[发明专利]沟槽的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种沟槽的形成方法。

背景技术

随着半导体技术的进步，浅沟槽隔离（Shallow Trench Isolation，STI）方法已逐渐取代传统的半导体器件制造所采用的如局部硅氧化法等其他的隔离结构。浅沟槽的隔离方法与其他的隔离方向相比有许多优点，主要包括：1、浅沟槽隔离方法可以获得较窄的半导体器件的隔离宽度，从而提高器件的密度；2、浅沟槽隔离方法可以提升表面的平坦度，因而可在光刻时有效控制最小线宽。

现有的形成沟槽隔离结构的方法请参考图1～图2。

首先，请参考图1，提供半导体衬底100，所述半导体衬底100包括第一区域11和第二区域12；在所述半导体衬底100上形成掩膜层101，所述掩膜层101中具有若干第一开口102和第二开口103，第一开口102暴露出半导体衬底100的第一区域11表面，第二开口103暴露出半导体衬底100的第二区域12表面，且第一开口102的宽度小于第二开口103的宽度，第一区域11的第一开口102的密度大于第二区域12的第二开口103的密度；

接着，参考图2，沿第一开口102和第二开口103刻蚀所述半导体衬底100，在第一区域11的半导体衬底100内形成第一沟槽104，在第二区域12的半导体衬底100内形成第二沟槽105，第一沟槽104的宽度小于第二沟槽105的宽度，第一区域11的第一沟槽104的密度大于第二区域12的第二沟槽105的密度。

在形成第一沟槽104和第二沟槽105后，在第一沟槽104和第二沟槽105中填充满隔离材料，形成浅沟槽隔离结构。

但是，上述方法形成第一沟槽104和第二沟槽105时，由于刻蚀负载效应（etch loading effect）的影响，第一区域11形成的第一沟槽104的深度会小于第二区域12形成的第二沟槽105的深度，影响形成的隔离结构的隔离特性。

发明内容

本发明解决的问题是消除现有形成沟槽时，图形密集区和图形空旷区的刻蚀负载效应的影响。

为解决上述问题，本发明技术方案提供了一种沟槽的形成方法，包括：提供硅衬底，所述硅衬底包括第一区域和第二区域；对所述硅衬底进行等离子体刻蚀，所述等离子体刻蚀包括：进行第一阶段刻蚀，在硅衬底的第一区域中形成若干第一开口，在硅衬底的第二区域中形成若干第二开口，所述第一开口的宽度小于的第二开口的宽度，第一区域中第一开口的密度大于第二区域中第二开口的密度；进行第二阶段氧化，在所述第一开口底部和侧壁形成第一氧化层、在第二开口的底部和侧壁形成第二氧化层，第一氧化层的厚度小于第二氧化层的厚度；进行第三阶段刻蚀，刻蚀去除第一氧化层和部分厚度的第二氧化层；进行第四阶段刻蚀，沿第一开口刻蚀第一区域的硅衬底，形成第三开口，沿第二开口刻蚀剩余的第二氧化层和第二区域的硅衬底，形成第四开口；重复循环第二阶段氧化、第三阶段刻蚀和第四阶段刻蚀的步骤，直至在硅衬底的第一区域中形成若干第一沟槽、在衬底的第二区域中形成若干第二沟槽。

可选的，所述等离子体刻蚀的第一阶段刻蚀、第二阶段氧化、第三阶段刻蚀和第四阶段刻蚀的步骤在同一个刻蚀腔中进行。

可选的，所述等离子体刻蚀的第一阶段刻蚀、第二阶段氧化、第三阶段刻蚀和第四阶段刻蚀的时间均小于3秒，并且重复循环次数大于5次。

可选的，所述第一开口的深度小于或等于第二开口的深度，第一区域的相邻第一开口之间的间距与第一开口宽度的比值为1～30，第二区域的相邻第二开口之间的间距与第二开口宽度的比值大于40。

可选的，所述第一阶段刻蚀采用的气体为Cl₂、HBr、O₂和CH₂F₂，所述Cl₂的流量为100～200sccm，HBr的流量为50～300sccm，O₂的流量为1～15sccm，CH₂F₂的流量为1～40sccm，刻蚀腔的压力为10～50mtorr，源功率为500～1500瓦，偏置功率为200～1000瓦。

可选的，进行第二阶段氧化时，相对于第一阶段刻蚀，通入刻蚀腔内的Cl₂、HBr的流量减小，O₂的流量增大，CH₂F₂的流量为0。