本發(fā)明實施例涉及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法。

背景技術(shù)：

對于許多現(xiàn)代應(yīng)用來說，使用半導(dǎo)體裝置的電子設(shè)備是重要的。隨著電子技術(shù)的進步，半導(dǎo)體裝置的尺寸越來越小，同時具備更好的功能性與更多量的集成電路。半導(dǎo)體裝置的制造典型涉及在半導(dǎo)體襯底上方設(shè)置許多元件。使用隔離結(jié)構(gòu)，用以將元件彼此電隔離。而后通過在所述隔離結(jié)構(gòu)上方形成傳導(dǎo)線而互連所述元件。

由于半導(dǎo)體裝置的微小化，半導(dǎo)體襯底上方的元件密度持續(xù)增加，同時元件之間的距離持續(xù)縮小。在如此小的半導(dǎo)體裝置內(nèi)實施許多制造操作，隔離結(jié)構(gòu)的形成變得具有挑戰(zhàn)性。制造半導(dǎo)體裝置的復(fù)雜度增加可造成缺陷，例如電性隔離不良、產(chǎn)生破裂或是半導(dǎo)體裝置的高產(chǎn)量損失。由于涉及更多具有不同材料的不同元件，對于修飾半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)與改良制造操作有許多挑戰(zhàn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一些實施例為提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其包含半導(dǎo)體襯底，其包括第一表面以及與所述第一表面對立的第二表面；淺溝槽隔離(sti)，其包括第一部分，所述第一部分至少部分位于所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)并且從所述第一表面朝向所述第二表面變窄，以及位于所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)的第二部分，所述第二部分與所述第一部分耦合并且從所述第一部分朝向所述第二表面延伸；以及孔洞，其受到所述sti包圍，其中所述孔洞至少部分位于所述sti的所述第二部分內(nèi)。

本發(fā)明的一些實施例為提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其包含硅襯底，其包括第一表面以及與所述第一表面對立的第二表面；氧化物物件，其至少部分位于所述襯底內(nèi)，并且包括從所述第一表面朝向所述第二表面延伸的第一部分，以及位于所述襯底內(nèi)的第二部分，所述第二部分與所述第一部分耦合并且從所述第一部分朝向所述第二表面延伸，其中所述第二部分包括中空空間。

本發(fā)明的一些實施例為提供一種制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法，其包含接收襯底；移除所述襯底的第一部分，以形成第一凹部；在所述襯底上方并且沿著所述第一凹部的側(cè)壁與所述第一凹部的底部表面，放置掩模層；移除位于所述第一凹部的所述底部表面上方的所述掩模層的部分；移除從所述掩模層暴露的所述襯底的第二部分，以形成第二凹部；移除所述掩模層；以氧化物材料，填充所述第一凹部與所述第二凹部；以及形成孔洞，其至少部分位于所述第二凹部內(nèi)。

附圖說明

為協(xié)助讀者達到最佳理解效果，建議在閱讀本發(fā)明時同時參考隨附圖式及其詳細文字敘述說明。請注意，為遵循業(yè)界標準作法，本專利說明書中的圖式不一定按照正確的比例繪制。在某些圖式中，尺寸可能刻意放大或縮小，以協(xié)助讀者清楚了解其中的討論內(nèi)容。

圖1為根據(jù)本發(fā)明的一些實施例說明半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。

圖1a為根據(jù)本發(fā)明的一些實施例說明半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。

圖2為根據(jù)本發(fā)明的一些實施例說明半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。

圖2a為根據(jù)本發(fā)明的一些實施例說明半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。

圖3為根據(jù)本發(fā)明的一些實施例說明具有一或多個介電層的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。

圖4為根據(jù)本發(fā)明的一些實施例說明具有一或多個介電層的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。

圖5為根據(jù)本發(fā)明的一些實施例說明具有介電襯墊的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。

圖6為根據(jù)本發(fā)明的一些實施例說明具有介電襯墊的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。

圖7為根據(jù)本發(fā)明的一些實施例說明具有晶體管裝置與一或多個sti的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。

圖8為根據(jù)本發(fā)明的一些實施例說明制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法的流程圖。

