衬底沟槽刻蚀方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115547825A(43)申请公布日2022.12.30(21)申请号202211201417.5(22)申请日2022.09.29(71)申请人北京北方华创微电子装备有限公司地址100176北京市大兴区北京经济技术开发区文昌大道8号(72)发明人郑浩田蒋中伟(74)专利代理机构北京思创毕升专利事务所11218专利代理师廉莉莉(51)Int.Cl.H01L21/308(2006.01)H01L21/762(2006.01)H01L21/3065(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图7页(54)发明名称衬底沟槽刻蚀方法(57)摘要本发明公开了一种衬底沟槽刻蚀方法，包括：在衬底表面形成侧壁倾斜的凹槽；在凹槽的内表面形成保护层；去除凹槽中央区域的保护层，并保留凹槽边缘倾斜侧壁上的保护层；刻蚀衬底，在衬底中形成设定深度的沟槽，同时去除凹槽边缘倾斜侧壁上的保护层并在沟槽顶部边缘形成圆化顶角形貌。本发明能够获得理想的圆化硅顶角形貌，减轻后续介质填充后由于尖锐顶角造成的漏电风险。CN115547825ACN115547825A权利要求书1/2页1.一种衬底沟槽刻蚀方法，其特征在于，包括：在衬底表面形成侧壁倾斜的凹槽；在所述凹槽的内表面形成保护层；去除所述凹槽中央区域的所述保护层，并保留所述凹槽边缘倾斜侧壁上的所述保护层；刻蚀所述衬底，在所述衬底中形成设定深度的沟槽，同时去除所述凹槽边缘倾斜侧壁上的所述保护层并在所述沟槽顶部边缘形成圆化顶角形貌。2.根据权利要求1所述的衬底沟槽刻蚀方法，其特征在于，所述衬底包括从下至上依次分布的单晶硅层、硬掩膜层、无定型碳层和图案化光刻胶层。3.根据权利要求2所述的衬底沟槽刻蚀方法，其特征在于，所述在衬底表面形成侧壁倾斜的凹槽，包括：利用第一刻蚀气体在所述无定型碳层和所述硬掩膜层中刻蚀出暴露所述单晶硅层表面的开口；利用第二刻蚀气体在所述开口暴露的所述单晶硅层的表面刻蚀出侧壁倾斜的凹槽。4.根据权利要求3所述的衬底沟槽刻蚀方法，其特征在于，所述第一刻蚀气体包括含氢碳氟气体、稀释气体和氧气；所述第二刻蚀气体包括含氢碳氟气体、稀释气体、氧气和氯气。5.根据权利要求2所述的衬底沟槽刻蚀方法，其特征在于，所述在所述凹槽的内表面形成保护层，包括：利用第三刻蚀气体刻蚀所述衬底，去除所述无定型碳层，并将所述凹槽内表面的单晶硅氧化为氧化硅，形成所述保护层。6.根据权利要求5所述的衬底沟槽刻蚀方法，其特征在于，所述第三刻蚀气体包括氧气、氮气和氦气。7.根据权利要求2所述的衬底沟槽刻蚀方法，其特征在于，所述去除所述凹槽中央区域的所述保护层，并保留所述凹槽边缘倾斜侧壁上的所述保护层，包括：利用第四刻蚀气体刻蚀所述硬掩膜层和所述单晶硅层，去除所述凹槽中央区域的所述保护层，并保留所述凹槽边缘倾斜侧壁上的所述保护层。8.根据权利要求7所述的衬底沟槽刻蚀方法，其特征在于，所述第四刻蚀气体包括含氢碳氟气体和溴化氢，所述第四刻蚀气体中含氢碳氟气体与溴化氢的流量比值范围为2.5:1‑5:1。9.根据权利要求2所述的衬底沟槽刻蚀方法，其特征在于，所述在所述衬底中形成设定深度的沟槽，同时去除所述凹槽边缘倾斜侧壁上的所述保护层并在所述沟槽顶部边缘形成圆化顶角形貌，包括：利用第五刻蚀气体刻蚀所述硬掩膜层和所述单晶硅层，在所述单晶硅层中形成设定深度的沟槽，同时去除所述凹槽边缘倾斜侧壁上的所述保护层并在所述沟槽顶部边缘形成圆化顶角形貌。10.根据权利要求9所述的衬底沟槽刻蚀方法，其特征在于，所述第五刻蚀气体包括含氢碳氟气体和溴化氢，所述第五刻蚀气体中含氢碳氟气体和溴化氢的流量比范围为1:100‑1:150。2CN115547825A权利要求书2/2页11.根据权利要求4、8、10任一所述的衬底沟槽刻蚀方法，其特征在于，所述含氢碳氟气体为CHF3、CH2F2、CH3F中的至少其中之一。12.根据权利要求9所述的衬底沟槽刻蚀方法，其特征在于，在利用第五刻蚀气体刻蚀所述单晶硅层的过程中，采用下电极脉冲射频模式进行刻蚀。3CN115547825A说明书1/6页衬底沟槽刻蚀方法技术领域[0001]本发明属于半导体刻蚀技术领域，更具体地，涉及一种衬底沟槽刻蚀方法。背景技术[0002]现有的浅沟槽隔离(shallowtrenchisolation,STI)刻蚀工艺中，硅沟槽的形状，决定了后续的氧化层填充是否有空洞缺陷。硅沟槽的转角是否圆滑，决定了尖端漏电的性能。尖锐的顶角，在浅沟槽隔离侧壁上形成高的边缘电场，漏电会在栅极电流电压曲线上形成双驼峰，严重时会造成介电击穿，影响电性。用圆滑的顶角(TopCornerRounding)可以解决这个问题。在业内，一般的做法是在干法刻蚀完成后，利用热磷酸和稀释的