專利名稱：硅片淺溝槽隔離刻蝕的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體硅片加工工藝，尤其涉及一種硅片淺溝槽隔離刻蝕工藝。
背景技術(shù)：
目前，微電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入超大規(guī)模集成電路和系統(tǒng)集成時(shí)代，微電子技術(shù)已經(jīng)成為 整個(gè)信息時(shí)代的標(biāo)志和基礎(chǔ)。
微電子技術(shù)中，要制造一塊集成電路，需要經(jīng)過集成電路設(shè)計(jì)、掩膜板制造、原始材 料制造、芯片加工、封裝、測(cè)試等幾道工序。在這個(gè)過程中，對(duì)半導(dǎo)體硅片進(jìn)行刻蝕，形 成工藝溝槽，是關(guān)鍵的技術(shù)。
半導(dǎo)體硅片一般為多層結(jié)構(gòu)，包括硅上層、硅基層，這里的硅上層主要包括SiON(硬 質(zhì)掩模)層、SiN層，硅上層與硅基層之間設(shè)有Si02氧化層，在對(duì)半導(dǎo)體硅片進(jìn)行淺溝槽隔 離刻蝕的過程中，需要在溝槽的側(cè)壁上，Si02層與硅基層交界的位置形成圓滑的上部圓 角，以便有利于應(yīng)力的釋放，避免半導(dǎo)體硅片中產(chǎn)生寄生導(dǎo)電通道；還需要在溝槽的側(cè)壁 與底壁之間的拐角處形成圓滑的下部圓角，以便為下一步氧化物的填充提供了便利。實(shí)現(xiàn) 高質(zhì)量的上部圓角和下部圓角是衡量淺溝槽隔離刻蝕工藝好壞的重要指標(biāo)。
現(xiàn)有技術(shù)中的淺溝槽隔離刻蝕工藝中，主要包括以下工藝步驟
光刻歩形成刻蝕用的PR (光阻)；
硅上層刻蝕步(HM open):對(duì)硅上層進(jìn)行刻蝕，采用含氟氣體為刻蝕工藝氣體，如 CF4、 CHF3等；
Si02層刻蝕步(BT):開啟氧化層，并進(jìn)行部分硅的刻蝕，為上部圓角刻蝕做準(zhǔn)備； 上部圓角刻蝕步(TCR: Top Corner Rounding):進(jìn)行上部圓角的刻蝕； 溝槽刻蝕步(trenth的刻蝕)進(jìn)行淺溝槽刻蝕并形成下部圓角，主要采用C12、
HBr、 CF4、 HeO等的混合氣體為刻蝕工藝氣體；
在上述的淺溝槽隔離的刻蝕過程中，關(guān)鍵的工藝步驟是如何形成良好的上部圓角，圓
滑而沒有任何尖角的上部圓角在半導(dǎo)體器件中不會(huì)造成放電現(xiàn)象，以保證良好的電學(xué)性能。
現(xiàn)有技術(shù)中Si02層刻蝕步的工藝步驟中一般采用CH2F2氣體為刻蝕工藝氣體，進(jìn)行Si02氧化層和少許硅的刻蝕，并為下一步上部圓角刻蝕步驟做準(zhǔn)備。
但是此種技術(shù)的缺點(diǎn)為，Si02層刻蝕歩使用的CH2F2氣體價(jià)格偏高，尾氣處理過程較 復(fù)雜，需要特殊的裝置，從而使得客戶消耗用成本增加；另外因?yàn)榘ㄉ喜繄A角刻蝕歩， 歩驟繁多、工藝復(fù)雜，降低了設(shè)備的產(chǎn)能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種刻蝕工藝簡(jiǎn)單、步驟少、成本低，形成的刻蝕溝槽的上部圓 角的硅片淺溝槽隔離刻蝕的方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明的硅片淺溝槽隔離刻蝕的方法，用于在硅片上刻蝕溝槽，所述的硅片為多層結(jié) 構(gòu)，包括硅上層、硅基層，硅上層與硅基層之間設(shè)有氧化層，包括步驟
A、 硅上層刻蝕步，用于對(duì)硅上層刻蝕溝槽；
B、 氧化層刻蝕步，用于刻蝕氧化層，并進(jìn)行部分硅基層的刻蝕，為上部圓角刻蝕做準(zhǔn)
備；
C、 硅基層刻蝕步，用于對(duì)硅基層刻蝕溝槽，并在溝槽的側(cè)壁上，氧化層與硅基層交界
的位置形成圓滑的上部圓角。
