一种半导体器件的制作方法技术

本发明专利技术提供一种半导体器件的制作方法，包括步骤：1）提供一包括半导体衬底、浅沟槽隔离及介质层的半导体器件结构，于半导体衬底背面制作具有刻蚀窗口的光刻掩膜；2）以第一刻蚀气体对所述半导体衬底进行刻蚀，使刻蚀停止于距所述浅沟槽隔离的上方第一距离的位置；3）以第二刻蚀气体对所述半导体衬底继续进行刻蚀，使刻蚀停止于距所述浅沟槽隔离的上方第二距离的位置；4）以第三刻蚀气体对所述半导体衬底继续进行刻蚀，直至露出所述刻蚀窗口下方的浅沟槽隔离及介质层，形成用于制造焊盘的沟槽。本发明专利技术的刻蚀方法可以获得表面平整的、半导体衬底、浅沟槽隔离及介质层均没被过度刻蚀的沟槽，有利于后续金属焊盘的制作，从而提高器件性能。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体器件的制作方法
本专利技术涉及一种半导体器件的制造方法，特别是涉及一种半导体器件的制作方法。
技术介绍
背照式CMOS传感器是近年来兴起的一种新型传感器，相比现有表面照射型图像感应器，配线层在受光面之上，配线层会遮挡住部分入射光，背照式图像感应器采用颠倒配线层和受光面位置的设计，能够高效接收入射光，使得其感光能力和信噪比大幅提升，从而让相机等设备可以实现在高ISO下的强大控噪能力。在背照式图像传感器(BSI)等半导体器件的制造过程中，常常需要在半导体衬底上刻蚀出沟槽以用于形成焊盘(PAD)。然而，形成的同一个用于制造焊盘的沟槽，往往同时位于浅沟槽隔离(STI)与介质层(ILD)的上方，而ILD一般位于STI的下一层。因此，在对半导体衬底进行刻蚀以形成沟槽时，在对应STI的区域应保证刻蚀停止于STI之上，在对应ILD的区域则应保证刻蚀停止于ILD之上。一般的背照式图像传感器至少包括半导体衬底、间隔制作于所述半导体衬底中的浅沟槽隔离以及结合于所述浅沟槽隔离及所述半导体衬底正面介质层。现有技术中，在半导体衬底上刻蚀形成用于制造焊盘的沟槽的工艺中，在刻蚀半导体衬底时通常采用干法刻蚀方法。并且，一般采用如下两种干法刻蚀方法进行：第一种方法为采用SF6作为刻蚀气体进行干法刻蚀形成用于制造焊盘的沟槽。由于SF6对硅(半导体衬底的材料)和氧化物(浅沟槽隔离和介质层的材料)的刻蚀选择比一般大于30，具有很高的刻蚀选择比，因此，在刻蚀形成沟槽的过程中，一般不会对沟槽位置处的浅沟槽隔离和介质层造成刻蚀；并且，形成的沟槽的侧壁一般具有垂直的形貌。然而，由于半导体衬底在对应浅沟槽隔离的位置和对应介质层的位置处需要去除的深度不同(对应介质层位置处的半导体衬底需要被去除的较多)，因此往往造成在沟槽中在浅沟槽隔离位置处的半导体衬底被过度刻蚀而形成底切(undercut)现象，不利于后续金属层的制作。第二种方法为采用CF4、Cl2和HBr作为刻蚀气体进行干法刻蚀形成用于制造焊盘的沟槽。由于CF4、Cl2和HBr对硅(半导体衬底的材料)和氧化物(浅沟槽隔离和介质层的材料)的刻蚀选择比较小(小于5)，这一方案可以获得较缓的沟槽侧壁形貌且不会导致半导体衬底位于沟槽内且位于STI之上的部分形成底切(undercut)现象。因此，这可以改善后续形成的金属层在沟槽的侧壁位置的厚度。然而，由于CF4、Cl2和HBr对硅和氧化物的刻蚀选择比较小，因此，在刻蚀形成沟槽的过程中，往往容易造成在沟槽中的浅沟槽隔离被过度刻蚀。因此，上述两种刻蚀方法各有优缺点，但均已难以满足实际工业生产的对半导体器件性能的需求。因此，提供一种新的刻蚀方法实属必要。