专利名称：沟槽的形成方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体制造领域中的沟槽制造工艺，特别是涉及一种新的沟槽的形成方法。
背景技术：
在半导体制造领域中，目前沟槽形成的主流方法是干法刻蚀，由于电学性能及其他方法的要求，沟槽刻蚀后，一般要求做顶部尖角的圆角化，及消除顶部的尖角。其中，消除顶部尖角常用的方法为牺牲氧化，即先在沟槽侧壁生长一层氧化膜，然后在去除，在高温下，利用尖角处氧化更多的原理，去除顶部尖角。一般温度越高，尖角圆化的效果越好，但在某些情况下，由于器件的限制，不能用太高温度，因此尖角圆化就比较难做。因此，需研发一种新的沟槽形成方法，以提高尖角圆化的效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种沟槽的形成方法。该方法通过形成特殊的沟槽形貌，能降低沟槽顶部尖角圆化的难度，提高尖角圆化的效果。为解决上述技术问题，本发明的一种沟槽的形成方法，包括步骤
I)在硅衬底上进行介质层生长；2)沟槽刻蚀；3)在沟槽顶部及侧壁进行选择性硅外延生长；4)去除硅衬底上的介质层；5)经高温热氧化，在硅衬底上表面和沟槽内壁上形成热氧化膜；6)去除热氧化膜。所述步骤I)中，介质层为Si02、SiN或SiON中的至少一种。该介质层的厚度为
O.01 μ m 10 μ m,并以化学气相沉积或热氧化的方式形成该介质层。所述步骤2)中，沟槽刻蚀采用各项异性的干法刻蚀，以光刻胶为掩模，在预定区域刻蚀出沟槽。所述步骤3)中，选择性硅外延生长的温度为600 1200°C，并以硅源气体和卤化氢的混合气体进行选择性娃外延生长；其中，娃源气体为一氯氢娃、二氯氢娃、三氯氢娃、四氯氢娃或娃烧中的至少一种；齒化氢气体为氯化氢或氟化氢；娃源气体和齒化氢气体的比例(体积比)为O. 01 10。另外，经选择性外延生长后，在沟槽顶部两侧生长出2个斜面。所述步骤4)中，用湿法刻蚀工艺，去除硅衬底上的介质层。所述步骤5)中，热氧化的温度为800 1300°C，热氧化膜的厚度为10 5000nm。所述步骤6)中，也采用湿法刻蚀工艺，去除热氧化膜。本发明可以降低沟槽顶部角度的圆化难度，提高沟槽顶部的圆化效果。同时，本发明还可以获得无空洞的沟槽栅，并可以降低多晶硅的应力。
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明图1是介质层生长后的示意图；图2是沟槽刻蚀后的示意图；图3是选择性硅外延生长后的示意图；图4是介质层去除后的示意图；图5是热氧化膜生长后的示意图；图6是热氧化膜去除后的示意图；图7是选择性娃外延生长的SEM (扫描电子显微镜)照片；图8是热氧化膜生长后的TEM (透射电子显微镜)照片；图9是利用现有技术形成的沟槽顶部角度圆化SEM照片。图中附图标记说明如下I为娃衬底,2为介质层,3为沟槽,4为外延斜面,5为热氧化膜。
具体实施例方式本发明的一种沟 槽的形成方法，包括步骤I)在硅衬底I上进行介质层2生长其中，介质层2作为选择性硅外延生长的掩模，该介质层2为Si02、SiN或SiON中的至少一种，如图1所示。该介质层的厚度为0.01 μ 10 μ m，并以化学气相沉积或热氧化的方式形成该介质层。2)沟槽3刻蚀采用常规的各项异性的干法刻蚀，以光刻胶为掩模，在预定区域刻蚀出沟槽3，如图2所示。3)在沟槽3顶部及侧壁进行选择性硅外延生长其中，选择性娃外延生长的温度为600 1200°C,并以娃源气体和齒化氢的混合气体进行选择性娃外延生长；其中，娃源气体为一氯氢娃、二氯氢娃、三氯氢娃、四氯氢娃或硅烷中的至少一种；卤化氢气体为氯化氢或氟化氢；硅源气体和卤化氢气体的体积比为O. 01 10。该选择性硅外延在介质层2上不生长，只在沟槽3内部生长。在该选择性硅外延生长中，在沟槽3顶部的一定区域内，即距离沟槽顶部O. 