[發明專利]溝槽的制造方法及淺溝槽隔離結構的制造方法

有效

• 申請號: 201811573784.1
• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN109671665B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 楊渝書;伍強;李艷麗
• 申請（專利權）人: 上海集成電路研發中心有限公司
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762;H01L21/3065
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭星

1.一種溝槽的制造方法，其特征在于，包括：

提供一半導體襯底，所述半導體襯底上形成有硬掩膜層；

在一反應腔內，刻蝕所述硬掩膜層和所述半導體襯底，以形成第一溝槽；

在所述反應腔內，多次循環執行第一反應離子刻蝕工藝，以刻蝕所述第一溝槽底部的所述半導體襯底至一目標深度，并在所述第一溝槽的底部形成方形溝槽，所述第一反應離子刻蝕工藝包括依次被執行的第一沉積步驟和第一刻蝕步驟，所述第一沉積步驟采用以生成聚合物為主且包含惰性氣體的刻蝕氣體，使聚合物沉積到所述第一溝槽的內表面以及所述硬掩膜層的上表面上，且所述惰性氣體通過物理轟擊作用除去所述第一溝槽底部的聚合物，以形成用于保護所述第一溝槽的側壁的聚合物層，所述第一刻蝕步驟采用以所述半導體襯底的非等向性刻蝕為主的刻蝕氣體，且隨著由所述第一溝槽連通所述方形溝槽形成的組合溝槽的深度的增加，所述聚合物層的厚度越薄；以及，

在所述反應腔內，多次循環執行第二反應離子刻蝕工藝，以刻蝕所述方形溝槽底部的所述半導體襯底，直至在所述方形溝槽轉換為一具有要求直徑的球形溝槽，所述第二反應離子刻蝕工藝包括依次被執行的第二沉積步驟和第二刻蝕步驟，所述第二沉積步驟采用以生成聚合物為主的刻蝕氣體，并使所述第一溝槽的側壁上沉積的聚合物比所述方形溝槽的內表面沉積的聚合物厚，所述第二刻蝕步驟采用以所述半導體襯底的等向性刻蝕為主的刻蝕氣體，并在所述聚合物的保護作用下保持所述第一溝槽的形貌和關鍵尺寸。

2.如權利要求1所述的溝槽的制造方法，其特征在于，在刻蝕所述硬掩膜層之前，所述硬掩膜層上形成有用于限定所述第一溝槽的圖案化光刻膠層；在刻蝕打開所述硬掩膜層之后，在所述反應腔內，采用灰化工藝去除所述圖案化光刻膠層，并以所述硬掩膜層為掩膜，刻蝕所述半導體襯底，以形成所述第一溝槽。

3.如權利要求2所述的溝槽的制造方法，其特征在于，刻蝕打開所述硬掩膜層時，所述反應腔內的工藝參數包括：反應腔壓力介于5mTorr～30mTorr，射頻源功率介于400W～1000W，射頻偏壓功率介于600～1200W，刻蝕氣體包括流速介于40sccm～80sccm的CF₄、流速介于40sccm～80sccm的CHF₃以及流速介于50sccm～200sccm的惰性氣體；采用灰化工藝去除所述圖案化光刻膠層時，所述反應腔內的工藝參數包括：反應腔壓力介于30mTorr～60mTorr，射頻源功率介于600W～1200W，射頻偏壓功率介于0～60W，灰化氣體包括流速介于150sccm～400sccm的O₂；刻蝕所述半導體襯底時，所述反應腔內的工藝參數包括：反應腔壓力介于5mTorr～30mTorr，射頻源功率介于300W～8000W，射頻偏壓功率介于200W～600W，刻蝕氣體包括流速介于20sccm～60sccm的Cl₂、流速介于20sccm～40sccm的HBr、流速介于10sccm～16sccm的O₂以及流速介于60sccm～150sccm的N₂。

4.如權利要求1所述的溝槽的制造方法，其特征在于，所述硬掩膜層和所述半導體襯底之間還形成有墊氧化層，在所述反應腔內刻蝕所述半導體襯底之前，先在所述反應腔內刻蝕打開所述墊氧化層；在形成所述第一溝槽之后且在第一次執行所述第一反應離子刻蝕工藝之前，在所述反應腔內，采用氣體沖洗工藝去除刻蝕殘留物。

5.如權利要求4所述的溝槽的制造方法，其特征在于，刻蝕打開所述墊氧化層時，所述反應腔內的工藝參數包括：反應腔壓力介于5mTorr～30mTorr，射頻源功率介于400W～1000W，射頻偏壓功率介于600W～1200W，刻蝕氣體包括流速介于20sccm～60sccm的CF₄以及流速介于100sccm～300sccm的惰性氣體；在形成所述第一溝槽之后去除刻蝕殘留物時，所述反應腔內的工藝參數包括：反應腔壓力介于30mTorr～60mTorr，射頻源功率介于600W～1200W，射頻偏壓功率介于0～60W，刻蝕氣體包括流速介于150～400sccm的O₂。