一种利用普通多晶刻蚀设备刻蚀沟槽的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种半导体制造领域，更具体的说，本发明涉及利用普通设备刻蚀沟 槽的方法。
【背景技术】
[0002] 半导体器件制造过程中，在很多情况下需要刻蚀出沟槽结构，沟槽形貌的优劣、其 顶部与底部的圆滑程度决定了后续工艺中栅氧生长厚度与均匀性，然而专业沟槽刻蚀机较 少。
[0003] 现有的一种沟槽刻蚀方法中，刻蚀的具体步骤包括：步骤1氧化生成牺牲氧化层 以及硬掩膜，步骤2光刻并刻蚀硬掩膜，步骤3去除光刻胶然后刻蚀沟槽，步骤4去除硬掩 膜及牺牲氧化，步骤5清洗并生长栅氧。该工艺方法需要配置了 C4F8的专业刻蚀设备进行 沟槽刻蚀以保证沟槽形貌以及后续栅氧的均匀性。普通沟槽刻蚀设备所配置的气体主要为 Cl2, HBr，无法形成良好的聚合物，形成有效的侧壁保护，进而保证沟槽的形貌和后续栅氧 的均匀性。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的之一是解决上述现有技术中普通多晶刻蚀不配置高碳含量气体，刻 蚀沟槽时无法形成良好的聚合物，形成有效的侧壁保护，提供一种利用普通多晶刻蚀设备 刻蚀沟槽的方法，能够刻蚀出形貌优良的沟槽。
[0005] 本发明的另一个目的是，解决现有技术中采用普通刻蚀设备时，沟槽顶部和底部 不能够达到圆滑整齐的面貌，提供一种利用普通多晶刻蚀设备刻蚀沟槽的方法。
[0006] 实现本发明目的的技术方案之一是：（1)牺牲氧化及硬掩膜淀积；（2)光刻及硬掩 膜刻蚀；（3)沟槽刻蚀及光刻胶去除；（4)去除硬掩膜及牺牲氧化层；（5)栅氧生长。
[0007] 实现本发明目的的另一技术方案是：一种利用普通多晶刻蚀设备刻蚀沟槽的方 法，其特征在于包括如下步骤：（1)牺牲氧化及硬掩膜淀积；（2 )光刻及硬掩膜刻蚀；（3 )沟 槽刻蚀及光刻胶去除；（4)去除硬掩膜及牺牲氧化层；（5)进行热修复及牺牲氧化层生长； (6)牺牲氧化层去除、清洗；（7)栅氧生长.
[0008] 上述的利用普通多晶刻蚀设备刻蚀沟槽的方法，所述方法在普通poly刻蚀设备 上实现，该刻蚀设备配置的气体为C12和HBr。
[0009] -种半导体器件，具有沟槽，所述沟槽采用前述刻蚀方法制成。
[0010] 本发明方案之一在硬掩膜刻蚀后并未进行光刻胶去除，因为多晶刻蚀设备刻蚀过 程侧壁保护主要依靠溴化氢和光刻胶的结合。因此保留硬掩膜顶部的光刻胶用于形成侧壁 保护的聚合物，从而形成较直的沟槽形貌。
[0011] 本发明另一方案提供了沟槽顶部和底部圆滑处理方法在去除硬掩膜与牺牲氧化 后增加热修复与生长牺牲氧化层的步骤，本步骤主要是用于修复刻蚀过程产生的损伤，并 利用牺牲氧化将沟槽顶部及底部形貌进行圆滑处理，使后续栅氧的厚度和均匀性更好。
[0012] 沟槽形貌的优劣、其顶部与底部的圆滑程度决定了后续工艺中栅氧生长厚度与均 匀性。
[0013] 由于采用了根据本发明所述的沟槽刻蚀方法，因此，本领域技术人员可以理解的 是，本发明的半导体器件同样能够具有本发明的沟槽刻蚀方法所能实现的有益技术成果。
[0014] 本发明具有积极的效果：（1)本方法在硬掩膜刻蚀后并未进行光刻胶去除，而是 保留硬掩膜顶部的光刻胶，依靠溴化氢和光刻胶的结合形成侧壁保护的聚合物，从而形成 较直的沟槽形貌；（2)本方法在去除硬掩膜与牺牲氧化层后增加热修复与生长牺牲氧化层 的步骤，用于修复刻蚀过程产生的损伤，并利用牺牲氧化将沟槽顶部及底部形貌进行圆滑 处理，使后续栅氧的厚度和均匀性更好；（3)使用本方法可以利用普通多晶硅刻蚀设备刻 蚀出形貌优良，侧壁光滑及底部圆滑无棱角的沟槽，进一步保证栅氧的质量以及均匀性，产 品期间稳定性得到很大提高。
【附图说明】
[0015] 为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对 本发明作进一步详细的说明，其中
[0016] 图1为根据本发明实施例1的方法得到的沟槽形貌良好顶部及底部圆滑。
【具体实施方式】
[0017] (实施例1)
[0018] (1)步骤1 :牺牲氧化及硬掩膜淀积。
[0019] 牺牲氧化300A，硬掩膜使用LP-TEOS淀积6000A，进行850°C致密。
[0020] (2)步骤2 :光刻及硬掩膜刻蚀。
[0021] 进行光刻以及硬掩膜的刻蚀，本处刻蚀确保硅损失300A,且角度在85°以上
[0022] (3)步骤3 :沟槽刻蚀及光刻胶去除。
