[发明专利]沟槽的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体制造领域中的沟槽制造工艺，特别是涉及一种新的沟槽的形成方法。

背景技术

在半导体制造领域中，目前沟槽形成的主流方法是干法刻蚀，由于电学性能及其他方法的要求，沟槽刻蚀后，一般要求做顶部尖角的圆角化，及消除顶部的尖角。其中，消除顶部尖角常用的方法为牺牲氧化，即先在沟槽侧壁生长一层氧化膜，然后在去除，在高温下，利用尖角处氧化更多的原理，去除顶部尖角。一般温度越高，尖角圆化的效果越好，但在某些情况下，由于器件的限制，不能用太高温度，因此尖角圆化就比较难做。

因此，需研发一种新的沟槽形成方法，以提高尖角圆化的效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种沟槽的形成方法。该方法通过形成特殊的沟槽形貌，能降低沟槽顶部尖角圆化的难度，提高尖角圆化的效果。

为解决上述技术问题，本发明的一种沟槽的形成方法，包括步骤：

1）在硅衬底上进行介质层生长；

2）沟槽刻蚀；

3）在沟槽顶部及侧壁进行选择性硅外延生长；

4）去除硅衬底上的介质层；

5）经高温热氧化，在硅衬底上表面和沟槽内壁上形成热氧化膜；

6）去除热氧化膜。

所述步骤1）中，介质层为SiO₂、SiN或SiON中的至少一种。该介质层的厚度为0.01μm～10μm，并以化学气相沉积或热氧化的方式形成该介质层。

所述步骤2）中，沟槽刻蚀采用各项异性的干法刻蚀，以光刻胶为掩模，在预定区域刻蚀出沟槽。

所述步骤3）中，选择性硅外延生长的温度为600～1200℃，并以硅源气体和卤化氢的混合气体进行选择性硅外延生长；其中，硅源气体为一氯氢硅、二氯氢硅、三氯氢硅、四氯氢硅或硅烷中的至少一种；卤化氢气体为氯化氢或氟化氢；硅源气体和卤化氢气体的比例（体积比）为0.01～10。另外，经选择性外延生长后，在沟槽顶部两侧生长出2个斜面。

所述步骤4）中，用湿法刻蚀工艺，去除硅衬底上的介质层。

所述步骤5）中，热氧化的温度为800～1300℃，热氧化膜的厚度为10～5000nm。

所述步骤6）中，也采用湿法刻蚀工艺，去除热氧化膜。

本发明可以降低沟槽顶部角度的圆化难度，提高沟槽顶部的圆化效果。同时，本发明还可以获得无空洞的沟槽栅，并可以降低多晶硅的应力。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是介质层生长后的示意图；

图2是沟槽刻蚀后的示意图；

图3是选择性硅外延生长后的示意图；

图4是介质层去除后的示意图；

图5是热氧化膜生长后的示意图；

图6是热氧化膜去除后的示意图；

图7是选择性硅外延生长的SEM（扫描电子显微镜）照片；

图8是热氧化膜生长后的TEM（透射电子显微镜）照片；

图9是利用现有技术形成的沟槽顶部角度圆化SEM照片。

图中附图标记说明如下：

1为硅衬底，2为介质层，3为沟槽，4为外延斜面，5为热氧化膜。

具体实施方式

本发明的一种沟槽的形成方法，包括步骤：

1）在硅衬底1上进行介质层2生长

其中，介质层2作为选择性硅外延生长的掩模，该介质层2为SiO₂、SiN或SiON中的至少一种，如图1所示。该介质层的厚度为0.01μm～10μm，并以化学气相沉积或热氧化的方式形成该介质层。

2）沟槽3刻蚀

采用常规的各项异性的干法刻蚀，以光刻胶为掩模，在预定区域刻蚀出沟槽3，如图2所示。

3）在沟槽3顶部及侧壁进行选择性硅外延生长

其中，选择性硅外延生长的温度为600～1200℃，并以硅源气体和卤化氢的混合气体进行选择性硅外延生长；其中，硅源气体为一氯氢硅、二氯氢硅、三氯氢硅、四氯氢硅或硅烷中的至少一种；卤化氢气体为氯化氢或氟化氢；硅源气体和卤化氢气体的体积比为0.01～10。