所述的歩驟B中所采用的刻蝕工藝氣體為包含冊(cè)r和CHF3氣體的混合氣體。
所述的HBr和CHF3氣體按照蝕刻工藝要求的流量和壓力充入反應(yīng)腔室，并在射頻電源 的作用下，將充入反應(yīng)腔室的混合氣體電離成等離子體，所述反應(yīng)腔室裝有硅片，對(duì)硅片 的刻蝕工藝在反應(yīng)腔室內(nèi)完成，所述等離子體中的活性基團(tuán)混合產(chǎn)生的聚合物聚集在溝槽 的側(cè)壁上，并在進(jìn)行所述步驟C的過程中對(duì)溝槽的側(cè)壁起到保護(hù)作用，在氧化層與硅基層交 界的位置形成上部圓角。
所述的活性基團(tuán)包括BrHs CHF*。
刻蝕過程中CHF3的供氣流量為30 50sccm， HBr的供氣流量為15 40sccm，供氣壓力 為10 30mT，刻蝕時(shí)間為20 50s。
刻蝕過程中CHF3的供氣流量為35 45sccm， HBr的供氣流量為20 35sccm，供氣壓力 為15 25mT，刻蝕時(shí)間為30 40s。
刻蝕過程中CHF3的供氣流量為40sccm， HBr的供氣流量為30sccm，供氣壓力為20mT， 刻蝕時(shí)間為35s。
所述的射頻電源包括上射頻電源和下射頻電源，刻蝕過程中上射頻電源的輸出功率為 400 600W，下射頻源的輸出功率為30 60W。
刻蝕過程中上射頻電源的輸出功率為500W，下射頻源的輸出功率為45W。由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明所述的硅片淺溝槽隔離刻蝕的方法， 由于包括硅上層刻蝕步、硅基層刻蝕歩、硅基層刻蝕步，在對(duì)硅基層刻蝕溝槽的同時(shí)形成
上部圓角，工藝簡(jiǎn)單、步驟少、成本低，形成的刻蝕溝槽的上部圓角圓滑。
又由于在氧化層刻蝕步中所采用的刻蝕工藝氣體為包含CHF3和HBr氣體的混合氣體， 刻蝕過程中可以形成圓滑的上部圓角，省掉了上部圓角刻蝕步，不但簡(jiǎn)化了工藝步驟，使 硅上層側(cè)壁與硅基層側(cè)壁之間平滑的過渡，而且由于CHF3價(jià)格較便宜，降低了成本。 適用于對(duì)各種類型的半導(dǎo)體硅片進(jìn)行淺溝槽隔離刻蝕或其它刻蝕。


圖l為刻蝕前的硅片結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明的硅片淺溝槽隔離刻蝕的方法中，氧化層刻蝕步中在溝槽的側(cè)壁上沉積 出的聚合物的剖面結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明的硅片淺溝槽隔離刻蝕的方法中，氧化層刻蝕步結(jié)束時(shí)，所刻蝕的溝槽 的剖面結(jié)構(gòu)示意圖4為本發(fā)明的硅片淺溝槽隔離刻蝕的方法中，刻蝕過程全部結(jié)束時(shí)，所刻蝕的溝槽 的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的硅片淺溝槽隔離刻蝕的方法主要用于在硅片上刻蝕溝槽，如圖1所示，所述 的硅片為多層結(jié)構(gòu)，包括硅上層、硅基層，硅上層與硅基層之間設(shè)有氧化層，這里的硅上 層主要包括SiON(硬質(zhì)掩模)層、SiN層，硅上層與硅基層之間設(shè)有Si02氧化層，在對(duì)半導(dǎo)體 硅片進(jìn)行淺溝槽隔離刻蝕的過程中，需要在溝槽的側(cè)壁上，Si02層與硅基層交界的位置形 成圓滑的上部圓角，以便有利于應(yīng)力的釋放，避免半導(dǎo)體硅片中產(chǎn)生寄生導(dǎo)電通道。
本發(fā)明的硅片淺溝槽隔離刻蝕的方法，如圖3所示，包括
步驟31、硅上層刻蝕步，用于對(duì)硅上層刻蝕溝槽，刻蝕SiON(硬質(zhì)掩模)層，并對(duì)SiN層 進(jìn)行刻蝕；
步驟32、 Si02氧化層刻蝕步，用于刻蝕氧化層，并進(jìn)行部分Si硅基層的刻蝕，為上部 圓角刻蝕做準(zhǔn)備。
