[发明专利]硅片浅沟槽隔离刻蚀的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体硅片加工工艺，尤其涉及一种硅片浅沟槽隔离刻蚀工艺。

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。

如图1所示，在硅片浅沟槽隔离刻蚀过程中，半导体硅片一般为多层结构，自上而下包括硬质掩模层、SiO2氧化层、Si(硅)基层，这里的硬质掩模层主要包括SiON层、SiN层。

现有技术对半导体硅片进行浅沟槽隔离刻蚀工艺中，主要包括以下工艺步骤：

硬质掩模开启步(HM open)：对硬质掩模层进行刻蚀，采用含氟气体为刻蚀工艺气体，如CF4、CHF3等；

SiO2氧化层刻蚀步(BT)：开启氧化层，并进行部分Si基层的刻蚀，为在Si基层形成上部圆角做准备；

上部圆角刻蚀步(TCR：Top Corner Rounding)：在Si基层进行上部圆角的刻蚀；

沟槽刻蚀步(trench的刻蚀)：在Si基层进行浅沟槽刻蚀，并在沟槽的底部形成下部圆角，主要采用Cl2、HBr、CF4等的混合气体为刻蚀工艺气体；

在上述的浅沟槽隔离的刻蚀工艺中，在沟槽刻蚀步中，在沟槽侧壁形成良好的剖面对于保证良好的电学性能非常重要，具有一定角度的可调的剖面能够得到较好的电性能参数，从而提高产品的良率。

如图2所示，在刻蚀过程中，沟槽侧壁的剖面会产生一些弧度，从而影响了剖面的性能。为了减小沟槽侧壁剖面的弧度，现有技术一般在沟槽刻蚀步中增加CF4和Cl2气体的量来对有一些弧度的剖面进行改善。

但是此种技术虽然弧度有一些改善，但是由于增加了CF4和Cl2的量，从而增加了对沟槽侧壁的刻蚀，使得沟槽侧壁剖面有一些不平滑，使沟槽的底部和上部侧壁的剖面角度会有一些差别，从而给沟槽侧壁剖面角度的控制带来了一定的难度。

发明内容

本发明的目的是提供一种能使沟槽侧壁光滑、并能改善沟槽侧壁弧形剖面的硅片浅沟槽隔离刻蚀的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的硅片浅沟槽隔离刻蚀的方法，用于在硅片上进行浅沟槽隔离刻蚀，所述的硅片为多层结构，包括硬质掩模层、氧化层、硅基层，其特征在于，包括步骤：

A、硬质掩模层刻蚀步；

B、氧化层刻蚀步；

C、硅基层刻蚀步，用于对硅基层刻蚀沟槽，所采用的刻蚀工艺气体为包含HeO气体的混合气体。

所述的步骤C中HeO气体的流量为15～25sccm。

所述的工艺气体按照蚀刻工艺要求的流量和压力充入反应腔室，并在上射频电源的作用下，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，所述等离子体在下射频电源的作用下，实现对硅片的刻蚀工艺，所述下射频电源的功率小于等于100W。

所述下射频电源的功率为80～100W。

所述的工艺气体还包括CF4、HBr、Cl2气体，

刻蚀过程中CF4的供气流量为10～40sccm；

HBr的供气流量为100～200sccm；

Cl2的供气流量为10～30sccm；

供气压力为10～25mT；

上射频电源的功率为400～600W；

刻蚀时间为60～100s。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的硅片浅沟槽隔离刻蚀的方法，由于刻蚀工艺气体中增加了HeO气体，在刻蚀过程中对沟槽的侧壁进行保护，一方面使沟槽的侧壁比较光滑；另一方面，不必通过在侧壁上增加聚合物的方法来保护沟槽的侧壁，减小了聚合物在沟槽侧壁上的沉积，从而改善了沟槽侧壁剖面的弧度，因此也可以降低下射频电源的功率，有效的提高刻蚀的均匀性，从而改善半导体器件的性能。主要适用于对半导体硅片进行浅沟槽隔离刻蚀。

附图说明

图1为刻蚀前的硅片结构示意图；

图2为现有技术的硅片浅沟槽隔离刻蚀的方法中，刻蚀过程全部结束时，所刻蚀的沟槽的剖面结构示意图；

图3为本发明的硅片浅沟槽隔离刻蚀的方法中，刻蚀过程全部结束时，所刻蚀的沟槽的剖面结构示意图。

具体实施方式