專利名稱：深溝渠的制備方法及其蝕刻混合液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種深溝渠(deep trench)的制備方法及其蝕刻混合液，特別涉及一種可應(yīng)用于高積集度動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存的深溝渠的制備方法及其蝕刻混合液。
背景技術(shù)：
動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存的存儲(chǔ)單元系由硅基板上的金屬氧化物場(chǎng)效晶體管與電容器構(gòu)成，其中該晶體管的源極系電連接于該電容器的上層儲(chǔ)存電極。電容器可分為堆棧式和深溝渠式二種型態(tài)。堆棧式電容器系直接在硅基板表面形成電容器，而深溝渠式電容器則是在硅基板內(nèi)部形成電容器。近年來，動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存的集積度隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的創(chuàng)新而快速地增加。惟，欲達(dá)成高集積度的目的，必須縮小存儲(chǔ)單元的尺寸，亦即必須縮小晶體管與電容器的尺寸。


圖1為已知的深溝渠10的示意圖。如圖1所示，該深溝渠10的制備方法首先在硅基板12上形成硬掩模層14及光刻膠層16，再利用光刻工藝在該光刻膠層16上形成二開口18。之后，再利用非等向性蝕刻技術(shù)(例如反應(yīng)性離子蝕刻工藝或等離子體蝕刻工藝)蝕刻除去該二開口18正下方的硬掩模層14及硅基板12，以在該硅基板12的中形成二深溝渠10。隨著該深溝渠10的孔徑越小，該深溝渠10的輪廓將難以保持垂直，而形成上寬下窄的輪廓。
電容值系正比于電容器的電極板表面積，而深溝渠電容器的電極板表面積系深溝渠的深度與圓周面積的乘積，其中圓周面積系與深溝渠的孔徑尺寸有關(guān)。隨著DRAM工藝持續(xù)縮小，深溝渠的孔徑尺寸亦隨的縮小，已知技術(shù)制備的深溝渠10因而無法提供足夠的電極板表面積。再者，隨著DRAM工藝持續(xù)縮小，隔離二深溝渠10的局部硅基板20的寬度亦隨的縮小。該局部硅基板20可能在蝕刻工藝中被蝕刻除去而導(dǎo)致二深溝渠10彼此相連接，使得后續(xù)形成的電容器因形成電氣連接而失效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的系提供一種深溝渠的制備方法及其蝕刻混合液。
為達(dá)成上述目的，本發(fā)明揭示一種深溝渠的制備方法及其蝕刻混合液。本發(fā)明的制備方法首先利用干蝕刻技術(shù)在硅基板的中形成溝渠，接著涂布蝕刻混合液于該硅基板表面及該溝渠的中。然后除去在該溝渠預(yù)定深度以上的蝕刻混合液，并利用保留在該溝渠中的蝕刻混合液進(jìn)行蝕刻工藝，以蝕刻該預(yù)定深度以下的硅基板而形成深溝渠。之后，再利用去離子水清洗該硅基板以除去在該深溝渠中的蝕刻混合液。該蝕刻混合液包含輸送溶液及蝕刻劑，且該輸送溶液的粘度大于該蝕刻劑的粘度。該輸送溶液可為旋涂式玻璃或光刻膠，該蝕刻劑可為氫氧化四甲銨，而該輸送溶液與該蝕刻劑的體積比例系介于50∶1至25∶1之間。此外，該蝕刻劑亦可為氨水或氫氟酸，而該輸送溶液與該蝕刻劑的體積比例系介于50∶1至20∶1之間。
相較于已知技術(shù)，本發(fā)明制備該深溝渠的方法可擴(kuò)大其底部的直徑以增加表面積，因而后續(xù)形成于該深溝渠內(nèi)的電容器可具較大的電容值。亦即，本發(fā)明可應(yīng)用于制備高積集度的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存的存儲(chǔ)單元的電容器。再者，本發(fā)明僅利用保留在該溝渠中的蝕刻混合液局部蝕刻在該預(yù)定深度以下的硅基板，并不會(huì)蝕刻隔離二溝渠的硅基板，因此形成的深溝渠的頂端不會(huì)彼此相連接。
圖式簡(jiǎn)要說明圖1為已知的深溝渠的示意圖；圖2至圖5表示本發(fā)明的深溝渠的制備方法。
10深溝渠 12硅基板14硬掩模層16光刻膠層18開口20局部硅基板30溝渠32硅基板34蝕刻混合液 36預(yù)定深度38局部硅基板 40深溝渠具體實(shí)施方式
