一种有源区制备方法和有源区结构

摘要

本发明公开了一种有源区制备方法和有源区结构，所述有源区制备方法包括获取设有浅沟槽的半导体衬底，其中，浅沟槽内设有沟槽氧化层和填充层；刻蚀去除部分填充层和部分沟槽氧化层，以露出浅沟槽的顶角；刻蚀浅沟槽的顶角，并使浅沟槽的顶角形成预设圆角；在预设圆角上重新敷设沟槽氧化层之后，在浅沟槽内重新形成填充层以形成有源区。本发明解决了使用现有方法形成的有源区实际效果不理想的问题，提高了影响了器件的性能和产品良率。

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种有源区制备方法和有源区结构。

背景技术

如图1所述，现有的有源区通过光刻显影之后，采用干法刻蚀在有源区上形成浅沟槽1’，再通过湿法刻蚀降低氮化硅3’厚度和尺寸，同时消耗氧化层2’(SiO

但使用现有方法形成的有源区实际效果不理想，影响了器件的性能，降低了产品良率。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种有源区制备方法和有源区结构，以至少解决使用现有方法形成的有源区实际效果不理想的问题。

本发明实施例提供以下技术方案：

本发明实施例的一种有源区制备方法，包括：

获取设有浅沟槽的半导体衬底，其中，所述浅沟槽内设有沟槽氧化层和填充层；

刻蚀去除部分所述填充层和部分沟槽氧化层，以露出所述浅沟槽的顶角；

刻蚀所述浅沟槽的顶角，并使所述浅沟槽的顶角形成预设圆角；

在所述预设圆角上重新敷设所述沟槽氧化层之后，在所述浅沟槽内重新形成所述填充层以形成有源区。

进一步地，所述半导体衬底上设有掩膜层，且所述掩膜层位于所述浅沟槽的周部。

进一步地，所述刻蚀所述浅沟槽的顶角包括：

基于湿法刻蚀工艺刻蚀所述浅沟槽的顶角，以降低刻蚀难度。

进一步地，所述基于湿法刻蚀工艺刻蚀所述浅沟槽的顶角包括：

使用硅腐蚀液刻蚀所述浅沟槽的顶角，以避免刻蚀所述填充层或沟槽氧化层。

进一步地，所述硅腐蚀液为氢氟酸(HF)、硝酸(HNO

进一步地，所述氢氟酸(HF)、硝酸(HNO

进一步地，在所述预设圆角上重新敷设所述沟槽氧化层包括：

基于炉管工艺在所述预设圆角上重新敷设所述沟槽氧化层。

进一步地，在所述浅沟槽内重新形成所述填充层包括：

基于HDP工艺在所述浅沟槽内重新形成所述填充层。

本发明实施例的一种有源区结构，包括半导体衬底，所述半导体衬底上刻蚀有露出顶角的浅沟槽，所述有源区结构还包括：

沟槽氧化层，所述沟槽氧化层敷设于所述浅沟槽的下方，并露出所述浅沟槽的顶角；

填充层，所述填充层敷设于所述沟槽氧化层上，且露出所述浅沟槽的顶角；

其中，在将所述浅沟槽的顶角刻蚀为预设圆角之后，在所述浅沟槽的预设圆角处重新敷设所述沟槽氧化层，并在所述浅沟槽内重新填充所述填充层。

进一步地，所述有源区结构还包括：

掩膜层，所述掩膜层敷设于所述半导体衬底上。

与现有技术相比，本发明至少具有如下效果：

本发明的一种有源区制备方法，通过刻蚀掉浅沟槽内部分填充层和部分沟槽氧化层以仅露出浅沟槽的顶角区域，并使用硅腐蚀液只对浅沟槽的顶角区域进行刻蚀，从而通过硅腐蚀液能够将浅沟槽的顶角区域刻蚀成预设圆角，同时避免硅腐蚀液刻蚀浅沟槽的其余部分，以提高浅沟槽圆角的弧度，解决了使用现有方法形成的有源区实际效果不理想的问题，提高了器件的性能和产品良率。

附图说明

图1为现有方法制造有源区结构的流程图；

图2为本发明实施例的露出浅沟槽的顶角的结构示意图；

图3为本发明实施例的将浅沟槽的顶角刻蚀为预设圆角的结构示意图；

图4为本发明实施例的在预设圆角上形成沟槽氧化层和填充层的结构示意图；

本发明的附图标记如下：

1’、浅沟槽；2’、氧化层；3’、氮化硅；

1、半导体衬底；11、浅沟槽；2、沟槽氧化层；3、填充层；4、预设圆角；5、掩膜层。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。

除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。

现有技术中在有源区通过光刻显影之后，采用干法刻蚀形成浅沟槽，通过湿法刻蚀露出有源区浅沟槽的顶角，最后再基于炉管工艺在有源区内壁形成氧化层，同时使有源区顶角变圆滑，在使用HDP的方法对浅沟槽进行填充，但是发明人在使用这种方法获取有源区之后，发现器件的性能受到了影响，且产品的良率也会有所降低。

