[發明專利]獲得傾斜溝槽結構或改變溝槽結構傾斜角的方法

無效

• 申請號: 200910201869.1
• 申請日: 2009-11-26
• 公開（公告）號: CN102082110A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發明（設計）人: 劉繼全
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 戴廣志

技術領域

本發明涉及一種半導體集成電路的制造方法，特別是涉及一種獲得傾斜溝槽結構或改變溝槽結構傾斜角的方法。

背景技術

在半導體制造工藝中，溝槽隔離是一種常見的隔離方法。為了把相鄰的元器件隔離開，在相鄰的兩個元器件之間刻溝槽，再向溝槽內填充介質層。在溝槽隔離形成工藝中，溝槽刻蝕和溝槽填充都比較關鍵。由于溝槽填充一般用化學氣相沉積來實現，其階梯覆蓋能力一般都在90％以下，特別是對高深寬比的溝槽，填充難度更大。這就要求溝槽形成時需要有一定的傾斜度。但是，對于比較深的溝槽，采用單獨的刻蝕工藝很難刻出傾斜度比較大的溝槽。例如對于深度大于2.0微米的溝槽，刻蝕出小于89°傾斜度都比較困難(參見圖1)，這樣的溝槽采用化學氣相沉積方法填充難度很大。為了降低溝槽填充的難度，特別是深度比較深的溝槽，如何改善溝槽的形貌仍值得進一步研究。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種獲得傾斜溝槽結構或改變溝槽結構傾斜角的方法，能夠有效改變深溝槽側壁的傾斜度，降低溝槽填充的難度。

為解決上述技術問題，本發明的獲得傾斜溝槽結構或改變溝槽結構傾斜角的方法是采用如下技術方案實現的：在硅襯底或硅外延層上依次沉積第一硬掩膜和第二硬掩膜；通過光刻、刻蝕在需要形成溝槽的位置去除第一硬掩膜和第二硬掩膜；采用干法刻蝕在硅襯底或硅外延層中形成溝槽；采用濕法刻蝕去除部分第一硬掩膜；用濕法或干法刻蝕去除第二硬掩膜；在一定溫度和壓力下，用氯化氫或氟化氫對溝槽進行修飾，使溝槽側壁的傾斜度增加；最后去除第一硬掩膜。

采用本發明的方法，能夠有效改變深溝槽側壁的傾斜角度，使側壁比較垂直的溝槽變成側壁比較傾斜的溝槽，進而使溝槽填充的難度得到降低。

附圖說明

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是深溝槽刻蝕形貌示意圖；

圖2是氣體濃度隨溝槽深度變化的示意圖；

圖3是刻蝕速率隨溝槽深度變化的示意圖；

圖4是刻蝕速率與溫度的關系示意圖；

圖5-12是本發明的方法一實施例工藝流程示意圖；

圖13是本發明的方法控制流程圖。

具體實施方式

鹵化氫氣體(氯化氫或氟化氫)對硅有一定的刻蝕作用，在硅外延生長工藝中，通常用鹵化氫氣體去除沉積在腔體內的硅和其他一些副產物。鹵化氫對硅的刻蝕能力與溫度和壓力有關。

對于比較深的溝槽，例如深度大于2.0微米的溝槽，由于氣體流動的特性，在溝槽頂部氣體濃度總是比較高，隨著深度的增加氣體濃度逐漸變低(參見圖2)。對于鹵化氫氣體也是這樣。鹵化氫氣體對硅的刻蝕速率與氣體濃度有關，濃度越高刻蝕速率越快；因此在溝槽內部，鹵化氫對溝槽側壁的刻蝕速率也是逐漸變低的(參見圖3)。根據以上分析，對于側壁比較直的溝槽，可以用鹵化氫氣體對其進行修飾，使溝槽側壁變得比較傾斜。

鹵化氫對硅的刻蝕速率在一定的溫度范圍內存在兩個區域，即流量控制區和反應控制區(參見圖4)。在流量控制區內，鹵化氫對硅的刻蝕速率依賴于鹵化氫濃度的變化，而對溫度的變化不太敏感；此區域內，微量的濃度變化都會引起刻蝕速率的改變。在反應控制區內，鹵化氫對硅的刻蝕速率主要依賴于溫度的變化，濃度變化不大的話不會引起刻蝕速率的改變。在本發明中，主要是利用溝槽內部氣體濃度的不同而帶來的鹵化氫刻蝕速率的不同，所以應在流量控制區內對溝槽進行修飾。

為了使鹵化氫氣體只對溝槽內部進行刻蝕，不對溝槽外部進行刻蝕，可以在溝槽表面覆蓋一層硬掩膜以阻擋鹵化氫的刻蝕(參見圖5)。為了使溝槽頂部的角度暴露出來以供鹵化氫刻蝕，可以在第一層硬掩膜上覆蓋第二層硬掩膜，在溝槽刻蝕以后用濕法刻蝕把第一層硬掩膜從溝槽口處向兩側刻蝕掉一部分位于硅襯底1與第二層硬掩膜3之間的第一層硬掩膜2(參見圖9)。

結合圖13所示，下面以寬度為2.0微米、深度為5.0微米的傾斜溝槽形成的工藝流程為例具體說明本發明的實施過程，可以進一步了解本發明的目的、特征和優點。

步驟一、參見圖5，在硅襯底1上沉積一層厚度為2000埃的氧化硅作為第一硬掩膜2。

步驟二、參見圖6，在第一硬掩膜2上沉積一層厚度為1000埃的氮化硅作為第二硬掩膜3。

步驟一和步驟二中所形成的所述第一硬掩膜2和第二硬掩膜3可以是為氮化物、氧化物或氮氧化物中的至少一種，且第一硬掩膜2和第二硬掩膜3為不同的材料。

步驟三、參見圖7，用光刻和刻蝕方法在需要形成溝槽的地方把第二硬掩膜3和第一硬掩膜2打開。