技术方案，至少包括如下优点：本技术通过先形成带有第一尺寸圆角的第一浅沟槽结构，再通过轻刻蚀工艺对该第一浅沟槽结构的第一尺寸圆角进行刻蚀，使得所述第一尺寸圆角的直径缩小形成第二尺寸圆角，该第二尺寸圆角的直径符合中尺寸圆角的要求，最后在通过沟槽刻蚀，在第一浅沟槽结构的基础上形成沟槽结构，该沟槽结构的顶角为中尺寸的圆角，能够较准确地形成顶部圆角尺寸符合中尺寸要求的顶部圆角，降低工艺难度。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，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的附图。
26.图1示出了本技术一实施例提供的顶部圆角沟槽隔离结构的制造方法流程图；
27.图1a示出了本技术一实施例所提供的硅衬底层剖视结构示意图；
28.图2示出了在图1a的基础上完成了步骤s2后的器件剖视结构示意图；
29.图2a示出了图2中的第一尺寸圆角的放大结构示意图；
30.图3示出了在图2的基础上完成步骤s3后的器件剖视结构示意图；
31.图3a示出了图3中第二尺寸圆角162的放大结构示意图；
32.图4示出了本技术一实施例在图3所示结构的基础上，完成步骤s4后的器件剖视结构示意图。
具体实施方式
33.下面将结合附图，对本技术中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
34.在本技术的描述中，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，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。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技术中的具体含义。
36.此外，下面所描述的本技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
37.图1示出了本技术一实施例提供的顶部圆角沟槽隔离结构的制造方法流程图，从图1中可以看出，该顶部圆角沟槽隔离结构的制造方法包括以下依次执行的步骤s1至步骤s4，其中：
38.步骤s1：提供硅衬底层，所述硅衬底层上定义有沟槽隔离结构窗口。
39.参照图1a，其示出了本技术一实施例所提供的硅衬底层剖视结构示意图。
40.从图1a中可以看出，该硅衬底层110上形成掩模结构120，该掩模结构120中开设形成沟槽隔离结构窗口130，硅衬底层110的上表面从该沟槽隔离结构窗口130中外露。
41.可选地，该掩模结构120包括覆盖在硅衬底层110上表面上的氧化硅层121，和覆盖在该氧化硅层121上的硬质掩模层122，该硬质掩模层122的材质可以为氮化硅。
42.步骤s2：基于所述沟槽隔离结构窗口，对所述硅衬底层进行刻蚀，使得所述硅衬底层中形成第一浅沟槽结构，所述第一浅沟槽结构的顶角形成第一尺寸圆角。
43.参照图2，其示出了在图1a的基础上完成了步骤s2后的器件剖视结构示意图，从图2中可以看出，步骤s2完成后的在对应沟槽隔离结构窗口130位置处的硅衬底层110中形成第一浅沟槽结构150，该第一浅沟槽结构150从该硅衬底层110的上表面向下延伸。在该第一浅沟槽结构150的顶角形成第一尺寸圆角161。
44.参照图2a，其示出了图2中的第一尺寸圆角的放大结构示意图。从图2a中可以看出，该第一尺寸圆角161具有第一直径d1。
45.步骤s3：对所述第一浅沟槽结构的第一尺寸圆角进行刻蚀，使得所述第一尺寸圆角的直径缩小形成第二尺寸圆角。
46.参照图3，其示出了在图2的基础上完成步骤s3后的器件剖视结构示意图，从图3中可以看出，该步骤s3完成后在图2所示的第一尺寸圆角161基础上，使得第一尺寸圆角161缩小，从而在第一浅沟槽结构150的顶角形成第二尺寸圆角162。
47.参照图3a，其示出了图3中第二尺寸圆角162的放大结构示意图。从图3中可以看出，该第二尺寸圆角162具有第二直径d2。该该第二尺寸圆角162的第二直径d2小于该第一尺寸圆角161的第一直径d1。
48.可选地，该第一尺寸圆角161的直径d1大于27nm，该第二尺寸圆角162的第二直径d2大于等于13nm且小于等于23nm。
49.示例性地，在进行步骤s3：对所述第一浅沟槽结构的第一尺寸圆角进行刻蚀，使得所述第一尺寸圆角的直径缩小形成第二尺寸圆角的过程中，可以采用含氟刻蚀气体，以高刻蚀选择比对所述第一浅沟槽结构的第一尺寸圆角进行刻蚀，使得所述第一尺寸圆角的直径缩小形成第二尺寸圆角。
50.其中，该含氟刻蚀气体包括四氟化碳cf4，三氟甲烷chf3,二氟甲烷ch2f2,八氟环丁烷c4f8，三氟化氮nf3，氟甲烷ch3f中的任意一种或任意多种的组合。
51.另外步骤s3中采用含氟刻蚀气体，以高刻蚀选择比对所述第一浅沟槽结构的第一尺寸圆角进行刻蚀，使得所述第一尺寸圆角的直径缩小形成第二尺寸圆角，其中的高刻蚀选择比为对所述沟槽隔离结构窗口的刻蚀速率，与对所述硅衬底层的刻蚀速率的比值大于7。
52.在以高刻蚀选择比对所述第一浅沟槽结构的第一尺寸圆角进行刻蚀，使得所述第一尺寸圆角的直径缩小形成第二尺寸圆角时，可以采用含氟刻蚀气体，以高选择比对所述第一浅沟槽结构的第一尺寸圆角进行刻蚀时长小于10s的刻蚀操作，使得所述第一尺寸圆角的直径缩小形成第二尺寸圆角。
53.本实施例中是通过掩模结构定义出所述沟槽隔离结构窗口；从而该对所述沟槽隔离结构窗口的刻蚀速率为对所述掩模结构的刻蚀速率。
54.步骤s4：基于所述沟槽隔离结构窗口继续刻蚀所述硅衬底层，使得带有所述第二尺寸圆角的第一浅沟槽结构向下延伸形成沟槽结构。
55.参照图4，其示出了本技术一实施例在图3所示结构的基础上，完成步骤s4后的器件剖视结构示意图。
56.从图4中可以看出，在基于所述沟槽隔离结构窗口继续刻蚀图3所示的硅衬底层，使得带有第二尺寸圆角162的第一浅沟槽结构150向下延伸形成沟槽结构170。
57.从以上所示可以确定，本技术通过先形成带有第一尺寸圆角的第一浅沟槽结构，再通过轻刻蚀工艺对该第一浅沟槽结构的第一尺寸圆角进行刻蚀，使得所述第一尺寸圆角的直径缩小形成第二尺寸圆角，该第二尺寸圆角的直径符合中尺寸圆角的要求，最后在通过沟槽刻蚀，在第一浅沟槽结构的基础上形成沟槽结构，该沟槽结构的顶角为中尺寸的圆角，能够较准确地形成顶部圆角尺寸符合中尺寸要求的顶部圆角，降低工艺难度。
58.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本技术创造的保护范围之中。