基于此，本发明实施例提出了一种处理方案：如图2～4所示，在使用现有方法制造有源区之后，通过刻蚀方法露出有源区的顶角，并对有源区的顶角进行刻蚀，从而增加有源区的顶角的弧度，以减小对有源区上氧化层或掩膜层的应力，避免有源区的氧化层、掩膜层发生损坏，从而提升产品的良率，且不影响器件的性能。

实施例1

本发明实施例提供了一种有源区制备方法，如图2～4所示，包括如下步骤：

步骤S102、获取设有浅沟槽的半导体衬底，其中，浅沟槽内设有沟槽氧化层和填充层；

步骤S104、刻蚀去除部分填充层和部分沟槽氧化层，以露出浅沟槽的顶角；

步骤S106、刻蚀浅沟槽的顶角，并使浅沟槽的顶角形成预设圆角；

步骤S108、在预设圆角上重新敷设沟槽氧化层之后，在浅沟槽内重新形成填充层以形成有源区。

在步骤S102中，可以使用现有方法获取设有浅沟槽的半导体衬底，且在浅沟槽内填充沟槽氧化层和填充层。

例如，在半导体衬底上形成衬底氧化层(氧化硅层)和掩膜层(氮化硅层)之后，基于干法刻蚀在半导体衬底上形成浅沟槽，并通过湿法刻蚀降低掩膜层的厚度和尺寸，并消耗牺牲衬底氧化层，以露出有源区浅沟槽的顶角，最后通过炉管氧化在浅沟槽的内壁形成沟槽氧化层，同时使有源区顶角变圆滑，最后使用HDP的方法对浅沟槽形成填充层。

其中，还可以使用其他方法获取设有浅沟槽的半导体衬底，在此不再赘述。

进一步地，半导体衬底上还设有衬底氧化层，其中，衬底氧化层和沟槽氧化层均为氧化硅层。

其中，衬底氧化层为铺设在半导体衬底上的氧化层，沟槽氧化层为敷设在浅沟槽内的氧化层。

其中，填充层可以为基于HDP工艺获取的填充物，用于填充浅沟槽以形成有源区。

在其中的一些实施例中，填充层可以使用其他常用工艺获取，在此不再赘述。

其中，填充层不仅填充浅沟槽，同时敷设于半导体衬底上的衬底氧化层上。

在步骤S104中，刻蚀去除部分填充层和部分沟槽氧化层可以采用干法刻蚀或湿法刻蚀。

优选地，为了降低刻蚀难度，可以采用湿法刻蚀以刻蚀去除部分填充层和部分沟槽氧化层。

其中，在通过湿法刻蚀部分填充层和部分沟槽氧化层的情况下，由于对半导体衬底刻蚀不明显，因此需要后续继续对浅沟槽的顶角进行刻蚀。

其中，通过仅对填充层和沟槽氧化层进行刻蚀，也便于后续仅对浅沟槽的顶角进行刻蚀。

其中，使用湿法刻蚀即能够方便快捷的刻蚀填充层和沟槽氧化层，也能够快速地对湿法刻蚀后的半导体衬底进行清洗。

其中，刻蚀去除部分填充层可以将填充层刻蚀至浅沟槽的中部，以使填充层不再覆盖浅沟槽的顶角，便于后续对浅沟槽的顶角进行刻蚀。

其中，在刻蚀去除部分填充层后，沟槽氧化层同样被酸液刻蚀，并刻蚀至与填充层基本平齐，以露出浅沟槽的顶角，便于后续对浅沟槽的顶角进行刻蚀。

其中，在对部分填充层和部分沟槽氧化层进行刻蚀的情况下，使用的酸液对半导体衬底不敏感，从而实现只刻蚀填充层和沟槽氧化层，并刻蚀填充层和沟槽氧化层刻蚀到指定位置，以避免酸液腐蚀半导体衬底。

在其中的一些实施例中，在对填充层和沟槽氧化层进行湿法刻蚀的情况下，可以控制酸液刻蚀的时间以实现刻蚀部分填充层和部分沟槽氧化层。

在其中的一些实施例中，在对填充层和沟槽氧化层进行湿法刻蚀的情况下，可以控制酸液刻蚀的浓度以实现刻蚀部分填充层和部分沟槽氧化层。

在其中的一些实施例中，在对填充层和沟槽氧化层进行湿法刻蚀的情况下，可以同时控制酸野可以的浓度和酸液控制的时间以实现刻蚀部分填充层和部分沟槽氧化层。

在步骤S106中，在露出浅沟槽的顶角之后，可以只对浅沟槽的顶角进行刻蚀，以使浅沟槽的顶角形成预设圆角，从而减少应力，避免浅沟槽的顶角较为尖锐影响器件的功能，降低产品良率。

其中，由于浅沟槽形成于半导体衬底上，且半导体衬底为硅材料制成，从而可以单独对硅进行刻蚀，并对浅沟槽内的填充层或沟槽氧化层不进行刻蚀，以在浅沟槽的顶角处形成预设圆角。

其中，在对浅沟槽的顶角进行刻蚀的情况下，可以使用对浅沟槽刻蚀速率较快且对填充层和沟槽氧化层刻蚀速率较慢或无法对填充层和沟槽氧化层进行刻蚀的酸液对浅沟槽的顶角进行刻蚀。

优选地，可以基于湿法刻蚀工艺刻蚀浅沟槽的顶角，以使浅沟槽的顶角形成预设圆角，从而降低对浅沟槽的顶角刻蚀的难度。

在其中的一些实施例中，在基于湿法刻蚀工艺刻蚀浅沟槽的顶角的情况下，可以控制酸液的浓度以控制刻蚀浅沟槽的顶角的速率，从而将浅沟槽的顶角刻蚀成预设圆角。

在其中的一些实施例中，在基于湿法刻蚀工艺刻蚀浅沟槽的顶角的情况下，可以控制酸液腐蚀浅沟槽顶角的时间，以将浅沟槽的顶角刻蚀成预设圆角。

在其中的一些实施例中，在基于湿法刻蚀工艺刻蚀浅沟槽的顶角的情况下，可以同时控制酸液浓度和腐蚀时间，以将浅沟槽的顶角刻蚀成预设圆角。

更为优选地，可以使用硅腐蚀液对浅沟槽的顶角进行刻蚀，以避免刻蚀浅沟槽内的填充层和沟槽氧化层。

其中，由于硅腐蚀液能够对浅沟槽的顶角进行腐蚀且对填充层和沟槽氧化层不敏感，从而可以实现将浅沟槽的顶角刻蚀为预设圆角。

其中，可以控制硅腐蚀液的浓度和/或刻蚀时间以将浅沟槽的顶角刻蚀成预设圆角。

其中，为了便于获取调配硅腐蚀液，硅腐蚀液可以为氢氟酸(HF)、硝酸(HNO

具体地，由于氢氟酸(HF)、硝酸(HNO

在其中的一些实施例中，硅腐蚀液还可以包括去离子水、复合缓蚀剂等。

进一步地，为了使用硅腐蚀液快速得到合适的预设圆角，氢氟酸(HF)、硝酸(HNO

进一步地，在使用硅腐蚀液刻蚀浅沟槽的顶角的情况下，还可以控制刻蚀温度，以控制刻蚀浅沟槽的顶角的速率，从而得到预设圆角。

进一步地，半导体衬底上设有掩膜层，且掩膜层位于浅沟槽的周部。

其中，掩膜层为氮化硅层。

进一步地，在预设圆角上重新敷设沟槽氧化层包括：

基于炉管工艺在预设元件上重新敷设沟槽氧化层，以便于生成沟槽氧化层。

其中，在本发明实施例中还可以通过其他方式在预设圆角上敷设沟槽氧化层，在此不再赘述。

其中，沟槽氧化层为氧化硅层。

进一步地，在浅沟槽内重新形成填充层包括：

基于HDP工艺在浅沟槽内重新形成填充层，以便于填充浅沟槽。

其中，在本发明实施例中还可以通过其他方式在浅沟槽内形成填充层，在此不再赘述。

本发明实施例通过只对浅沟槽的顶角进行刻蚀，以在浅沟槽的顶角处形成预设圆角，从而能够改善器件性能，提升产品良率。

本发明实施例相比于现有技术通过在保证浅沟槽的深度和宽度的情况下，仅对浅沟槽的顶角进行刻蚀，以将浅沟槽的顶角刻蚀为预设圆角，从而能够避免浅沟槽的顶角较为尖锐导致浅沟槽的顶角应力较大以对其上的氧化层和/或掩膜层造成损坏的问题，从而改善了器件性能，提升了产品良率。

实施例2

本实施例提供了一种有源区结构，其可由实施例1所述的方法制备。

如图2～4所示，有源区结构包括半导体衬底1、沟槽氧化层2以及填充层3。其中，半导体衬底1上刻蚀有露出顶角的浅沟槽11；沟槽氧化层2敷设于浅沟槽11的下方，并露出浅沟槽11的顶角；填充层3敷设于沟槽氧化层2上，且露出浅沟槽11的顶角；其中，在将浅沟槽11的顶角刻蚀为预设圆角4之后，在浅沟槽11的预设圆角4处重新敷设沟槽氧化层2，并在浅沟槽11内重新形成填充层3。

其中，半导体衬底1可以为硅材料制成。

其中，沟槽氧化层2可以为氧化硅层。

其中，填充层3可以为基于HDP工艺获取的氧化层。

进一步地，有源区结构还包括掩膜层5，掩膜层5敷设于半导体衬底1上，用于提高器件性能。

其中，掩膜层5为氮化硅层。

本发明实施例通过增加浅沟槽顶角的弧度，从而解决了现有技术中在浅沟槽内生成氧化层的过程中圆滑浅沟槽的顶角，但浅沟槽的顶角依然较为尖锐的问题，且本发明对有源区制造的前述工艺并未进行改变，从而也无需改变相应的工装，从而降低了生产成本，减少了工装更换的问题。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。