[0023] 进行沟槽刻蚀使用普通多晶娃刻蚀设备，recipe主要设置项目设定区间：Power : 150 ~600W，C12 :30 ~80SCCM，HBr :20 ~60SCCM，Pressure :150 ~500mt。本处为了形成 较圆滑底部刻蚀使用多步骤刻蚀，在刻蚀深度达到后将HBr的量增加，Cl2的量减少，加入少 量的He-O 2 (10%~30%的O2含量)。
[0024] (4 )步骤4 :去除硬掩膜及牺牲氧化层。
[0025] 去除硬掩膜先做50 : 1HF10秒DIP，以便去除沟槽刻蚀过程中产生的聚合物，去除 硬掩膜和牺牲氧化层主要使用Β0Ε。牺牲氧化1150°C干氧20(T500 A较低的氧化厚度具有 较低的CD bias。
[0026] (5)步骤5 :进行热修复及牺牲氧化生长。
[0027] 牺牲氧化1150°C热修复同时生长干氧20(T500 A作为牺牲氧化较低的氧化厚度具 有较低的CD bias。
[0028] (6)步骤6 :牺牲氧化层去除清洗及栅氧生长。
[0029] 牺牲氧化使用20 :1的HF，使用标准的RCA清洗流程完成栅氧前清洗，并在1个小 时内进行栅氧化。栅氧厚度根据产品特性确定。
[0030] (实施例2)
[0031] (1)步骤I :牺牲氧化及硬掩膜淀积。
[0032] 牺牲氧化300A，硬掩膜使用LP-TEOS淀积6000A,进行850°C致密。
[0033] (2)步骤2 :光刻及硬掩膜刻蚀。
[0034] 进行光刻以及硬掩膜的刻蚀，本处刻蚀确保硅损失300A,且角度在85°以上
[0035] (3)步骤3 :沟槽刻蚀及光刻胶去除。
[0036] 进行沟槽刻蚀使用普通多晶娃刻蚀设备，recipe主要设置项目设定区间：Power : 250 ~600W，C12 :40 ~80SCCM，HBr :30 ~60SCCM，Pressure :200 ~500mt。本处进行一步 刻蚀，在刻蚀深度达到后将HBr的量增加，Cl2的量减少，加入少量的He-O 2 (10%~30%的 O2含量)。
[0037] ( 4 )步骤4 :去除硬掩膜及牺牲氧化层。
[0038] 去除硬掩膜先做50 : 1HF10秒DIP，以便去除沟槽刻蚀过程中产生的聚合物，去除 硬掩膜和牺牲氧化层主要使用Β0Ε。牺牲氧化1150°C干氧20CT500 A较低的氧化厚度具有 较低的CD bias。
[0039] (5)步骤6 :牺牲氧化层去除清洗及栅氧生长。
[0040] 牺牲氧化使用20 :1的HF，使用标准的RCA清洗流程完成栅氧前清洗，并在1个小 时内进行栅氧化。栅氧厚度根据产品特性确定。
[0041] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡 在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。
【主权项】
1. 一种利用普通多晶刻蚀设备刻蚀沟槽的方法，其特征在于包括如下步骤：（I)牺牲 氧化及硬掩膜淀积；（2)光刻及硬掩膜刻蚀；（3)沟槽刻蚀及光刻胶去除；（4)去除硬掩膜 及牺牲氧化层；（5)栅氧生长。
2. 根据权利要求1所述的利用普通多晶刻蚀设备刻蚀沟槽的方法，其特征在于：在步 骤（4)后增加（5)进行热修复及牺牲氧化层生长和（6)牺牲氧化层去除、清洗。
3. 根据权利要求1或2所述的利用普通多晶刻蚀设备刻蚀沟槽的方法，其特征在于： 所述方法在普通poly刻蚀设备上实现，该刻蚀设备配置的气体为C12和HBr。
4. 一种半导体器件，所述半导体器件具有沟槽，其特征在于：所述沟槽采用如权利要 求1或2或3所述的刻蚀方法制成。
【专利摘要】本发明涉及一种利用普通多晶刻蚀设备刻蚀沟槽的方法，包括如下步骤：（1）牺牲氧化及硬掩膜淀积；（2）光刻及硬掩膜刻蚀；（3）沟槽刻蚀及光刻胶去除；（4）去除硬掩膜及牺牲氧化层；（5）进行热修复及牺牲氧化层生长和（6）牺牲氧化层去除、清洗（7）栅氧生长。本方法在去除硬掩膜与牺牲氧化层后增加热修复与生长牺牲氧化层的步骤，用于修复刻蚀过程产生的损伤，并利用牺牲氧化将沟槽顶部及底部形貌进行圆滑处理，使后续栅氧的厚度和均匀性更好；使用本方法可以利用普通多晶硅刻蚀设备刻蚀出形貌优良，侧壁光滑及底部圆滑无棱角的沟槽，进一步保证栅氧的质量以及均匀性，产品期间稳定性得到很大提高。
【IPC分类】H01L21-28, H01L21-02
【公开号】CN104752160
【申请号】CN201310750598
【发明人】王友伟
【申请人】苏州同冠微电子有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2013年12月31日