本申請涉及半導體,特別涉及一種集成深溝槽隔離結構的器件及其制備方法。
背景技術:
1、深溝槽隔離(deep?trench?isolation,dti)是半導體器件中的一種關鍵的三維隔離結構,其核心作用是實現(xiàn)器件間的電學隔離,尤其適用于高壓、高密度、抗干擾需求強的器件結構。現(xiàn)有的深溝槽隔離集成工序主要是在制備淺溝槽隔離(shallow?trenchisolation,sti)前后,制備步驟繁多,增加工藝復雜度和制備成本。
技術實現(xiàn)思路
1、為解決上述技術問題,本申請于一方面公開了一種集成深溝槽隔離結構的器件制備方法,其包括:
2、提供半導體結構,所述半導體結構包括基底、層疊于基底表面的柵極材料層和層疊于所述柵極材料層的掩膜層,所述基底中形成有半導體器件的功能元件;
3、于所述半導體結構中形成深溝槽,所述深溝槽貫穿所述掩膜層、所述柵極材料層并深入所述基底;
4、對所述深溝槽進行填充,形成深溝槽隔離結構,所述深溝槽隔離結構包括填充結構,所述填充結構不高于所述基底表面;
5、圖案化刻蝕所述柵極材料層,形成柵極結構;
6、去除所述掩膜層。
7、可能的實施方式中,所述去除所述掩膜層之后,所述制備方法還包括:
8、形成層疊于所述基底表面和所述深溝槽隔離結構表面,并覆蓋所述柵極結構的隔離層;
9、于所述隔離層上形成層間介質層,并基于所述層間介質層形成金屬互連層。
10、可能的實施方式中,所述基于所述層間介質層形成金屬互連層包括:
11、于所述層間介質層中形成貫穿所述層間介質層和所述隔離層的多個接觸孔,所述多個接觸孔分別延伸至所述深溝槽隔離結構和所述柵極結構;
12、于所述多個接觸孔中填充導電材料,形成多個接觸插塞結構;
13、于所述層間介質層上方形成與所述接觸插塞結構接觸的第一金屬層,所述多個接觸插塞結構電性連接所述深溝槽隔離結構與所述第一金屬層,以及電性連接所述柵極結構和所述第一金屬層。
14、可能的實施方式中,所述基底中形成有淺溝槽隔離結構,所述深溝槽位于所述淺溝槽隔離結構處且縱向貫穿所述淺溝槽隔離結構。
15、可能的實施方式中,所述基底中具有位于所述淺溝槽隔離結構下方的摻雜埋層,所述深溝槽的槽底低于所述摻雜埋層,所述深溝槽和所述摻雜埋層用于隔離相鄰器件模塊。
16、可能的實施方式中,所述于所述半導體結構中形成深溝槽包括:
17、形成層疊于所述柵極材料層的第一遮蔽層;
18、對所述第一遮蔽層進行圖案化處理,以暴露所述深溝槽對應的掩膜層區(qū)域;
19、刻蝕暴露的掩膜層區(qū)域、暴露的柵極材料層區(qū)域和暴露的基底區(qū)域,形成所述深溝槽。
20、可能的實施方式中,所述對所述深溝槽進行填充,形成深溝槽隔離結構包括:
21、形成覆蓋所述深溝槽槽壁并層疊于所述掩膜層上的隔離氧化層;
22、回刻所述隔離氧化層以暴露所述深溝槽的槽底;
23、于所述深溝槽的槽底底部形成摻雜區(qū);
24、淀積可導電的非金屬材料以得到填充所述深溝槽的填充結構,形成所述深溝槽隔離結構。
25、可能的實施方式中,所述淀積可導電的非金屬材料以得到填充所述深溝槽的填充結構,形成所述深溝槽隔離結構包括:
26、淀積可導電的非金屬材料,形成填充所述深溝槽并層疊于所述隔離氧化層上的填充材料層;
27、去除所述掩膜層上的填充材料層區(qū)域和隔離氧化層區(qū)域;