圖8a到8o為根據(jù)本發(fā)明的一些實施例說明通過圖8的方法而制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供了數(shù)個不同的實施方法或?qū)嵤├?，可用于實現(xiàn)本發(fā)明實施例的不同特征。為簡化說明起見，本發(fā)明也同時描述了特定零組件與布置的范例。請注意，提供這些特定范例的目的僅在于示范，而非予以任何限制。舉例來說，在以下說明第一特征如何在第二特征上或上方的敘述中，可能會包含某些實施例，其中第一特征與第二特征為直接接觸，而敘述中也可能包含其他不同實施例，其中第一特征與第二特征中間另有其他特征，以致于第一特征與第二特征并不直接接觸。此外，本發(fā)明中的各種范例可能使用重復(fù)的參考數(shù)字和/或文字注記，以使文件更加簡單化和明確，這些重復(fù)的參考數(shù)字與注記不代表不同的實施例與/或布置之間的關(guān)聯(lián)性。

另外，本發(fā)明在使用與空間相關(guān)的敘述詞匯，如“在...之下”、“低”、“下”、“上方”、“之上”、“下”、“頂”、“底”和類似詞匯時，為便于敘述，其用法均在于描述圖示中一個元件或特征與另一個(或多個)元件或特征的相對關(guān)系。除了圖示中所顯示的角度方向外，這些空間相對詞匯也用來描述所述裝置在使用中以及操作時的可能角度和方向。所述裝置的角度方向可能不同(旋轉(zhuǎn)90度或其它方位)，而在本發(fā)明所使用的這些空間相關(guān)敘述可以同樣方式加以解釋。

在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中使用溝槽隔離，用以將半導(dǎo)體元件彼此電性隔離。所述溝槽隔離的形成是通過移除部分的半導(dǎo)體襯底以于所述半導(dǎo)體襯底上方形成溝槽，而后以介電材料填充所述溝槽。由于元件彼此接近，因而元件之間會誘發(fā)不想要的寄生電容?？赏ㄟ^在所述溝槽隔離內(nèi)形成具有低介電常數(shù)(低k)的空氣間隙而將所述寄生電容最小化，使得元件之間的光學串擾(opticalcrosstalk)降低并且改良所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的靈敏性。

再者，由于半導(dǎo)體襯底與溝槽隔離之間的熱膨脹系數(shù)(cte)的差別，在熱操作之后，可能發(fā)生熱或機械應(yīng)力。氣體間隙可作為緩沖并且降低半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中所發(fā)生的應(yīng)力。為了避免多晶硅橋接缺陷，理想是在半導(dǎo)體襯底的表面的遠端位置或是在溝槽隔離的底部形成氣體間隙。然而，難以控制溝槽隔離中的氣體間隙的位置。

在本發(fā)明中，揭露半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括至少部分位于半導(dǎo)體襯底內(nèi)的淺溝槽隔離(sti)以及受到所述sti包圍的孔洞。所述sti包括向所述半導(dǎo)體襯底變窄的第一部分以及與所述第一部分耦合并且從所述第一部分延伸到所述半導(dǎo)體襯底中的第二部分。所述第一部分變窄，因而包括至少兩個寬度，以及所述第二部分是以固定寬度延伸。再者，所述第二部分的側(cè)壁的梯度為實質(zhì)不同于或是大于所述第一部分的側(cè)壁的梯度。此sti的結(jié)構(gòu)架構(gòu)使得所述孔洞至少部分形成于sti的第二部分內(nèi)或是形成于遠離半導(dǎo)體襯底的表面的位置。

圖1為根據(jù)本發(fā)明的一些實施例說明半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100的剖面示意圖。在一些實施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100包括半導(dǎo)體襯底101、淺溝槽隔離(sti)102與孔洞103。在一些實施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100為半導(dǎo)體裝置的一部分。在一些實施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100為圖像感應(yīng)裝置的一部分，用于感應(yīng)進入半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100中的電磁輻射。

在一些實施例中，半導(dǎo)體襯底101為硅襯底或是硅晶片。在一些實施例中，襯底101包括硅、鍺、砷化鎵或是其他合適的半導(dǎo)體材料。在一些實施例中，襯底101為單晶硅或是多晶硅襯底。在一些實施例，襯底101包括一些傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)、電子元件等。在一些實施例中，襯底101包括第一表面101a以及與第一表面101a對立的第二表面101b。在一些實施例中，第一表面101a是在襯底101的前面，以及第二表面101b是在襯底101的后面。在一些實施例中，而后在第一表面101a上方形成一些電路或是元件。

在一些實施例中，sti102受到襯底101包圍或是至少部分位于襯底101內(nèi)。在一些實施例中，sti102是用于將襯底101內(nèi)或襯底101上方的元件彼此電隔離。在一些實施例中，sti102為溝槽隔離結(jié)構(gòu)。在一些實施例中，sti102包括介電材料，例如氧化物、氧化硅等。在一些實施例中，sti102為介電構(gòu)件、氧化物構(gòu)件等。

在一些實施例中，sti102具有高的深寬比，例如sti102的寬度與高度的比例約為1:3到約1:100。在一些實施例中，sti102的高度h為約300nm到約1000nm。在一些實施例中，高度h約為500nm到約800nm。在一些實施例中，sti102為漏斗或是階梯架構(gòu)。在一些實施例中，沿著其高度h，sti102包括至少兩個不同寬度(w1-1、w1-2或w2)。在一些實施例中，在sti102與襯底101之間的sti102的側(cè)壁(102c與102d)包括至少兩種不同梯度，sti102的側(cè)壁的一部分(例如102c)相對于sti102的側(cè)壁的另一部分(例如102d)的夾角為θ。

在一些實施例中，sti102包括第一部分102a與第二部分102b。在一些實施例中，第一部分102a至少部分位于襯底101內(nèi)，并且從襯底101的第一表面101a朝向襯底101的第二表面101b變窄。在一些實施例中，第二部分102b位于襯底101內(nèi)部，與第一部分102a耦合，并且從第一部分102a延伸到襯底101的第二表面101b。在一些實施例中，第一部分102a是指sti102的上部，且第二部分102b是指sti102的下部或是底部。在一些實施例中，第一部分102a是位于第二部分102b上方。

在一些實施例中，第一部分102a包括第一寬度w1-1以及不同于第一寬度w1-1的第二寬度w1-2，使得第一部分102a向襯底101變窄。在一些實施例中，第一寬度w1-1實質(zhì)大于第二寬度w1-2，或第二寬度w1-2實質(zhì)小于第一寬度w1-1。在一些實施例中，第一寬度w1-1為約100nm到約500nm。在一些實施例中，第二寬度w1-2為約50nm到約250nm。在一些實施例中，沿著第一部分102a的第一高度h1，從第一表面101a朝向第二表面101b，第一部分102a的寬度是從第一寬度w1-1逐漸降低到第二寬度w1-2。在一些實施例中，沿著第一高度h1，第一部分102a具有至少兩種不同寬度(w1-1與w1-2)。

在一些實施例中，第一部分102a包括第一側(cè)壁102c，其從第一表面101a朝向第二表面101b或第二部分102b延伸。在一些實施例中，第一側(cè)壁102c是與襯底101界面相交，或是在第一部分102a與襯底101之間。在一些實施例中，第一側(cè)壁102c相對于第一表面101a的夾角為β。在一些實施例中，角度β為約5°到90°。在一些實施例中，角度β為約15°到50°。

在一些實施例中，第二部分102b包括第三寬度w2。在一些實施例中，第三寬度w2沿著第二部分102b的第二高度h2從sti102的第一部分102a到襯底101的第二表面101b為一致的。在一些實施例中，第二部分102沿著第二高度h2具有實質(zhì)相同的寬度w2。在一些實施例中，第二部分102b的第三寬度w2與第一部分102a的第二寬度w1-2實質(zhì)相同。在一些實施例中，第二部分102b是從第一部分102a朝向襯底101的第二表面101b變窄。在一些實施例中，第二部分102b沿著其第二高度h2包括至少兩種寬度。在一些實施例中，第三寬度w2實質(zhì)不同于或小于第二寬度w1-2(例如，如圖1a所示)。在一些實施例中，第三寬度w2為約50nm到約250nm。在一些實施例中，第二高度h2實質(zhì)大于第三寬度w2。在一些實施例中，第二部分102b的第三寬度w2與第二高度h2的比例實質(zhì)小于1:2。在一些實施例中，第二高度h2為約200nm到約450nm。在一些實施例中，第二部分102b為圓筒形。

在一些實施例中，第二部分102b包括第二側(cè)壁102d，其從第一部分102a朝向第二表面101b延伸。在一些實施例中，第二側(cè)壁102d與襯底101界面相交，或是位于第二部分102b與襯底101之間。在一些實施例中，第二側(cè)壁102d與襯底101的第一表面101a或第二表面101b實質(zhì)正交。在一些實施例中，第二側(cè)壁102d為實質(zhì)直立的。在一些實施例中，第二側(cè)壁102d是從第一部分102a朝向襯底101的第二表面101b變窄。

在一些實施例中，第一側(cè)壁102c相對于第二側(cè)壁102d的夾角為θ。在一些實施例中，角度θ為約1°到90°。在一些實施例中，角度θ為約5°到85°。在一些實施例中，第二側(cè)壁102d的梯度實質(zhì)不同于或是大于第一側(cè)壁102c的梯度。在一些實施例中，第一側(cè)壁102c與第二側(cè)壁102d之間的內(nèi)角α實質(zhì)大于90°，但實質(zhì)小于270°。在一些實施例中，內(nèi)角α為約190°到約265°。

在一些實施例中，孔洞103受到sti102包圍。在一些實施例中，孔洞103包括空氣或是介電常數(shù)(k)約為1的材料，或是以空氣或介電常數(shù)(k)約為1的材料填充。在一些實施例中，孔洞103為真空。在一些實施例中，孔洞103為sti102內(nèi)的中空空間。在一些實施例中，孔洞103至少部分位于sti102的第二部分102b內(nèi)。在一些實施例中，第二部分102b為中空的以包括孔洞103。

在一些實施例中，孔洞103突出到sti102的第一部分102a中并且部分受到sti102的第一部分102a的環(huán)繞。在一些實施例中，孔洞103延伸于sti102的第一部分102a與襯底101的第二表面101b之間。在一些實施例中，孔洞103為淚滴形狀。在一些實施例中，孔洞103的體積實質(zhì)大于sti102的第二部分102b的體積。在一些實施例中，孔洞103與sti102的頂部表面相距距離d，其實值大于約100nm。在一些實施例中，距離d為約150nm到約500nm。

圖2為根據(jù)本發(fā)明的一些實施例說明半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200的剖面示意圖。在一些實施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200包括半導(dǎo)體襯底101、淺溝槽隔離(sti)102以及孔洞103，具有與上述或圖1所示的類似的架構(gòu)。在一些實施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200的sti102包括第一部分102a與第二部分102b，其具有與上述或圖1所示的類似的架構(gòu)。

在一些實施例中，第一部分102a包括第一側(cè)壁102c與底部側(cè)壁102e，以及第二部分102b包括第二側(cè)壁102d。在一些實施例中，第一部分102a的第一側(cè)壁102c與第二部分102b的第二側(cè)壁102d具有與上述或圖1所示的類似的架構(gòu)。

在一些實施例中，底部側(cè)壁102e相對于第一側(cè)壁102c的內(nèi)角為ω。在一些實施例中，角度ω為約95°到約175°。在一些實施例中，底部側(cè)壁102e相對于第二側(cè)部102d的內(nèi)角為γ。在一些實施例中，底部側(cè)壁102e與第二側(cè)壁102d實質(zhì)正交。在一些實施例中，角度γ為約250°到約270°。在一些實施例中，第二部分102b沿著其第二高度h2包括至少兩種寬度。在一些實施例中，第二側(cè)壁102d朝向襯底101的第二表面101b變窄。在一些實施例中，第二部分102b包括第三寬度w2-1與第四寬度w2-2。在一些實施例中，第三寬度w2-1實質(zhì)不同于或大于第四寬度w2-2(例如，如圖2a所示)。

圖3與4為分別根據(jù)本發(fā)明的一些實施例說明半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)300與半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)400的剖面示意圖。在一些實施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)300與半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)400分別具有與圖1所示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100及圖2所示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200類似的架構(gòu)。在一些實施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)300與半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)400分別包括第一介電層104與第二介電層105位于襯底101上方并且環(huán)繞部分的sti102。

在一些實施例中，第一介電層104包括介電材料，例如氧化物、氧化硅等。在一些實施例中，第二介電層105包括介電材料，例如氮化物、氮化硅等。在一些實施例中，sti102的第一部分102a是從襯底101突出。

圖5與6為分別根據(jù)本發(fā)明的一些實施例說明半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)500與半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)600的剖面示意圖。在一些實施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)500與半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)600具有分別與圖1所示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100及圖2所示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200類似的架構(gòu)。在一些實施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)500與半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)600分別包括位于襯底101與sti102之間的介電襯墊106。在一些實施例中，介電襯墊106包括介電材料，例如氧化物、氧化硅等。

圖7為根據(jù)本發(fā)明的一些實施例說明半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)700的剖面示意圖。在一些實施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)700為電路的一部分。在一些實施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)700包括半導(dǎo)體襯底101、一或多個sti102、一或多個孔洞103，受到其個別的sti102包圍以及位于襯底101上方或是位于襯底101內(nèi)的晶體管裝置701。在一些實施例中，襯底101、sti102與孔洞103具有與上述或圖1到6中任一者所示類似的架構(gòu)。

在一些實施例中，襯底101以例如硼的p型摻質(zhì)或是例如磷的n型摻質(zhì)摻雜，以包括源極區(qū)703與漏極區(qū)704。在一些實施例中，通過sti102，電性隔離源極區(qū)703與漏極區(qū)704。在一些實施例中，晶體管裝置701包括柵極結(jié)構(gòu)702。在一些實施例中，柵極結(jié)構(gòu)702包括柵極電極702a、間隔物702b以及柵極介電層702c。

在一些實施例中，柵極電極702a包括傳導(dǎo)材料，例如多晶硅(polysilicon)、鋁、銅、鈦、鎢等。在一些實施例中，間隔物702b包括介電材料，例如氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、高介電常數(shù)介電材料(具有介電常數(shù)大于二氧化硅的介電常數(shù)的材料)等。在一些實施例中，柵極介電層702c包括介電材料，例如氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、高介電常數(shù)介電材料等。

在本發(fā)明中，還揭露制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法。在一些實施例中，通過方法形成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。所述方法包括一些操作，并且說明與描述不被視為操作順序的限制。圖8為制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法800的實施例。方法800包括一些操作(801、802、803、804與805)。

在操作801中，接收半導(dǎo)體襯底101，如圖8a所示。在一些實施例中，襯底101為硅襯底或是硅晶片。在一些實施例中，襯底101具有與上述或圖1到7中任一者所示類似的架構(gòu)。

在操作802中，形成第一凹部901，如圖8b到8d所示。在一些實施例中，第一介電層104與第二介電層105位于襯底101上方，如圖8b所示。在一些實施例中，第二介電層105位于第一介電層104上方。在一些實施例中，通過任何合適的沉積操作，例如化學氣相沉積(cvd)等，使得第一介電層104與第二介電層105位于襯底101上方。在一些實施例中，第一介電層104包括氧化物，以及第二介電層105包括氮化物。

在沉積第一介電層104與第二介電層105之后，通過移除第一介電層104與第二介電層105的預(yù)定部分，圖案化第一介電層104與第二介電層105。在一些實施例中，通過任何合適的操作，例如光刻蝕刻與蝕刻等，圖案化第一介電層104與第二介電層105。在一些實施例中，圖案化的光阻位于第二介電層105上方，使得第一介電層104與第二介電層105的預(yù)定部分從所述圖案化的光阻暴露，而后繼由任何合適的操作，例如干式蝕刻等，移除第一介電層104與第二介電層105的預(yù)定部分。在一些實施例中，第一介電層104與第二介電層105被圖案化，如圖8c所示。

在第一介電層104與第二介電層105圖案化之后，對應(yīng)于第一介電層104與第二介電層105的預(yù)定部分的襯底101的第一部分101是從第一介電層104與第二介電層105暴露，如圖8c所示。在一些實施例中，通過移除襯底101的第一部分101a，形成第一凹部901，如圖8d所示。在一些實施例中，通過任何合適的操作，例如干式蝕刻等，移除從圖案化的第一介電層104與第二介電層105暴露的第一部分101a。

在一些實施例中，第一凹部901包括側(cè)壁901a與底部表面901b。在一些實施例中，側(cè)壁901a是從第一表面101向襯底101變窄的錐形或是傾斜側(cè)壁。在一些實施例中，底部表面901b實質(zhì)平形于襯底101的第一表面101a或是第二表面101b。在一些實施例中，第一凹部901包括第一寬度w1-1與實質(zhì)小于第一寬度w1-1的第二寬度w1-2。