如圖2所示，在進(jìn)行這一步時(shí)，為了在進(jìn)行下一步時(shí)能在溝槽的側(cè)壁上，Si02層與硅 基層交界的位置形成圓滑的上部圓角，步驟32之后，需要在溝槽的側(cè)壁上得到較好的錐形 剖面。那就需要大量聚合物的沉積，這樣在接下來的刻蝕步驟中在等離子的轟擊下就可以
形成較好的上部圓角。
如圖4所示，步驟32之后進(jìn)行
步驟41、硅基層刻蝕步，用于對(duì)Si硅基層刻蝕溝槽，并在溝槽的側(cè)壁上，氧化層與硅 基層交界的位置形成圓滑的上部圓角。在進(jìn)行這一步時(shí)，由于步驟32中，在溝槽的側(cè)壁上 聚合物沉積出了較好的錐形剖面，這樣在這一歩的刻蝕步驟中在等離子的轟擊下，進(jìn)行溝 槽刻蝕的同時(shí)就可以在溝槽的側(cè)壁上形成較好的上部圓角。
在上述的步驟32中所采用的刻蝕工藝氣體為包含HBr和CHF3氣體的混合氣體。
所述的HBr和CHF3氣體按照蝕刻工藝要求的比例、流量和壓力充入反應(yīng)腔室，并在射 頻電源的作用下，將充入反應(yīng)腔室的混合氣體電離成等離子體，所述反應(yīng)腔室裝有硅片， 對(duì)硅片的刻蝕工藝在反應(yīng)腔室內(nèi)完成，所述等離子體中的活性基團(tuán)混合產(chǎn)生的聚合物聚集 在溝槽的側(cè)壁上，并在進(jìn)行所述步驟41的過程中對(duì)溝槽的側(cè)壁起到保護(hù)作用，在氧化層與 硅基層交界的位置形成上部圓角。所述的活性基團(tuán)包括BW、 CHF木等。
在步驟32的刻蝕過程中CHF3的供氣流量為30 50sccm，可以是30、 35、 40、 45、 50sccm等優(yōu)選流量，最好是為35 45sccm，最佳為40sccm。
HBr的供氣流量為15 40sccm，可以是15、 20、 25、 30、 35、 40sccm等優(yōu)選流量，最 好是為20 35sccm，最佳為30sccm。
HBr和CHF3氣體的供氣壓力為10 30mT，可以為IO、 15、 20、 25、 30mT等優(yōu)選壓力， 最好為15 25mT，最佳為20mT。
步驟32的刻蝕時(shí)間為20 50s，可以為20、 25、 30、 35、 40、 45、 50s等優(yōu)選時(shí)間，最 好為30 40s，最佳為35s。
上述的射頻電源包括上射頻電源和下射頻電源，刻蝕過程中上射頻電源的輸出功率為 400 600W，最好為500W，下射頻源的輸出功率為30 60W，最好為45W。
本發(fā)明在氧化層刻蝕步中所采用的刻蝕工藝氣體為包含CHF3和HBr氣體的混合氣體， 刻蝕過程中可以形成圓滑的上部圓角，省掉了上部圓角刻蝕步，不但簡(jiǎn)化了工藝步驟，使 硅上層側(cè)壁與硅基層側(cè)壁之間平滑的過渡，而且由于CHF3價(jià)格較便宜，降低了成本。
適用于對(duì)各種類型的半導(dǎo)體硅片進(jìn)行各種刻蝕，尤其適用于對(duì)半導(dǎo)體硅片進(jìn)行淺溝槽 隔離刻蝕。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任 何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都 應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種硅片淺溝槽隔離刻蝕的方法，用于在硅片上刻蝕溝槽，所述的硅片為多層結(jié)構(gòu)，包括硅上層、硅基層，硅上層與硅基層之間設(shè)有氧化層，其特征在于，包括步驟A、硅上層刻蝕步，用于對(duì)硅上層刻蝕溝槽；B、氧化層刻蝕步，用于刻蝕氧化層，并進(jìn)行部分硅基層的刻蝕，為上部圓角刻蝕做準(zhǔn)備；C、硅基層刻蝕步，用于對(duì)硅基層刻蝕溝槽，并在溝槽的側(cè)壁上，氧化層與硅基層交界的位置形成圓滑的上部圓角。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的硅片淺溝槽隔離刻蝕的方法，其特征在于，所述的步驟B中 所采用的刻蝕工藝氣體為包含HBr和CHF3氣體的混合氣體。