專利名稱：深溝槽頂部傾斜角形成的工藝方法
技術領域：
本發明涉及一種溝槽頂部傾斜角形成的工藝方法，特別是涉及一種深溝槽頂部傾斜角形成的工藝方法。
背景技術：
針對在RFLDM0S (射頻橫向擴散型金屬氧化場效應管)厚場氧隔離介質層工藝中， 通過深溝槽刻蝕形成單晶硅溝槽的等間隔排列，然后通過熱氧化過程把等間隔排列的單晶硅溝槽部份氧化成二氧化硅，然后填入二氧化硅或多晶硅，從而形成大面積的厚場氧隔離介質層。
為了控制硅片的應力，垂直的深溝槽可以有效的降低應力，由于后續是在溝槽內填入二氧化硅或多晶硅，因此，尖銳的深溝槽頂部輪廓在后續氧化膜生長完后，深溝槽頂部開口和底部開口尺寸相近，導致后續氧化膜或多晶硅填入后形成很大的縫隙和孔洞。發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種深溝槽頂部傾斜角形成的工藝方法，以解決后續氧化膜或多晶硅填入后形成很大的縫隙和孔洞等問題。
為解決上述技術問題，本發明的深溝槽頂部傾斜角形成的工藝方法，包括步驟
I)在單晶硅襯底上，依次淀積，形成第一氧化膜-氮化膜-第二氧化膜結構的硬掩膜，或者只淀積第三氧化膜作為硬掩膜；
2)干法刻蝕硬掩膜，形成深溝槽圖形；
3)在單晶硅襯底上，干法刻蝕形成深溝槽；
4)濕法刻蝕，去除第二氧化膜，或通過濕法刻蝕，將第三氧化膜橫向推進一部分；
5)干法刻蝕，去除氮化膜和第一氧化膜，或去除第三氧化膜，形成深溝槽頂部圓角；
6)單晶硅回刻，形成深溝槽頂部傾斜角。
所述步驟I)中，淀積的方式包括爐管或化學氣相淀積；第一氧化膜、第二氧化膜、第三氧化膜的材質包括氧化硅；氮化膜的材質包括氮化硅；其中，第一氧化膜的厚度根據深溝槽頂部傾斜角度需求決定；氮化膜的厚度根據后續化學機械研磨工藝需求來決定；第二氧化膜的厚度根據深溝槽的深度決定；第三氧化膜的厚度由深溝槽的深度決定； 第一氧化膜-氮化膜-第二氧化膜結構的硬掩膜適用于射頻橫向擴散型金屬氧化場效應管器件；第三氧化膜作為硬掩膜的適用于只有厚場氧的器件。
所述步驟2)中，干法刻蝕的步驟包括通過光刻以及采用刻蝕氣體，形成深溝槽圖形，然后，把光刻膠通過濕法去除；其中，干法刻蝕的工藝參數為壓力 5 50豪托，單電極功率為200 1000瓦，刻蝕氣體包括50 150SCCM CF4、10 40SCCM (冊3或5 20SCCM
所述步驟3)中，深溝槽是垂直的單晶硅深溝槽；干法刻蝕的工藝參數為壓力為10 100毫托，上部電極功率為500 1500W，下部電極功率為50 600W，刻蝕氣體包括 15 30SCCMSF6、5 20SCCM CF4 或 5 20SCCM CHF3。
所述步驟4)中，濕法刻蝕中的藥液包括含有氫氟酸成分的藥液；將第三氧化膜橫向推進一部分中，推進范圍以深溝槽頂部斜角寬度決定。
所述步驟5)中，干法刻蝕的工藝參數為壓力5 50豪托，單電極功率為200 1000 瓦，刻蝕氣體包括50 150SCCM CF4UO 40SCCM CHF3 或 5 20SCCM 02。
所述步驟6)中，回刻的工藝參數為壓力5 50毫托，上部電極功率為1000 2000W，下部電極功率為100 500W，刻蝕氣體包括100 200SCCM Cl2、5 20SCCM HBR或 20 50SCCM02。
本發明通過在先在深溝槽頂部形成圓角，再通過單晶硅回刻在深溝槽頂部形成傾斜角的工藝方法，即通過深溝槽的頂部開口形成一個傾斜角，這樣器件制造中的后續的填充物(包括氧化膜或多晶硅填入)形成的縫隙或空洞會小，防止后續化學機械研磨把縫隙或孔洞被打開，增加了后續工藝的工藝窗口，使工藝得以量產。另外，本發明適用于射頻橫向擴散型金屬氧化場效應管器件，但不僅限于這種器件，還適用于所有的深溝槽頂部輪廓修正(包括傾斜角或圓角)的器件。
下面結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明
圖1是硬掩膜淀積后的示意圖2是硬掩膜干法刻蝕后的示意圖3是單晶硅深溝槽刻蝕后的示意圖4是氧化膜濕法刻蝕后的示意圖5是氮化膜和氧化膜干法刻蝕后的示意圖6是單晶硅回刻后的示意圖7是頂部為尖角輪廓的深溝槽SEM (掃描電子顯微鏡)圖8是頂部為傾斜角輪廓的深溝槽SEM圖。
圖中附圖標記說明如下
1為單晶硅襯底，2為第一氧化膜，3為氮化膜，4為第二氧化膜，5為深溝槽，6為深溝槽頂部圓角，7為深溝槽頂部傾斜角。