在操作803中，掩模層108位于襯底101上方并且沿著第一凹部901的側(cè)壁901a與底部表面901b，如圖8e到8g所示。在一些實施例中，第三介電層107位于第二介電層105上方并且沿著第一凹部901的側(cè)壁901a與底部表面901b，如圖8e所示。在一些實施例中，第三介電層107位于掩模層108與第二介電層105及襯底101之間。在一些實施例中，第三介電層107與側(cè)壁901a、底部表面901b以及第二介電層105共形。在一些實施例中，第三介電層107包括氧化物并且通過任何合適的操作而放置，所述合適的操作為例如cvd等。

在一些實施例中，掩模層108位于襯底101上方并且位于第一凹部901內(nèi)。在一些實施例中，掩模層108位于第三介電層107上方。在一些實施例中，掩模層108包括氮化物并且是通過任何合適的操作而放置，所述合適的操作為例如cvd等。在一些實施例中，位于第一凹部901的側(cè)壁901a上方或是與第一凹部901的側(cè)壁901a相鄰的掩模層108的厚度t1為實質(zhì)大于位于襯底上方101的掩模層108的厚度或是位于第一凹部901的底部表面901b上方的掩模層108的厚度t2。在一些實施例中，在側(cè)壁901a或在側(cè)壁901a上方所放置的掩模層108的沉積速度是比在底部表面901b或在底部表面901b上方快，因而厚度t1大于厚度t2，如圖8e所示。

在沉積掩模層108之后，移除在第一凹部901的底部表面901b上方或在第一凹部901的底部表面901b的掩模層108的一部分，如圖8f或8g所示。在一些實施例中，位于底部表面901b上方具有厚度為t2的掩模層108的所述部分被移除以暴露襯底101的第二部分101d。

在一些實施例中，通過任何合適的操作，例如蝕刻，移除部分的掩模層108，掩模層108的整體厚度縮小(例如，比較圖8e與8f或8g)。由于掩模層108的厚度t1大于掩模層108的厚度t2，因而位于底部表面901b上方的掩模層108的部分被完全移除，同時位于側(cè)壁901a上方的掩模層108仍存在，在掩模層108的部分移除操作之后，位于側(cè)壁901a上方的掩模層108的厚度t1降低到縮小的厚度t1'。因此，第一凹部901的側(cè)壁901a仍受到掩模層108的覆蓋，而襯底101的第二部分101d從掩模層108暴露。在一些實施例中，位于第一凹部901的底部表面901b上方的第三介電層107還被移除，如圖8f所示，因而襯底101的第二部分101d是從第三介電層107與掩模層108暴露。

在操作804中，形成第二凹部902，如圖8h與8j或是8i與8k所示。在一些實施例中，移除從掩模層108暴露的襯底101的第二部分101d，以形成第二凹部902，如圖8h或8i所示。在一些實施例中，通過任何合適的操作，例如干式蝕刻等，移除第二部分101d。在一些實施例中，第一凹部901位于第二凹部902上方并且與第二凹部902耦合。在一些實施例中，第二凹部902是從第一凹部901朝向襯底101的第二表面101b延伸到襯底101中。在一些實施例中，在形成第二凹部902之后，通過任何合適的操作，例如剝除、蝕刻等，移除掩模層108與第三介電層107，如圖8j或8k所示。

在一些實施例中，第二凹部902從第一凹部901沿著第二凹部的高度h2，以一致的寬度w2延伸。在一些實施例中，第二凹部902的寬度w2與第一凹部901的寬度w1-2實質(zhì)相同。在一些實施例中，第二凹部902包括側(cè)壁902a。在一些實施例中，側(cè)壁902a與襯底101的第一表面101a或第二表面101b實質(zhì)正交。在一些實施例中，第一凹部901的側(cè)壁901a朝向第二凹部902變窄。在一些實施例中，第一凹部901的側(cè)壁901a的布置相對于第二凹部902的側(cè)壁902a的夾角為θ。在一些實施例中，第一凹部901的側(cè)壁901a的梯度實質(zhì)不同于第二凹部902的側(cè)壁902a的梯度。