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种半导体器件的制作方法，用于解决现有技术中对半导体器件的刻蚀方法中半导体衬底或氧化物容易被过度刻蚀等问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种半导体器件的制作方法，至少包括以下步骤：1)提供一半导体结构，至少包括：半导体衬底、间隔制作于所述半导体衬底中的浅沟槽隔离以及结合于所述浅沟槽隔离及所述半导体衬底正面介质层，于所述半导体衬底背面制作具有刻蚀窗口的光刻掩膜，且所述刻蚀窗口垂向对应有浅沟槽隔离区域及介质层区域；2)以第一刻蚀气体对所述刻蚀窗口下方的半导体衬底进行刻蚀，使刻蚀停止于距所述浅沟槽隔离的上方第一距离的位置；3)以第二刻蚀气体对所述刻蚀窗口下方的半导体衬底继续进行刻蚀，使刻蚀停止于距所述浅沟槽隔离的上方第二距离的位置，所述第二距离小于第一距离；4)以第三刻蚀气体对所述刻蚀窗口下方的半导体衬底继续进行刻蚀，直至露出所述刻蚀窗口下方的浅沟槽隔离及介质层，形成用于制造焊盘的沟槽；其中，所述第一刻蚀气体对所述半导体衬底的刻蚀速率大于所述第二刻蚀气体；所述第二刻蚀气体对所述半导体衬底的刻蚀速率大于所述第三刻蚀气体；所述第三刻蚀气体对所述半导体衬底和所述浅沟槽隔离的刻蚀选择比大于所述第二刻蚀气体，并且，所述第三刻蚀气体对所述半导体衬底和所述介质层的刻蚀选择比大于所述第二刻蚀气体。作为本专利技术的半导体器件的制作方法的一种优选方案，所述半导体器件为背照式图像传感器。作为本专利技术的半导体器件的制作方法的一种优选方案，所述半导体衬底的材料为硅，所述浅沟槽隔离和所述介质层的材料为二氧化硅。作为本专利技术的半导体器件的制作方法的一种优选方案，所述光刻掩膜包括图形化的硬掩膜层和位于所述硬掩膜层上的图形化的光刻胶层。作为本专利技术的半导体器件的制作方法的一种优选方案，所述第一刻蚀气体为CF4、Cl2、CHF3及Ar的混合气体；所述第二刻蚀气体包括CF4、Cl2、CHF3的混合气体；所述第三刻蚀气体为HBr、Cl2、He及O2的混合气体。进一步地，步骤2)中，CF4的流量范围为30～50sccm，Cl2的流量范围为70～90sccm，CHF3的流量范围为50～70sccm，Ar的流量范围为40～60sccm。进一步地，步骤3)中，CF4的流量范围为30～50sccm，Cl2的流量范围为70～90sccm，CHF3的流量范围为50～70sccm。进一步地，步骤4)中，HBr的流量范围为90～110sccm，Cl2的流量范围为50～70sccm，He的流量范围为15～25sccm，O2的流量范围为5～15sccm。进一步地，步骤2)于所述半导体衬底中刻蚀出第一沟槽，所述第一沟槽的截面形状为倒梯形。作为本专利技术的半导体器件的制作方法的一种优选方案，步骤2)所述的第一距离大于或等于650nm；步骤3)所述的第二距离大于或等于550nm。如上所述，本专利技术提供一种半导体器件的制作方法，包括步骤：1)提供一半导体结构，至少包括：半导体衬底、间隔制作于所述半导体衬底中的浅沟槽隔离以及结合于所述浅沟槽隔离及所述半导体衬底正面介质层，于所述半导体衬底背面制作具有刻蚀窗口的光刻掩膜，且所述刻蚀窗口垂向对应有浅沟槽隔离区域及介质层区域；2)以第一刻蚀气体对所述刻蚀窗口下方的半导体衬底进行刻蚀，使刻蚀停止于距所述浅沟槽隔离的上方第一距离的位置；3)以第二刻蚀气体对所述刻蚀窗口下方的半导体衬底继续进行刻蚀，使刻蚀停止于距所述浅沟槽隔离的上方第二距离的位置，所述第二距离小于第一距离；4)以第三刻蚀气体对所述刻蚀窗口下方的半导体衬底继续进行刻蚀，直至露出所述刻蚀窗口下方的浅沟槽隔离及介质层，形成用于制造焊盘的沟槽；其中，所述第一刻蚀气体对所述半导体衬底的刻蚀速率大于所述第二刻蚀气体；所述第二刻蚀气体对所述半导体衬底的刻蚀速率大于所述第三刻蚀气体；所述第三刻蚀气体对所述半导体衬底和所述浅沟槽隔离的刻蚀选择比大于所述第二刻蚀气体，并且，所述第三刻蚀气体对所述半导体衬底和所述介质层的刻蚀选择比大于所述第二刻蚀气体。