[发明专利]沟槽栅蚀刻方法

说明书

本发明涉及一种沟槽栅蚀刻方法，包括：步骤一：在硅衬底的表面上形成掩膜，穿过掩膜朝向硅衬底的内部蚀刻成沟槽，掩膜的与沟槽的侧壁相邻的区域形成环绕区，步骤二：垂直于沟槽的侧壁而蚀刻环绕区，在蚀刻后的环绕区的边缘和沟槽的顶角之间形成第一预定距离的台阶，步骤三：向硅衬底的经步骤二处理后的表面上涂覆保护层，步骤四：除去环绕区和台阶上的保护层，并且除去沟槽内的部分的保护层，直到沟槽内的保护层的表面与沟槽的顶角为第二预定距离，步骤五：在保护层和蚀刻后的环绕区的保护下，将台阶蚀刻为圆滑的边缘。根据本发明的方法，形成沟槽后向沟槽内填充了保护层。在对顶角进行圆化处理时，能够防止沟槽壁被破坏。

技术领域

本发明涉及半导体领域，特别涉及沟槽栅蚀刻方法。

背景技术

在现有技术的场效应晶体管通常包括三极，即源极、漏极和栅极，其中栅极用于控制源极和漏极的导通和断开。也就是说，栅极实际上是场效应晶体管的控制极。对于以半导体硅为衬底的场效应晶体管来说，通过在栅极外加电压，可将硅衬底体内地载流子(电子或空穴)吸引到表面，使栅极下方的衬底表面电荷积累形成导电沟道。为了缩短电流路径、减小损耗，通常可将表面的平面栅结构改进为沟槽栅结构。

在构造沟槽栅时，为了防止沟槽的尖锐顶角产生尖端放电现象而击穿栅极氧化层并使栅极失效，需要在形成沟槽后，再对顶角进行圆化处理。但是，在对顶角进行圆角化时，往往会对沟槽的侧壁造成破坏而影响沟槽栅的品质，这必然会导致后期对沟槽侧壁的修补过程，使得沟槽栅的构造过程复杂化。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种沟槽栅蚀刻方法。根据本发明的方法，在形成沟槽后，向沟槽内填充了保护层。在对顶角进行圆化处理时，能够防止沟槽壁被破坏。

根据本发明的沟槽栅蚀刻方法，包括步骤一：在硅衬底的表面上形成掩膜，穿过掩膜朝向硅衬底的内部蚀刻成沟槽，掩膜的与沟槽的侧壁相邻的区域形成环绕区，步骤二：垂直于沟槽的侧壁而蚀刻环绕区，在蚀刻后的环绕区的边缘和沟槽的顶角之间形成第一预定距离的台阶，步骤三：向硅衬底的经步骤二处理后的表面上涂覆保护层，步骤四：除去环绕区和台阶上的保护层，并且除去沟槽内的部分的保护层，直到沟槽内的保护层的表面与沟槽的顶角之间为第二预定距离，步骤五：在保护层和蚀刻后的环绕区的保护下，将台阶蚀刻为圆滑的边缘。

根据本发明的方法，在硅衬底内蚀刻成沟槽后向沟槽内涂覆保护层，这样在进行沟槽顶角圆角化时，可以保护沟槽的侧壁不受到损坏，以简化沟槽栅的制造过程。

在一个实施例中，在步骤一中，在环绕区上还设置有第一光刻胶。在另一个实施例中，在步骤二中，以湿法腐蚀来蚀刻环绕区；在形成台阶后，除去第一光刻胶。由于可选择对掩膜具有很强选择性的腐蚀液，并且掩膜的材质与硅衬底的材质不同，因此仅掩膜被快速腐蚀而硅衬底基本不被腐蚀。在光刻胶的保护下，腐蚀液仅从沟槽的侧壁开始向外蚀刻环绕区(或掩膜)以形成台阶。在一个优选的实施例中，掩膜为氮化硅层或二氧化硅层；对于氮化硅层为掩膜时，湿法腐蚀使用的腐蚀液为磷酸；对于二氧化硅层为掩膜时，湿法腐蚀使用的腐蚀液为氢氟酸的水溶液。

在一个实施例中，在步骤三中，所使用的保护层为第二光刻胶。在一个实施例中，除去第二光刻胶的方式为等离子蚀刻，所使用的蚀刻气体为氧气。通过控制等离子蚀刻的速度和蚀刻终点，可确保不会将沟槽内所有的第二光刻胶(或保护层)全部除去，而是可留存预定的量。氧气能够将第二光刻胶氧化成二氧化碳和水，从而可方便地将蚀刻产物排出。此外，在使用氧气蚀刻第二光刻胶时，掩膜会阻止氧渗入到硅衬底内，而且台阶区域裸露的硅会与氧反应生成二氧化硅膜层而会防止氧向硅衬底的内部深渗入，由此，使用氧气不但能方便地蚀刻掉第二光刻胶，而且可以使硅衬底在整体上不受到损坏。

在一个优选的实施例中，蚀刻气体还包含氮气和在爆炸范围之外的氢气。在除去第二光刻胶的过程中，氧气与氢气反应生成大量的热，这有助于提高第二光刻胶的除去速度。对于等离子蚀刻除去第二光刻胶而言，氮气是惰性气体，因此通过调节氮气的含量，可以方便地控制对第二光刻胶的蚀刻速度。