改善溝槽側(cè)壁扇貝形貌的干法刻蝕工藝方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種改善溝槽側(cè)壁“扇貝”形貌的干法刻蝕工藝方法，步驟包括：1）涂膠，曝光，定義鎢通道尺寸；2）高壓下，預(yù)淀積聚合物；3）預(yù)刻蝕聚合物；4）在溝槽側(cè)壁和底部淀積聚合物；5）交迭進(jìn)行聚合物刻蝕和淀積；6）深溝槽各向異性干法刻蝕，徹底打開溝槽底部聚合物，并刻蝕底部單晶硅，形成小單晶硅溝槽；7）循環(huán)進(jìn)行步驟4）至6），直至達(dá)到要求的鎢通道深度。本發(fā)明利用刻蝕和淀積交迭步驟來控制溝槽側(cè)壁和底部的聚合物厚度，以保護(hù)溝槽側(cè)壁的聚合物，這樣大大降低了溝槽側(cè)壁“扇貝”形貌的幅度，保證了后續(xù)金屬鎢阻擋層淀積的可行性和金屬鎢sinker的實(shí)現(xiàn)。
【專利說明】改善溝槽側(cè)壁扇貝形貌的干法刻蝕工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域，特別是涉及一種改善溝槽側(cè)壁“扇貝”形貌的干法刻蝕工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]RFLDM0S (射頻橫向擴(kuò)散型金屬氧化場效應(yīng)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(jīng)被廣泛引入到手提式高功率無線基站PA的應(yīng)用中。其中，金屬鎢墜(sinker)被用作連接源和重?fù)降墓枰r底的低電(熱)阻通道，這樣可將源端直接貼在導(dǎo)電和導(dǎo)熱的塑封法蘭盤上，降低電阻和內(nèi)部熱阻，實(shí)現(xiàn)低成本封裝，同時(shí)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(gè)通道主要是通過單晶硅深溝槽刻蝕產(chǎn)生的，深溝槽側(cè)壁的光滑度即側(cè)壁“扇貝”形貌(見圖1)的大小對后續(xù)鎢的填充工藝影響很大，過于粗糙的溝槽側(cè)壁會(huì)導(dǎo)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(cè)壁反應(yīng)的作用，導(dǎo)致金屬鎢sinker無法實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種改善溝槽側(cè)壁“扇貝”形貌的干法刻蝕工藝方法，它可以提高深溝槽側(cè)壁表面的光滑度。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的改善溝槽側(cè)壁“扇貝”形貌的干法刻蝕工藝方法，包括以下步驟:
[0005]I)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；
[0006]2)在70?160毫托高壓下，在光刻膠上預(yù)淀積一層聚合物，使步驟I)定義的鎢通道的尺寸縮??；
[0007]3)預(yù)刻蝕聚合物，在步驟2)淀積的聚合物表面打開缺口 ；
[0008]4)在所述深溝槽側(cè)壁和底部淀積一層聚合物；
[0009]5)利用高能量等離子體交迭進(jìn)行聚合物干法刻蝕和淀積，進(jìn)一步加厚深溝槽側(cè)壁的聚合物，同時(shí)減薄或完全打開深溝槽底部的聚合物；
[0010]6)利用高能量等離子體，進(jìn)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；
[0011]7)循環(huán)進(jìn)行步驟4)至6)，直至達(dá)到所要求的鎢通道深度。
[0012]本發(fā)明利用刻蝕和淀積交迭步驟來控制溝槽側(cè)壁和底部的聚合物厚度，以對溝槽側(cè)壁進(jìn)行保護(hù)，如此大大降低了溝槽側(cè)壁“扇貝”形貌的幅度，保證了后續(xù)金屬鎢阻擋層淀積的可行性和金屬鎢sinker的實(shí)現(xiàn)。
【專利附圖】

【附圖說明】[0013]圖1是深溝槽“扇貝”形側(cè)壁的示意圖。
[0014]圖2是本發(fā)明的改善側(cè)壁“扇貝”形貌的干法刻蝕工藝的流程示意圖。
[0015]圖3是用本發(fā)明實(shí)施例的干法刻蝕方法形成的深溝槽側(cè)壁的形貌示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為對本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效有更具體的了解，現(xiàn)結(jié)合圖示的實(shí)施方式，詳述如下:
[0017]本發(fā)明的改善溝槽側(cè)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(cè)壁進(jìn)行保護(hù)，以減小側(cè)壁表面的扇貝形貌。其具體工藝流程如下(參見圖2):
[0018]步驟1，在硅襯底上涂布光刻膠，進(jìn)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?2 μ m)。光刻膠的厚度(2?4 μ m)要盡量的厚，以足夠抵擋后續(xù)的干法刻蝕及滿足通道的深度要求。
[0019]步驟2，在70?160毫托高壓下，在光刻膠上用化學(xué)氣相淀積(CVD)方法預(yù)淀積一層含有C、F成分的有機(jī)聚合物(厚度0.1?0.5微米)，使步驟I形成的鎢通道的尺寸縮小，以防止由于長時(shí)間刻蝕而導(dǎo)致通道尺寸變大。
[0020]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(shí)間一般是10?150秒。
[0021]步驟3，預(yù)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(xù)主刻蝕的進(jìn)行，同時(shí)，側(cè)壁的聚合物損失不大，這樣能彌補(bǔ)后續(xù)刻蝕導(dǎo)致通道擴(kuò)大的變化量。