本专利技术通过三次不同的气体对半导体衬底进行刻蚀，第一次刻蚀速率较快，保证了刻蚀效率且使沟槽上部呈倒梯形，增加了后续金属层厚度的可控性；第二次刻蚀速度稍慢，保证了第一次刻蚀和第三次刻蚀之间的有效缓冲，保证半导体衬底侧壁的平整；第三次刻蚀速率较慢，且对半导体衬底及浅沟槽隔离具有较高的刻蚀选择比，可以避免对半导体衬底或浅沟槽隔离的过度刻蚀。本专利技术步骤简单，适用于工业生产。附图说明图1显示为本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件的制作方法，其特征在于，至少包括以下步骤：1）提供一半导体器件结构，至少包括：半导体衬底、间隔制作于所述半导体衬底中的浅沟槽隔离以及结合于所述浅沟槽隔离及所述半导体衬底正面的介质层，于所述半导体衬底背面制作具有刻蚀窗口的光刻掩膜，且所述刻蚀窗口垂向对应有浅沟槽隔离区域及介质层区域；2）以第一刻蚀气体对所述刻蚀窗口下方的半导体衬底进行刻蚀，使刻蚀停止于距所述浅沟槽隔离的上方第一距离的位置；3）以第二刻蚀气体对所述刻蚀窗口下方的半导体衬底继续进行刻蚀，使刻蚀停止于距所述浅沟槽隔离的上方第二距离的位置，所述第二距离小于第一距离；4）以第三刻蚀气体对所述刻蚀窗口下方的半导体衬底继续进行刻蚀，直至露出所述刻蚀窗口下方的浅沟槽隔离及介质层，形成用于制造焊盘的沟槽；其中，所述第一刻蚀气体对所述半导体衬底的刻蚀速率大于所述第二刻蚀气体；所述第二刻蚀气体对所述半导体衬底的刻蚀速率大于所述第三刻蚀气体；所述第三刻蚀气体对所述半导体衬底和所述浅沟槽隔离的刻蚀选择比大于所述第二刻蚀气体，并且，所述第三刻蚀气体对所述半导体衬底和所述介质层的刻蚀选择比大于所述第二刻蚀气体。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的制作方法，其特征在于，至少包括以下步骤：1)提供一半导体结构，至少包括：半导体衬底、间隔制作于所述半导体衬底中的浅沟槽隔离以及结合于所述浅沟槽隔离及所述半导体衬底正面的介质层，于所述半导体衬底背面制作具有刻蚀窗口的光刻掩膜，且所述刻蚀窗口垂向对应有浅沟槽隔离区域及介质层区域；2)以第一刻蚀气体对所述刻蚀窗口下方的半导体衬底进行刻蚀，使刻蚀停止于距所述浅沟槽隔离的上方第一距离的位置；3)以第二刻蚀气体对所述刻蚀窗口下方的半导体衬底继续进行刻蚀，使刻蚀停止于距所述浅沟槽隔离的上方第二距离的位置，所述第二距离小于第一距离；4)以第三刻蚀气体对所述刻蚀窗口下方的半导体衬底继续进行刻蚀，直至露出所述刻蚀窗口下方的浅沟槽隔离及介质层，形成用于制造焊盘的沟槽；其中，所述第一刻蚀气体对所述半导体衬底的刻蚀速率大于所述第二刻蚀气体；所述第二刻蚀气体对所述半导体衬底的刻蚀速率大于所述第三刻蚀气体；所述第三刻蚀气体对所述半导体衬底和所述浅沟槽隔离的刻蚀选择比大于所述第二刻蚀气体，并且，所述第三刻蚀气体对所述半导体衬底和所述介质层的刻蚀选择比大于所述第二刻蚀气体。2.根据权利要求1所述的半导体器件的制作方法，其特征在于：所述半导体器件为背照式图像传感器。3.根据权利要求1所述的半导体器件的制作方法，其特征在于：所述半导体衬底的材料为硅，所述浅沟槽隔离和所述介质层的材料为二氧化硅。4.根据权利要求1所述的半导体器件的...

【专利技术属性】
技术研发人员：伏广才，汪新学，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31