在一些實施例中，在掩模層108與第三介電層107的移除之后，如圖8i所示，第一凹部901包括底部側(cè)壁901c，如圖8k所示。在一些實施例中，底部側(cè)壁190c位于第一凹部901的側(cè)壁901a與第二凹部902的側(cè)壁902a之間并且與第一凹部901的側(cè)壁901a及第二凹部902的側(cè)壁902a耦合。在一些實施例中，底部側(cè)壁901c與側(cè)壁902a實質(zhì)正交。在一些實施例中，第一凹部901的底部側(cè)壁901c相對于第二凹部902的側(cè)壁902a的夾角為γ。

在操作805中，以氧化物材料填充第一凹部901與第二凹部902，并且形成孔洞103，如圖8l到8o中任一者所示。在一些實施例中，氧化物材料填充第一凹部901與第二凹部902，如圖8j或8k所示，以分別形成圖8l所示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)300或是圖8m所示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)400。在一些實施例中，在以氧化物材料填充第一凹部901與第二凹部902之后，形成sti102。在一些實施例中，sti102包括第一凹部901內(nèi)的第一部分102a與第二凹部902內(nèi)的第二部分102b。

在一些實施例中，在填充氧化物材料的過程中，在第一凹部901或第二凹部902內(nèi)形成孔洞103。在一些實施例中，孔洞103至少部分位于第二凹部902內(nèi)。在一些實施例中，圖8l所示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)300具有與圖3所示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)300類似的架構(gòu)，以及圖8m所示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)400具有與圖4所示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)400類似的架構(gòu)。

在一些實施例中，氧化物材料填充第一凹部901與第二凹部902，如圖8j或8k所示，分別形成圖8l所示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)300或圖8m所示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)400，而后通過任何合適的操作，例如剝除等，移除第一介電層104與第二介電層105以及在第一凹部901外的氧化物材料，分別形成圖8n所示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100或圖8o所示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200。

在一些實施例中，在填充氧化物材料的過程中，在第一凹部901或第二凹部902內(nèi)形成孔洞103。在一些實施例中，孔洞103至少部分位于第二凹部902內(nèi)。在一些實施例中，圖8n所示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100具有與圖1所示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100類似的架構(gòu)，以及圖8o所示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200具有與圖2所示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200類似的架構(gòu)。

在本發(fā)明中，揭露改良的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括襯底、延伸到所述襯底中的淺溝槽隔離(sti)以及受到sti包圍的孔洞。所述sti包括向襯底內(nèi)變窄的第一部分以及從所述第一部分延伸到所述襯底的第二部分。sti的此結(jié)構(gòu)架構(gòu)使得所欲形成的所述孔洞至少部分在所述sti的所述第二部分內(nèi)或是位于遠離半導(dǎo)體襯底的表面。因此，可控制所述孔洞的位置，因而如預(yù)期地，所述孔洞可至少部分形成于所述sti的所述第二部分內(nèi)。

在一些實施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括傳導(dǎo)襯底，其包括第一表面以及與所述第一表面對立的第二表面、淺溝槽隔離(sti)，其包括第一部分，其至少部分位于所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)并且從所述第一表面朝向所述第二表面變窄，以及第二部分，其位于所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)部、與所述第一部分耦合并且從所述第一部分朝向所述第二表面延伸，以及受所述sti包圍的孔洞，其中所述孔洞至少部分位于所述sti的所述第二部分內(nèi)。

在一些實施例中，所述孔洞突出到所述sti的所述第一部分中并且部分受到所述sti的所述第一部分環(huán)繞。在一些實施例中，所述sti的所述第一部分包括第一寬度與實質(zhì)小于所述第一寬度的第二寬度，沿著所述第二部分的高度，從所述sti的所述第一部分朝向所述半導(dǎo)體襯底的所述第二表面，所述sti的所述第二部分的寬度為一致的。在一些實施例中，所述sti的所述第二部分的所述寬度是與所述sti的所述第一部分的所述第二寬度實質(zhì)相同。

在一些實施例中，位于所述sti與所述半導(dǎo)體襯底之間的所述sti的側(cè)壁包括至少兩種不同梯度。在一些實施例中，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)進一步包括位于所述半導(dǎo)體襯底與所述sti的所述第一部分之間的所述第一部分的第一側(cè)壁，以及位于所述半導(dǎo)體襯底與所述sti的所述第二部分之間的所述第二部分的第二側(cè)壁，其中相對于所述第二側(cè)壁，以一角度布置所述第一側(cè)壁，或是所述第二側(cè)壁的梯度實質(zhì)不同于或大于所述第一側(cè)壁的梯度。在一些實施例中，所述角度為約1°到約85°。