[0022]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(shí)間一般是10?150 秒。
[0023]上述步驟2、3是控制鶴sinker尺寸大小的步驟。
[0024]步驟4，在步驟I形成的溝槽側(cè)壁和底部用CVD方法淀積一層含有C、F成分的有機(jī)聚合物(厚度0.01?0.05微米)。
[0025]本步驟的淀積條件為:沉淀氣體以C4F8氣體為主，壓力一般為50?100毫托，上部電極功率為1000?2000W,下部電極功率為-100V?-300V,時(shí)間一般是I?10秒。
[0026]本步驟完成后，在光刻膠和單晶硅所有暴露在外部的表面都淀積上了一層聚合物。
[0027]步驟5，利用高能量等離子體(能量應(yīng)保證在500W以上)進(jìn)行聚合物干法刻蝕和淀積的交迭步驟(即同時(shí)進(jìn)行刻蝕和淀積工藝)，進(jìn)一步加厚深溝槽側(cè)壁的聚合物，同時(shí)減薄或完全打開深溝槽底部的聚合物，從而為后續(xù)刻蝕保證足夠的側(cè)壁聚合物，以減少扇貝形貌的形成。
[0028]這步的刻蝕和淀積條件為:刻蝕和沉淀混合氣體以SF6和C4F8氣體為主，壓力一般為30?300毫托，上部電極功率為500?2500W，下部電極功率為-20V?-400V，時(shí)間一般是I?10秒。
[0029]步驟6，利用高能量等離子體(能量應(yīng)保證在1000W以上)，進(jìn)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。因?yàn)閭?cè)壁的聚合物較厚，所以這步刻蝕對側(cè)壁的影響甚微。
[0030]這步的刻蝕條件為:刻蝕氣體以SF6為主，上部電極功率為1000?2000W，下部電極功率為-150V?-600V，壓力為50?150毫托，刻蝕時(shí)間一般是I?10秒。
[0031]步驟7，循環(huán)進(jìn)行步驟4-6，直至達(dá)到所要求的sinker溝道的深度。這步使步驟6所形成的無數(shù)個(gè)小單晶硅溝槽疊加，形成一個(gè)深溝槽。在循環(huán)的三步中，壓力、氣體和電極功率都可以采用漸進(jìn)式增加或減少來控制聚合物和單晶硅的刻蝕量。
[0032]上述方法利用刻蝕和淀積交迭步驟來控制溝槽側(cè)壁和底部的聚合物厚度，大大降低了溝槽側(cè)壁“扇貝”形貌的幅度(見圖3)，從而保證了后續(xù)金屬鎢阻擋層淀積的可行性和金屬鶴sinker的實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.改善溝槽側(cè)壁“扇貝”形貌的干法刻蝕工藝方法，其特征在于，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(yù)淀積一層聚合物，使步驟I)定義的鎢通道的尺寸縮??； 3)預(yù)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(cè)壁和底部淀積一層聚合物； 5)利用高能量等離子體交迭進(jìn)行聚合物干法刻蝕和淀積，進(jìn)一步加厚深溝槽側(cè)壁的聚合物，同時(shí)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(jìn)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(huán)進(jìn)行步驟4)至6)，直至達(dá)到所要求的鎢通道深度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟I)，光刻膠厚度為2?4μπι，鎢通道的寬度為0.5?2 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2)，采用化學(xué)氣相淀積方法。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟2)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(shí)間為10?150秒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟3)的刻蝕條件為:刻蝕氣體以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(shí)間為10?150秒。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟4)，采用化學(xué)氣相淀積方法。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟4)的淀積條件為:沉淀氣體以C4F8氣體為主，壓力為50?100毫托，上部電極功率為1000?2000W，下部電極功率為-100V?-300V,時(shí)間為I?10秒。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合物為含有C、F成分的有機(jī)聚合物，其中，步驟2)的聚合物的厚度為0.1?0.5微米，步驟4)的聚合物的厚度為0.01?0.05微米。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟5)的刻蝕和淀積條件為:刻蝕和淀積混合氣體以SF6和C4F8氣體為主，壓力為30?300毫托，上部電極功率為500?2500W，下部電極功率為-20V?-400V，時(shí)間為I?10秒。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟6)的刻蝕條件為:刻蝕氣體以SF6為主，上部電極功率為1000?2000W，下部電極功率為-150V?-600V，壓力為50?150毫托，刻蝕時(shí)間為I?10秒。
【文檔編號】H01L21/3065GK103681301SQ201210346926
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月17日
【發(fā)明者】吳智勇, 林碩 申請人:上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司