具體實施方式
本發明的深溝槽頂部傾斜角形成的工藝方法，其步驟可如下
I)在單晶硅襯底I上，通過爐管或化學氣相淀積的方式，依次淀積，形成第一氧化膜2-氮化膜3-第二氧化膜4結構的硬掩膜(如圖1所示)，或者只淀積第三氧化膜作為硬掩膜；
其中，第一氧化膜2、第二氧化膜4、第三氧化膜的材質可為氧化硅；氮化膜3的材質可為氮化硅；第一氧化膜2的厚度，根據深溝槽頂部傾斜角度需求決定，如可為100 500埃；氮化膜3的厚度，根據后續化學機械研磨工藝需求來決定，如可為1000 2000埃； 第二氧化膜4的厚度，根據深溝槽的深度決定，如可為2500 10000埃；第三氧化膜的厚度由深溝槽的深度決定，如可為2500 10000埃，可以與第二氧化膜4的厚度一致；
第一氧化膜2-氮化膜3-第二氧化膜4結構(為了整合4000埃 3. 5 μ m常規場氧和4 15 μ m厚場氧)的硬掩膜適用于射頻橫向擴散型金屬氧化場效應管器件；第三氧化膜作為硬掩膜的適用于只有厚場氧的器件；
2)干法刻蝕硬掩膜，形成深溝槽圖形(如圖2所示)；
干法刻蝕的步驟包括通過光刻以及采用刻蝕氣體，形成深溝槽圖形，然后，把光刻膠通過濕法去除；
其中，干法刻蝕的工藝參數為壓力5 50豪托，單電極功率為200 1000瓦， 刻蝕氣體以CF4為主，同時，可以使用輔助氣體CHF3或02。氣體流量為50 150SCCM CF4, 10 40SCCMCHF3 或 5 20SCCM O2。
3)在單晶硅襯底I上，干法刻蝕形成垂直的單晶硅深溝槽5 (如圖3所示)，其深溝槽的深度在4 15 μ m之間；
其中，干法刻蝕的工藝參數為壓力為10 100毫托，上部電極功率為500 1500W，下部電極功率為50 600W，刻蝕氣體以SF6為主，同時可以使用輔助氣體CF4或 CHF3 ;氣體流量為 15 30SCCM SF6'5 20SCCM CF4 或 5 20SCCM CHF3 ；
4)用含有氫氟酸成分的藥液進行濕法刻蝕，去除頂部的第二氧化膜4，或對于只有第三氧化膜(氧化硅)結構的硬掩膜，只需通過濕法刻蝕工藝(采用氫氟酸或含有氫氟酸的溶液進行浸泡)，將第三氧化膜橫向推進一部分(推進范圍以深溝槽頂部斜角寬度決定，可以在1000 3000埃之間)就可以了 ；
其中，對于第一氧化膜2-氮化膜3-第二氧化膜4結構的硬掩膜，濕法刻蝕時，由于濕法無法刻蝕氮化硅，而頂部的第二氧化膜4 (氧化硅)被去除后,底部的第一氧化膜2 (氧化硅)被橫向推進一部分(推進范圍以深溝槽頂部斜角寬度決定，可以在1000 3000埃之間，同時保證第二氧化膜4被全部去除干凈)(如圖4所示)；
5)介質層干法刻蝕，即第一氧化膜2和氮化膜3的干法刻蝕，去除氮化膜3和第一氧化膜2 (如圖5所示)，或去除第三氧化膜，形成深溝槽頂部圓角6 ；
其中，干法刻蝕的工藝參數為壓力5 50豪托，單電極功率為200 1000瓦，刻蝕氣體包括50 150SCCM CF4UO 40SCCM CHF3 或 5 20SCCM 02。
對于第一氧化膜2-氮化膜3-第二氧化膜4結構的硬掩膜，通過光刻以及干法刻蝕，把氮化膜3和第一氧化膜2要打開的區域打開，由于上一步驟的第一氧化膜2的橫向推進，深溝槽5頂部的一部分單晶硅顯露出來，經過高能量等離子體的刻蝕(壓力5 50豪托，單電極功率為200 1000瓦，刻蝕氣體包括50 150SCCM CF4UO 40SCCM CHF3或 5 20SCCM 02)，形成一個深溝槽頂部圓角6 ;同時，相對于有常規場氧結構的器件，這步可以形成常規場氧的區域；
6)通過單晶硅回刻，即將圓角形的深溝槽頂部進一步干法刻蝕，形成具有較大傾斜角的深溝槽頂部輪廓，最終形成深溝槽頂部傾斜角7 (如圖6所示)；
其中，回刻的工藝參數 為壓力5 50毫托，上部電極功率為1000 2000W，下部電極功率為100 500W，刻蝕氣體包括100 200SCCM Cl2、5 20SCCM HBR或20 50SCCM 02。本步驟6)中，利用步驟5)殘留的光刻膠對不需要刻蝕的區域進行阻擋，同時可以保護深溝槽5底部，當然，深溝槽5底部被刻蝕也不會影響器件。
按照上述步驟進行，得到的頂部為傾斜角輪廓的深溝槽SEM圖，如圖8所示，而現有的頂部為尖角輪廓的深溝槽SEM圖，如圖7所示。