28、回刻深溝槽中的填充材料層區(qū)域和隔離氧化層區(qū)域,至殘留的填充材料層和殘留的隔離氧化層不高于所述基底表面,形成包括所述填充結構的所述深溝槽隔離結構。
29、可能的實施方式中,可導電的非金屬材料為柵極材料。
30、可能的實施方式中,所述圖案化刻蝕所述柵極材料層,形成柵極結構包括:
31、形成第二遮蔽層,所述第二遮蔽層遮蔽所述深溝槽隔離結構表面和所述柵極結構對應的掩膜層區(qū)域;
32、刻蝕所述掩膜層,以去除所述第二遮蔽層未遮蔽的掩膜層區(qū)域;
33、刻蝕所述基底表面暴露的柵極材料層區(qū)域,并去除所述第二遮蔽層,形成所述柵極結構。
34、本申請于另一方面還公開了一種集成深溝槽隔離結構的器件,包括:
35、基底,形成有半導體器件的功能元件;
36、深溝槽,位于所述基底中;
37、深溝槽隔離結構,填充于所述深溝槽,包括填充結構,所述填充結構不高于所述基底表面,所述填充結構的材料為可導電的非金屬材料;
38、柵極結構,位于所述基底表面。
39、本申請于另一方面還公開了一種集成電路,所述集成電路包括上述的集成深溝槽隔離結構的器件。
40、本申請于另一方面還公開了一種電子裝置,其包括上述的集成深溝槽隔離結構的器件。
41、基于上述技術方案,本申請具有以下有益效果:
42、本申請的技術方案在基底上形成柵極材料層和層疊于所述柵極材料層的掩膜層后,進行深溝槽刻蝕和可導電的非金屬材料填充,然后圖案化刻蝕柵極材料層,形成柵極結構,從而以掩膜層作為深溝槽刻蝕和柵極結構制備的阻擋層,不僅將深溝槽隔離結構的制備工序整合至bcd等器件的柵極結構制備的標準工藝中,而且無需額外引入深溝槽隔離結構制備所需的掩膜工序,簡化深溝槽隔離的集成工藝并降低制備成本。并且,將深溝槽隔離結構集成至前段制程(front-end-of-line,?feol)中,能夠利用前段制程的已有的刻蝕和材料填充工藝進行深溝槽隔離結構的制備,無需更換機臺或額外引入其它工藝。同時,深溝槽隔離結構基于可導電的非金屬材料填充制備,與基底的熱膨脹系數(shù)相似,降低加熱工藝導致的熱膨脹變形和器件損傷風險。
1.一種集成深溝槽隔離結構的器件制備方法,其特征在于,包括:
2.根據(jù)權利要求1所述的制備方法,其特征在于,所述去除所述掩膜層之后,所述制備方法還包括:
3.根據(jù)權利要求2所述的制備方法,其特征在于,所述基于所述層間介質層形成金屬互連層包括:
4.根據(jù)權利要求1所述的制備方法,其特征在于,所述基底中形成有淺溝槽隔離結構,所述深溝槽位于所述淺溝槽隔離結構處且縱向貫穿所述淺溝槽隔離結構。
5.根據(jù)權利要求4所述的制備方法,其特征在于,所述基底中具有位于所述淺溝槽隔離結構下方的摻雜埋層,所述深溝槽的槽底低于所述摻雜埋層,所述深溝槽和所述摻雜埋層用于隔離相鄰器件模塊。
6.根據(jù)權利要求1-5中任一項所述的制備方法,其特征在于,所述于所述半導體結構中形成深溝槽包括:
7.根據(jù)權利要求1-5中任一項所述的制備方法,其特征在于,所述對所述深溝槽進行填充,形成深溝槽隔離結構包括:
8.根據(jù)權利要求7所述的制備方法,其特征在于,所述淀積可導電的非金屬材料以得到填充所述深溝槽的填充結構,形成所述深溝槽隔離結構包括:
9.根據(jù)權利要求1-5中任一項所述的制備方法,其特征在于,所述圖案化刻蝕所述柵極材料層,形成柵極結構包括:
10.一種集成深溝槽隔離結構的器件,其特征在于,包括: