[发明专利]将较大尺寸沟槽顶部直角改变成明显圆角的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体制造工艺方法，尤其涉及一种将较大尺寸沟槽顶部直角改变成明显圆角的方法。

背景技术

沟槽结构是半导体制造过程中一种常见的结构，其作用有隔离、导通连线(两层金属间)、耗尽等。在有些情况下，为了避免沟槽顶部尖角发生击穿(如浅沟槽隔离)，降低尖端处的电场强度以提高器件的击穿电压，或者为了降低沟槽填充的难度(尖角处的生长角度是270°，而圆滑曲面的生长角度是180°，降低了顶部的生长速度)，防止沟槽填充物使沟槽过早的封口，需要对沟槽顶部直角进行处理，常见的处理方式是将沟槽顶部直角修饰成圆角(圆滑曲面)。

现有的一种将沟槽顶部直角修饰成圆角的方法是牺牲氧化的方法，即先在高温下在沟槽表面生长一层热氧(通氧气对硅进行氧化)，再用湿法刻蚀把氧化硅洗去。由于沟槽尖角处的氧化速度比其他位置快，因此同样的条件下，尖角处硅消耗的也较多，这样氧化硅被洗掉以后，直角处的硅被去掉的较多，直角就被修成了圆角。但这种方法对顶角形状的改变是有限的，因为热氧生长在一定厚度范围内尖角处的氧化速度比其他地方快，但随着厚度的增加，这种差异性越来越小(氧气难以穿透尖角处厚厚的氧化层)。所以牺牲氧化法对沟槽顶角进行处理一般仅限于纳米级别内(直角处被吃进去几纳米到几十纳米)。但如果要对沟槽顶部直角处进行微米级修饰(直角处被吃进去几百纳米到几微米)，则要考虑其他方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种将较大尺寸沟槽顶部直角改变成明显圆角的方法，解决了把沟槽顶部直角修饰成小曲率的明显圆角的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种将较大尺寸沟槽顶部直角改变成明显圆角的方法，包含以下步骤：

1)在硅基片或硅外延层上刻蚀形成一系列沟槽；

2)用卤化氢气体对沟槽顶部直角进行再刻蚀，使其形成钝角；

3)在高温炉管内于沟槽内部及表面生长一层热氧化硅；

4)用湿法刻蚀去除热氧化硅，形成沟槽顶部圆角。

在步骤2)和步骤3)之间还可以包括步骤A：用惰性气体的等离子体对沟槽顶部进行轰击，使沟槽顶部接近圆形。

和现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明可以使较大尺寸沟槽顶部直角变成圆弧较长的明显圆角，从而避免沟槽顶部尖角发生击穿(如浅沟槽隔离)，降低尖端处的电场强度以提高器件的击穿电压，还可以降低沟槽填充的难度，防止沟槽填充物使沟槽过早的封口。采用本发明方法可以对沟槽顶部直角处进行微米级修饰，扩展了应用范围。

附图说明

图1是本发明中卤化氢气体对沟槽的刻蚀形貌示意图；

图2是本发明中在硅基片或硅外延层上刻蚀形成一系列沟槽的示意图；

图3是本发明中用卤化氢气体对沟槽顶部直角进行再刻蚀后的示意图；

图4是本发明中用惰性气体的等离子体对沟槽顶部进行轰击后的示意图；

图5是本发明中用牺牲氧化法对沟槽顶部进行处理后的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

在气相外延生长或CVD气相化学沉积中，卤化氢气体经常作为刻蚀气体，以去除薄膜沉积中产生的副产物或去除沉积在生长环境内不希望的地方的薄膜。卤化氢对硅也有一定的刻蚀作用，所以可以用在气相硅外延生长后对沉积在腔体上的硅薄膜的去除。但若用卤化氢气体对硅沟槽进行刻蚀，则可以看到比较特别的现象，即沟槽的开口处的直角被削去，沟槽的顶部变成多边形(见图1)。众说周知，多边形比正方形更接近于圆形，所以根据这个特性，可以用卤化氢作为刻蚀气体对沟槽刻蚀的方法对沟槽顶部圆角处理。

在卤化氢削去沟槽顶部角度的过程中，削去的量跟卤化氢气体的流量、温度和时间有关。卤化氢的流量越大，温度越高，时间越长，沟槽角度被削去的越多，经过处理后得到的顶部圆角越明显(圆弧长度越长)；反之则相反。所以卤化氢刻蚀法圆角处理可以得到非常明显的沟槽顶部圆角(直角处被吃进去几百纳米到几微米)，不像单独的牺牲氧化法处理仅能得到非常微观的圆角(直角处被吃进去几纳米到几十纳米)。