在一些實施例中，所述第二部分的寬度與所述第二部分的高度的比例實質(zhì)小于1:2。在一些實施例中，位于所述半導(dǎo)體襯底與所述sti的所述第二部分之間的所述第二部分的側(cè)壁是與所述半導(dǎo)體襯底的所述第一表面實質(zhì)正交。在一些實施例中，所述sti為漏斗或是階梯架構(gòu)。在一些實施例中，所述sti包括氧化物，或是所述孔洞包括空氣或是具有介電常數(shù)約為1的材料，或為真空。在一些實施例中，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)進一步包括介電襯墊，其位于所述半導(dǎo)體襯底與所述sti之間。

在一些實施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括硅襯底，其包括第一表面以及與所述第一表面對立的第二表面、氧化物物件，其至少部分位于所述襯底內(nèi)，并且包括從所述第一表面朝向所述第二表面延伸的第一部分，以及位于所述襯底內(nèi)部的第二部分，所述第二部分是與所述第一部分耦合并且從所述第一部分朝向所述第二表面延伸，其中所述第二部分包括中空空間。

在一些實施例中，所述中空空間經(jīng)填充空氣或是真空。在一些實施例中，所述中空空間是在所述第一部分與所述第二表面之間延伸。在一些實施例中，所述中空空間的體積實質(zhì)大于所述氧化物物件的所述第二部分的體積。

在一些實施例中，制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法包括接收襯底，接收所述襯底的第一部分以形成第一凹部，在所述襯底上方并且沿著所述第一凹部的側(cè)壁與所述第一凹部的底部表面放置掩模層，移除位于所述第一凹部的所述底部表面上方的所述掩模層的一部分，移除從所述掩模層暴露的所述襯底的第二部分以形成第二凹部，移除所述掩模層，以氧化物材料填充所述第一凹部與所述第二凹部，以及形成至少部分位于所述第二凹部內(nèi)的孔洞。

在一些實施例中，位于所述第一凹部的所述側(cè)壁上方的所述掩模層的厚度實質(zhì)大于位于所述襯底上方的所述掩模層的厚度或是位于所述第一凹部的所述底部表面上方的所述掩模層的厚度。在一些實施例中，所述第一凹部包括第一寬度與實質(zhì)小于所述第一寬度的第二寬度，所述第二凹部的寬度從所述第一凹部沿著所述第二部分的高度為一致的。在一些實施例中，所述第一凹部的所述側(cè)壁朝向所述第二凹部變窄，或是相對于所述第二凹部的側(cè)壁，所述第一凹部的所述側(cè)壁以一角度布置，或是所述第一凹部的所述側(cè)壁的梯度實質(zhì)不同于所述第二凹部的側(cè)壁的梯度。

前述內(nèi)容概述實施方式的一些特征，因而所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可更佳理解本發(fā)明的各方面。所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員應(yīng)理解可輕易使用本發(fā)明作為基礎(chǔ)，用于設(shè)計或修飾其他工藝與結(jié)構(gòu)而實現(xiàn)與本申請案所述的實施例具有相同目的與/或達到相同優(yōu)點。所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員還應(yīng)理解此均等架構(gòu)并不脫離本發(fā)明揭示內(nèi)容的精神與范圍，并且所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可進行各種變化、取代與替換，而不脫離本發(fā)明的精神與范圍。

符號說明

100半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)

101襯底

101a第一表面

101b第二表面

102淺溝槽隔離

102a第一部分

102b第二部分

102c第一側(cè)壁

102d第二側(cè)壁

102e底部側(cè)壁

103孔洞

104第一介電層

105第二介電層

106介電襯墊

107第三介電層

108掩模層

200半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)

300半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)

400半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)

500半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)

600半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)

700半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)

701晶體管裝置

702柵極結(jié)構(gòu)

702a柵極電極

702b間隔物

702c柵極介電層

703源極區(qū)

704漏極區(qū)

901第一凹部

901a側(cè)壁

901b底部表面

902第二凹部

d距離

hsti102的高度

h1第一高度

h2第二高度

w1-1第一寬度

w1-2第二寬度

w2第三寬度

w2-1第三寬度

w2-2第四寬度

θ角度

α角度

β角度

γ角度

ω角度