[发明专利]硅片刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体硅片加工工艺，尤其涉及一种硅片刻蚀工艺。

背景技术

目前，微电子技术已经进入超大规模集成电路和系统集成时代，微电子技术已经成为整个信息时代的标志和基础。

微电子技术中，要制造一块集成电路，需要经过集成电路设计、掩膜板制造、原始材料制造、芯片加工、封装、测试等几道工序。在这个过程中，对半导体硅片进行刻蚀，形成工艺沟槽，是关键的技术。

半导体硅片一般为多层结构，包括硅上层、硅基层，这里的硅上层主要包括硬质掩模层、SiN层、SiO2层，在对半导体硅片进行沟槽刻蚀的过程中，需要在沟槽的侧壁上，硅上层与硅基层交界的位置形成圆滑的顶部圆角，以便有利于应力的释放，避免半导体硅片中产生寄生导电通道；还需要在沟槽的侧壁与底壁之间的拐角处形成圆滑的底部圆角，以便为下一步氧化物的填充提供了便利。实现高质量的顶部圆角和底部圆角是衡量沟槽刻蚀工艺好坏的重要指标。

现有技术中的浅沟道隔离刻蚀工艺中，为形成良好的顶部圆角和底部圆角，主要包括以下工艺步骤：

硅上层刻蚀步：对硅上层进行刻蚀；

顶部圆角刻蚀步：形成顶部拐角圆滑形貌，采用CH2F2/CF4的混合气为刻蚀工艺气体；

顶部圆角完善步：进一步完善顶部拐角圆滑形貌，并进行沟道刻蚀前期处理，主要采用Cl2气体为刻蚀工艺气体；

沟道刻蚀步：沟道刻蚀，采用Cl2/HBr/CF4/O2或Cl2/HBr/CF4/O2/He的混合气为刻蚀工艺气体；

底部圆角刻蚀步：形成底部拐角圆滑形貌，采用Cl2/O2混合气为刻蚀工艺气体。

上述的浅沟道隔离刻蚀工艺步骤繁多，成本高，形成的顶部圆角和底部圆角不圆滑。

发明内容

本发明的目的是提供一种刻蚀工艺简单、步骤少、成本低，形成的刻蚀沟槽的顶部圆角和底部圆角圆滑的硅片刻蚀方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的硅片刻蚀方法，用于在硅片上刻蚀沟槽，所述的硅片为多层结构，包括硅上层、硅基层，包括步骤：

A、硅上层刻蚀步，用于对硅上层刻蚀沟槽；

B、顶部圆角刻蚀步，用于在沟槽的侧壁上，硅上层与硅基层交界的位置形成顶部圆角；

C、硅基层刻蚀步，用于对硅基层刻蚀沟槽，并在沟槽的底壁与沟槽的侧壁之间形成底部圆角。

所述的步骤B中所采用的刻蚀工艺气体为CxHyFz中的至少一种气体与HBr气体的混合气体，所述x、y、z＞0，且x、y、z均为正整数。

所述的混合气体按照蚀刻工艺要求的比例混合后，按照蚀刻工艺要求的速度和压力充入反应腔室，并在射频电源的作用下，将充入反应腔室的混合气体电离成等离子体，所述反应腔室装有硅片，对硅片的刻蚀工艺在反应腔室内完成，所述等离子体中的活性基团混合产生的聚合物聚集在沟槽底壁与侧壁的夹角处，并在进行所述步骤C的过程中对沟槽的侧壁起到保护作用，在硅上层与硅基层交界的位置形成顶部圆角；所述的活性基团包括Br*、CHF*、CH2F*。

所述的CxHyFz中的至少一种气体为CHF3和/或CH2F2。

所述的CxHyFz气体为CHF3，刻蚀过程中CHF3的供气流量为20～40sccm，HBr的供气流量为35～55sccm，供气压力为20～40mT，刻蚀时间为20～30s。

所述的CxHyFz气体为CH2F2，刻蚀过程中CH2F2的供气流量为10～30sccm，HBr的供气流量为45～65sccm，供气压力为20～40mT，刻蚀时间为20～30s。

所述的步骤C中所采用的刻蚀工艺气体为CxFy中的至少一种气体与HBr、He、O2气体的混合气体，所述x、y＞0，且x、y均为正整数。

所述的CxFy气体为CF4，刻蚀过程中CF4的供气流量为10～25sccm，HBr的供气流量为130～190sccm，He-O2混合气体的供气流量为5～15sccm，供气压力为10～30mT，刻蚀时间为65～80s。

所述的He-O2混合气体中O2与He的混合比例为20％～40％。

所述的He-O2混合气体中O2与He的混合比例为30％。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的硅片刻蚀方法，由于包括硅上层刻蚀步、顶部圆角刻蚀步、硅基层刻蚀步，在对硅基层刻蚀沟槽的同时形成顶部圆角和底部圆角，工艺简单、步骤少，成本低，形成的刻蚀沟槽的顶部圆角和底部圆角圆滑。