圖2至圖5表示本發(fā)明的深溝渠40的制備方法。如圖2所示，本發(fā)明首先在硅基板32上利用干蝕刻工藝形成二溝渠30。隨著該溝渠30的孔徑越小，干蝕刻工藝制備的溝渠30的輪廓難以保持垂直，而形成上寬下窄的輪廓。之后，涂布蝕刻混合液34于該硅基板32的表面及該溝渠30的中，如圖3所示。
該蝕刻混合液34包含輸送溶液及蝕刻劑，且該輸送溶液的粘度大于該蝕刻劑的粘度。該輸送溶液可為旋涂式玻璃(SOG)或光刻膠，該蝕刻劑可為氫氧化四甲銨(Tetramethylammonium Hydroxide，TMAH)，而該輸送溶液與該蝕刻劑的體積比例系介于50∶1至25∶1之間。此外，該蝕刻劑亦可為氨水(NH4OH)或氫氟酸(HF)，而該輸送溶液與該蝕刻劑的體積比例系介于50∶1至20∶1之間。
由于該溝渠30的孔徑相當(dāng)小(約200奈米)，氫氧化四甲銨、氨水及氫氟酸等蝕刻劑的粘度較小(表面張力較大)而不易于流入該溝渠30的中，具有較大粘度的輸送溶液與該蝕刻劑混合而成的蝕刻混合液34因具有較大粘度而可流入該溝渠30的中。換言的，該輸送溶液系用以將該蝕刻劑輸送至該溝渠30的中。
請(qǐng)參考圖4，除去在該硅基板32表面及該溝渠30預(yù)定深度36以上的蝕刻混合液34，而保留部分蝕刻混合液34在該預(yù)定深度36以下的溝渠30的中。在該預(yù)定深度36以上的蝕刻混合液34可利用干蝕刻工藝或濕蝕刻工藝除去。此外，若該輸送溶液系光刻膠，則可利用光刻技術(shù)除去該預(yù)定深度36以上的蝕刻混合液34。例如，先進(jìn)行曝光工藝以使欲除去的蝕刻混合液34照光而進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)，使得其內(nèi)含的光刻膠轉(zhuǎn)換成可由顯影液溶解的結(jié)構(gòu)。之后，再進(jìn)行顯影工藝以顯影液除去該預(yù)定深度36以上的蝕刻混合液34。
請(qǐng)參考圖5。利用在該溝渠30中的蝕刻混合液34進(jìn)行蝕刻工藝，以蝕刻該預(yù)定深度36以下的硅基板32而形成二深溝渠40。之后，再利用去離子水清洗該硅基板32以除去在該深溝渠40中的蝕刻混合液34。若該蝕刻混合液34的刻蝕劑系氨水或氫氟酸，則進(jìn)行該蝕刻工藝時(shí)可將該硅基板32加熱至約50℃以促進(jìn)蝕刻反應(yīng)速率。
相較于已知技術(shù)，本發(fā)明制備該深溝渠40的方法可擴(kuò)大其底部的直徑以增加表面積，因而后續(xù)形成于該深溝渠40內(nèi)的電容器具有較大的電容值。亦即，本發(fā)明可應(yīng)用于制備高集度的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存的存儲(chǔ)單元的電容器。
再者，本發(fā)明僅利用保留在該溝渠30中的蝕刻混合液局部蝕刻在該預(yù)定深度以下的硅基板32，并不會(huì)蝕刻在該預(yù)定深度36上方用以隔離二溝渠30的局部硅基板38。換言的，在該預(yù)定深度36以上的溝渠30的輪廓并不會(huì)因利用該蝕刻混合液34進(jìn)行的蝕刻工藝而改變，因此，本發(fā)明制備的深溝渠40的頂端不會(huì)因過度蝕刻而彼此相連接，后續(xù)形成于該深溝渠40中的電容器并不會(huì)因形成電連接而失效。
本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特點(diǎn)已揭示如上，然而熟悉本項(xiàng)技術(shù)的人士仍可能基于本發(fā)明的教示及揭示而作種種不背離本發(fā)明精神的替換及修飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)不限于實(shí)施例所揭示者，而應(yīng)包括各種不背離本發(fā)明的替換及修飾，并為所附權(quán)利要求書所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種深溝渠的制備方法，包含下列步驟提供基板；形成溝渠于該基板的中；涂布蝕刻混合液于該基板表面及該溝渠的中；除去在該溝渠預(yù)定深度以上的蝕刻混合液；進(jìn)行蝕刻工藝，利用在該溝渠中的蝕刻混合液蝕刻該預(yù)定深度以下的基板而形成深溝渠；以及除去在該深溝渠中的蝕刻混合液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