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅片淺溝槽隔離刻蝕的方法，其特征在于，所述的HBr和 CHF3氣體按照蝕刻工藝要求的流量和壓力充入反應(yīng)腔室，并在射頻電源的作用下，將充入 反應(yīng)腔室的混合氣體電離成等離子體，所述反應(yīng)腔室裝有硅片，對(duì)硅片的刻蝕工藝在反應(yīng) 腔室內(nèi)完成，所述等離子體中的活性基團(tuán)混合產(chǎn)生的聚合物聚集在溝槽的側(cè)壁上，并在進(jìn) 行所述步驟C的過程中對(duì)溝槽的側(cè)壁起到保護(hù)作用，在氧化層與硅基層交界的位置形成上部 圓角。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的硅片淺溝槽隔離刻蝕的方法，其特征在于，所述的活性基團(tuán) 包括Br+、 CHF*。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的硅片淺溝槽隔離刻蝕的方法，其特征在于，刻蝕過程中CHF3 的供氣流量為30 50sccm, HBr的供氣流量為15 40sccm,供氣壓力為10 30mT，刻蝕時(shí)間 為20 50s。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的硅片淺溝槽隔離刻蝕的方法，其特征在于，刻蝕過程中CHF3 的供氣流量為35 45sccm， HBr的供氣流量為20 35sccm，供氣壓力為15 25mT，刻蝕時(shí)間 為30 40s。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的硅片淺溝槽隔離刻蝕的方法，其特征在于，刻蝕過程中CHF3 的供氣流量為40sccm， HBr的供氣流量為30sccm，供氣壓力為20mT，刻蝕時(shí)間為35s。
8、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的硅片淺溝槽隔離刻蝕的方法，其特征在于，所述的射頻電源 包括上射頻電源和下射頻電源，刻蝕過程中上射頻電源的輸出功率為400 600W，下射頻源 的輸出功率為30 60W。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的硅片淺溝槽隔離刻蝕的方法，其特征在于，刻蝕過程中上射 頻電源的輸出功率為500W，下射頻源的輸出功率為45W。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種硅片淺溝槽隔離刻蝕的方法，用于在硅片上刻蝕溝槽，包括步驟A.硅上層刻蝕步；B.氧化層刻蝕步，用于刻蝕硅上層與硅基層之間的氧化層，并進(jìn)行部分硅基層的刻蝕，為上部圓角刻蝕做準(zhǔn)備；C.硅基層刻蝕步，用于對(duì)硅基層刻蝕溝槽，并在溝槽的側(cè)壁上，氧化層與硅基層交界的位置形成圓滑的上部圓角。在步驟B中所采用的刻蝕工藝氣體為包含HBr和CHF3氣體的混合氣體，在刻蝕過程中被電離成Br*、CHF*等活性基團(tuán)，可在進(jìn)行步驟C的過程中形成上部圓角。工藝簡(jiǎn)單、步驟少、成本低，形成的刻蝕溝槽的上部圓角圓滑。適用于對(duì)各種類型的半導(dǎo)體硅片進(jìn)行淺溝槽隔離刻蝕或其它刻蝕。
文檔編號(hào)H01L21/762GK101179046SQ20061011432
公開日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2006年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月6日
發(fā)明者霍秀敏 申請(qǐng)人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司