[發明專利]改善溝槽側壁扇貝形貌的干法刻蝕工藝方法

有效

• 申請號: 201210346926.7
• 申請日: 2012-09-17
• 公開（公告）號: CN103681301A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 吳智勇;林碩
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L21/3065
• 分類號: H01L21/3065;H01L21/02
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 劉昌榮

技術領域

本發明涉及半導體集成電路制造領域，特別是涉及一種改善溝槽側壁“扇貝”形貌的干法刻蝕工藝方法。?

背景技術

RFLDMOS（射頻橫向擴散型金屬氧化場效應管）的輸出功率非常高，特別適合覆蓋長距離的無線通訊，目前已經被廣泛引入到手提式高功率無線基站PA的應用中。其中，金屬鎢墜(sinker)被用作連接源和重摻的硅襯底的低電（熱）阻通道，這樣可將源端直接貼在導電和導熱的塑封法蘭盤上，降低電阻和內部熱阻，實現低成本封裝，同時減少源接地的電感，增加共源放大器的RF增益，提高器件性能和減少版圖面積。這個通道主要是通過單晶硅深溝槽刻蝕產生的，深溝槽側壁的光滑度即側壁“扇貝”形貌（見圖1）的大小對后續鎢的填充工藝影響很大，過于粗糙的溝槽側壁會導致金屬鎢填充前阻擋層Ti/TiN（鈦/氮化鈦）淀積不均勻，無法起到阻擋金屬鎢與單晶硅側壁反應的作用，導致金屬鎢sinker無法實現。?

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種改善溝槽側壁“扇貝”形貌的干法刻蝕工藝方法，它可以提高深溝槽側壁表面的光滑度。?

為解決上述技術問題，本發明的改善溝槽側壁“扇貝”形貌的干法刻蝕工藝方法，包括以下步驟：?

1）在硅襯底上涂布光刻膠，曝光圖形，形成用于填充鎢的深溝槽，并定義鎢通道的尺寸；?

2）在70～160毫托高壓下，在光刻膠上預淀積一層聚合物，使步驟1）定義的鎢通道的尺寸縮小；?

3）預刻蝕聚合物，在步驟2）淀積的聚合物表面打開缺口；?

4）在所述深溝槽側壁和底部淀積一層聚合物；?

5）利用高能量等離子體交迭進行聚合物干法刻蝕和淀積，進一步加厚深溝槽側壁的聚合?物，同時減薄或完全打開深溝槽底部的聚合物；?

6）利用高能量等離子體，進行深溝槽的各向異性干法刻蝕，徹底打開深溝槽底部的聚合物，并刻蝕深溝槽底部的單晶硅，形成小單晶硅溝槽；?

7）循環進行步驟4）至6），直至達到所要求的鎢通道深度。?

本發明利用刻蝕和淀積交迭步驟來控制溝槽側壁和底部的聚合物厚度，以對溝槽側壁進行保護，如此大大降低了溝槽側壁“扇貝”形貌的幅度，保證了后續金屬鎢阻擋層淀積的可行性和金屬鎢sinker的實現。?

附圖說明

圖1是深溝槽“扇貝”形側壁的示意圖。?

圖2是本發明的改善側壁“扇貝”形貌的干法刻蝕工藝的流程示意圖。?

圖3是用本發明實施例的干法刻蝕方法形成的深溝槽側壁的形貌示意圖。?

具體實施方式

為對本發明的技術內容、特點與功效有更具體的了解，現結合圖示的實施方式，詳述如下：?

本發明的改善溝槽側壁“扇貝”形貌的干法刻蝕工藝方法，是在間歇式干法刻蝕工藝中插入刻蝕和淀積的交迭步驟，對溝槽側壁進行保護，以減小側壁表面的扇貝形貌。其具體工藝流程如下（參見圖2）：?

步驟1，在硅襯底上涂布光刻膠，進行圖形曝光，形成用于填充金屬鎢的溝槽，并定義鎢通道的尺寸大小（寬度為0.5～2μm）。光刻膠的厚度（2～4μm）要盡量的厚，以足夠抵擋后續的干法刻蝕及滿足通道的深度要求。?

步驟2，在70～160毫托高壓下，在光刻膠上用化學氣相淀積（CVD）方法預淀積一層含有C、F成分的有機聚合物（厚度0.1～0.5微米），使步驟1形成的鎢通道的尺寸縮小，以防止由于長時間刻蝕而導致通道尺寸變大。?

本步驟的淀積條件為：淀積氣體以聚合物生成氣體C₄F₈為主，上部電極功率為200～800W，下部電極功率為-30V～-180V，淀積時間一般是10～150秒。?

步驟3，預刻蝕聚合物，在步驟2淀積的聚合物表面打開缺口（即鎢通道的開口），以利于后續主刻蝕的進行，同時，側壁的聚合物損失不大，這樣能彌補后續刻蝕導致通道擴大的變化量。?

本步驟的刻蝕條件為：刻蝕氣體以低選擇比刻蝕氣體CF₄為主，上部電極功率為500～1000W，下部電極功率為-200V～-400V，壓力為10～50毫托,刻蝕時間一般是10～150秒。?

上述步驟2、3是控制鎢sinker尺寸大小的步驟。?

步驟4，在步驟1形成的溝槽側壁和底部用CVD方法淀積一層含有C、F成分的有機聚合物（厚度0.01～0.05微米）。?