深溝渠的制備方法，其中該蝕刻混合液包含輸送溶液及蝕刻劑，且該輸送溶液的粘度大于該蝕刻劑的粘度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的深溝渠的制備方法，其中該輸送溶液系旋涂式玻璃或光刻膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的深溝渠的制備方法，其中該蝕刻劑系氫氧化四甲銨，而該輸送溶液與該蝕刻劑的體積比例系介于50∶1至25∶1之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的深溝渠的制備方法，其中該蝕刻劑系氨水或氫氟酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的深溝渠的制備方法，其中該輸送溶液與該蝕刻劑的體積比例系介于50∶1至20∶1之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的深溝渠的制備方法，其中進(jìn)行該蝕刻工藝的步驟包含加熱該基板至50C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深溝渠的制備方法，其中除去在該溝渠預(yù)定深度以上的蝕刻混合液的步驟系利用干蝕刻工藝。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深溝渠的制備方法，其中除去在該溝渠預(yù)定深度以上的蝕刻混合液的步驟系利用濕蝕刻工藝。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深溝渠的制備方法，其中除去在該溝渠預(yù)定深度以上的蝕刻混合液的步驟包含下列次步驟進(jìn)行曝光工藝；以及進(jìn)行顯影工藝以除去該蝕刻混合液。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深溝渠的制備方法，其中除去在該深溝渠中的蝕刻混合液的步驟系利用干蝕刻工藝。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深溝渠的制備方法，其中除去在該深溝渠中的蝕刻混合液的步驟系利用濕蝕刻工藝。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深溝渠的制備方法，其另包含在該蝕刻工藝的后利用去離子水清洗該深溝渠的步驟。
14.一種蝕刻混合液，包含輸送溶液及蝕刻劑，其中該蝕刻劑可蝕刻硅，而該輸送溶液的粘度大于該蝕刻劑的粘度。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的蝕刻混合液，其中該輸送溶液系旋涂式玻璃或光刻膠。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的蝕刻混合液，其中該蝕刻劑系氫氧化四甲銨，而該輸送溶液與該蝕刻劑的體積比例系介于50∶1至25∶1之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的蝕刻混合液，其中該輸送溶液與該蝕刻劑的體積比例系介于50∶1至25∶1之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的蝕刻混合液，其中該蝕刻劑系氨水或氫氟酸。
全文摘要
本發(fā)明的深溝渠的制備方法首先利用干蝕刻技術(shù)在硅基板的中形成溝渠，接著涂布蝕刻混合液于該硅基板表面及該溝渠的中。然后除去在該溝渠預(yù)定深度以上的蝕刻混合液，并利用保留在該溝渠中的蝕刻混合液進(jìn)行蝕刻工藝，以蝕刻該預(yù)定深度以下的硅基板而形成深溝渠。該蝕刻混合液包含輸送溶液及蝕刻劑，且該輸送溶液的粘度大于該蝕刻劑的粘度。該輸送溶液可為旋涂式玻璃或光刻膠，而該蝕刻劑可為氫氧化四甲銨、氨水或氫氟酸，其中該輸送溶液與該蝕刻劑的體積比例系介于50∶1至20∶1之間。
文檔編號(hào)C23F1/10GK1758420SQ20041008492
公開日2006年4月12日 申請(qǐng)日期2004年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月10日
發(fā)明者鄭孟芬, 柏雅玲, 王廷熏 申請(qǐng)人:茂德科技股份有限公司