本發明的方法適用于射頻橫向擴散型金屬氧化場效應管器件，或深溝槽頂部輪廓修正(如傾斜角或圓角)的器件。同時，本發明通過深溝槽的頂部開口形成一個傾斜角，使器件制造中的后續的氧化膜或多晶硅填充物形成的縫隙或空洞會小，防止后續化學機械研磨把縫隙或孔洞被打開，增加了后續工藝的工藝窗口，使工藝得以量產。
權利要求
1.一種深溝槽頂部傾斜角形成的工藝方法，其特征在于，包括步驟1)在單晶硅襯底上，依次淀積，形成第一氧化膜-氮化膜-第二氧化膜結構的硬掩膜， 或者只淀積第三氧化膜作為硬掩膜；2)干法刻蝕硬掩膜，形成深溝槽圖形；3)在單晶硅襯底上，干法刻蝕形成深溝槽；4)濕法刻蝕，去除第二氧化膜，或通過濕法刻蝕，將第三氧化膜橫向推進一部分；5)干法刻蝕，去除氮化膜和第一氧化膜，或去除第三氧化膜，形成深溝槽頂部圓角；6)單晶硅回刻，形成深溝槽頂部傾斜角。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟I)中，淀積的方式包括爐管或化學氣相淀積；第一氧化膜、第二氧化膜、第三氧化膜的材質包括氧化硅；氮化膜的材質包括氮化硅；第一氧化膜的厚度為100 500埃；氮化膜的厚度為1000 2000埃；第二氧化膜的厚度為2500 10000埃；第三氧化膜的厚度為2500 10000埃。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟I)中，第一氧化膜-氮化膜-第二氧化膜結構的硬掩膜適用于射頻橫向擴散型金屬氧化場效應管器件；第三氧化膜作為硬掩膜的適用于只有厚場氧的器件。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟2)中，干法刻蝕的步驟包括通過光刻以及采用刻蝕氣體，形成深溝槽圖形，然后，把光刻膠通過濕法去除；其中，干法刻蝕的工藝參數為壓力5 50豪托，單電極功率為200 1000瓦，刻蝕氣體包括50 150SCCMCF4、10 40SCCM CHF3 或 5 20SCCM 02。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟3)中，深溝槽是垂直的單晶硅深溝槽；深溝槽的深度為4 15μπι;干法刻蝕的工藝參數為壓力為10 100毫托，上部電極功率為500 1500W，下部電極功率為50 600W,刻蝕氣體包括15 30SCCM SF6'5 20SCCM CF4或5 20SCCM CHF30
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟4)中，濕法刻蝕中的藥液包括含有氫氟酸成分的藥液；將第三氧化膜橫向推進一部分中，推進范圍為1000 3000埃。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟5)中，干法刻蝕的工藝參數為 壓力5 50豪托，單電極功率為200 1000瓦，刻蝕氣體包括50 150SCCM CF4UO 40SCCMCHF3 或 5 20SCCM O2。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟6)中，回刻的工藝參數為壓力 5 50毫托，上部電極功率為1000 2000W，下部電極功率為100 500W，刻蝕氣體包括 100 200SCCM Cl2,5 20SCCM HBR 或 20 50SCCM 02。
全文摘要
本發明公開了一種深溝槽頂部傾斜角形成的工藝方法，包括步驟1)在單晶硅襯底上，依次淀積，形成第一氧化膜-氮化膜-第二氧化膜結構的硬掩膜，或者只淀積第三氧化膜作為硬掩膜；2)干法刻蝕硬掩膜，形成深溝槽圖形；3)在單晶硅襯底上，干法刻蝕形成深溝槽；4)濕法刻蝕，去除第二氧化膜，或通過濕法刻蝕，將第三氧化膜橫向推進一部分；5)干法刻蝕去除氮化膜和第一氧化膜，或去除第三氧化膜，形成深溝槽頂部圓角；6)單晶硅回刻，形成深溝槽頂部傾斜角。本發明通過深溝槽的頂部開口形成一個傾斜角，使后續的填充物形成的縫隙或空洞會小，防止后續化學機械研磨把縫隙或孔洞被打開，增加了后續工藝的工藝窗口，使工藝得以量產。
文檔編號H01L21/762GK103035561SQ20121031987
公開日2013年4月10日 申請日期2012年8月31日 優先權日2012年8月31日
發明者吳智勇, 劉鵬 申請人:上海華虹Nec電子有限公司