01 μ m 2. O μ m至沟槽顶部的区域，选择性硅外延生长速率在沟槽3顶部从下到上迅速降低，从而在沟槽3顶部的两侧生长出2个外延斜面4，如图3所示。此区域范围的大小可通过选择性外延的生长条件来调节，如硅源气体和劍七氢气体的比例，此比例越高，范围越大，比例越小，范围越小。其中，选择性硅外延生长后的实际照片如图7所示。4)采用常规的湿法刻蚀工艺，去除硅衬底I上的介质层2，如图4所示。5)经800 1300°C的高温热氧化，在硅衬底I上表面和沟槽3内壁上形成热氧化膜5(即氧化硅层)，该热氧化膜5的厚度为10 5000nm，如图5所示。其中，热氧化膜5生长后的TEM照片如图8所不；6)采用常规的湿法刻蚀工艺，去除热氧化膜5，如图6所示。
按照上述步骤形成的沟槽，与利用现有技术(经干法刻蚀和牺牲氧化)所形成的沟槽(如图9所示)相比较，本发明中的沟槽顶部角度圆化效果好了很多(如图8所示)。本发明形成的沟槽顶部的角度不是90度，而是一边侧壁有2个近似120度的钝角，众所周知，钝角更接近于圆弧，所以圆化起来会更容易。因此，本发明可降低沟槽顶部尖角圆化的难度，提高尖角圆化的效果。另外，本发明所形成的沟槽，可用作沟槽型金属氧化物半导体或IGBT (绝缘栅双极型晶体管)的栅极沟槽，或CMOS (互补金属氧化物半导体)中的隔离沟 槽等。
权利要求
1.一种沟槽的形成方法，其特征在于，包括步骤 1)在硅衬底上进行介质层生长； 2)沟槽刻蚀； 3)在沟槽顶部及侧壁进行选择性硅外延生长； 4)去除硅衬底上的介质层； 5)经高温热氧化，在硅衬底上表面和沟槽内壁上形成热氧化膜； 6)去除热氧化膜。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤I)中，介质层为Si02、SiN或SiON中的至少一种； 其中，该介质层的厚度为O. 01 μ m 10 μ m，并以化学气相沉积或热氧化的方式形成该介质层。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤2)中，沟槽刻蚀采用各项异性的干法刻蚀，以光刻胶为掩模，在预定区域刻蚀出沟槽。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤3)中，选择性硅外延生长的温度为600 1200°C,并以娃源气体和齒化氢的混合气体进行选择性娃外延生长； 其中，娃源气体为一氯氢娃、二氯氢娃、三氯氢娃、四氯氢娃或娃烧中的至少一种；齒化氢气体为氯化氢或氟化氢；娃源气体和齒化氢气体的体积比为O. 01 10。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤3)中，选择性外延生长后，在沟槽顶部两侧生长出2个斜面。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤4)中，用湿法刻蚀工艺，去除硅衬底上的介质层。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤5)中，热氧化的温度为800 1300°C，热氧化膜的厚度为10 5000nm。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤6)中，采用湿法刻蚀工艺，去除热氧化膜。
全文摘要
本发明公开了一种沟槽的形成方法，包括步骤1)在硅衬底上进行介质层生长；2)沟槽刻蚀；3)在沟槽顶部及侧壁进行选择性硅外延生长；4)去除硅衬底上的介质层；5)经高温热氧化，在硅衬底上表面和沟槽内壁上形成热氧化膜；6)去除热氧化膜。本发明可以降低沟槽顶部角度的圆化难度，提高沟槽顶部的圆化效果。同时，本发明还可以获得无空洞的沟槽栅，并可以降低多晶硅的应力。
文档编号H01L21/02GK103035481SQ20121028265
公开日2013年4月10日 申请日期2012年8月9日 优先权日2012年8月9日
发明者刘继全 申请人:上海华虹Nec电子有限公司