沟槽刻蚀方法技术

本发明专利技术提供了一种沟槽刻蚀方法，包括如下步骤：提供一衬底；在所述衬底上形成刻蚀掩膜层，所述刻蚀掩膜层为开口图形；在所述刻蚀掩膜层的侧壁形成侧墙掩膜层；以所述刻蚀掩膜层和所述侧墙掩膜层作为刻蚀掩膜，对所述衬底进行刻蚀，并形成第一沟槽；去除所述侧墙掩膜层；以所述刻蚀掩膜层作为刻蚀掩膜，对所述第一沟槽进行刻蚀，并形成第二沟槽。本发明专利技术通过引入所述侧墙掩膜层，并在所述侧墙掩膜层去除前后分别进行两次沟槽刻蚀，以形成具有圆滑顶部的沟槽结构，且沟槽结构的宽度尺寸及深度等参数也能够严格控制，从而改善了器件的击穿特性，提升了产品良率。

【技术实现步骤摘要】
沟槽刻蚀方法
本专利技术涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种沟槽刻蚀方法。
技术介绍
在沟槽型绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等沟槽型功率半导体的制备工艺中，沟槽刻蚀是一道关键制程。其中，沟槽的形貌对于功率器件的性能具有重要影响。沟槽顶部的非圆滑区域可能成为易发生击穿的区域，导致器件因击穿而失效；由于非圆滑区域造成的应力还可能导致出现晶格缺陷，进而影响器件性能。目前，在沟槽的刻蚀工艺中，一般采用干法刻蚀，以光刻胶或介质层作为刻蚀掩膜，对硅衬底进行各向异性的刻蚀，以期得到具有较高深宽比的沟槽结构。上述刻蚀过程将不可避免地在刻蚀掩膜下方的沟槽顶部区域形成具有尖锐顶角的顶部结构，进而影响功率器件的电性性能。而如果在各向异性刻蚀后追加各向同性的刻蚀，以形成圆滑的沟槽顶部，又会对沟槽其他部分的形貌造成影响。因此，有必要提出一种新的沟槽刻蚀方法，解决上述问题。
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沟槽刻蚀方法，用于解决现有技术中沟槽刻蚀后沟槽顶部出现非圆滑区域的问题。为实现上述目的及其它相关目的，本专利技术提供了一种沟槽刻蚀方法，包括如下步骤：提供一衬底；在所述衬底上形成刻蚀掩膜层，所述刻蚀掩膜层为开口图形；在所述刻蚀掩膜层的侧壁形成侧墙掩膜层；以所述刻蚀掩膜层和所述侧墙掩膜层作为刻蚀掩膜，对所述衬底进行刻蚀，并形成第一沟槽；去除所述侧墙掩膜层；以所述刻蚀掩膜层作为刻蚀掩膜，对所述第一沟槽进行刻蚀，并形成第二沟槽。作为本专利技术的一种优选方案，形成所述侧墙掩膜层的过程包括如下步骤：在所述衬底、所述刻蚀掩膜层的顶部及所述刻蚀掩膜层的侧壁沉积侧墙掩膜材料层；对所述侧墙掩膜材料层进行回刻工艺，去除位于所述衬底及所述刻蚀掩膜层的顶部的所述侧墙掩膜材料层，在所述刻蚀掩膜层的侧壁形成侧墙掩膜层。作为本专利技术的一种优选方案，沉积所述侧墙掩膜材料层的方法包括化学气相沉积或炉管生长。作为本专利技术的一种优选方案，形成所述刻蚀掩膜层的过程包括如下步骤：在所述衬底上沉积刻蚀掩膜材料层；在所述刻蚀掩膜材料层上形成图形化的光刻胶层；以所述光刻胶层作为刻蚀掩膜，对所述刻蚀掩膜材料层进行刻蚀，并形成图形化的刻蚀掩膜层；去除所述光刻胶层。作为本专利技术的一种优选方案，所述衬底包括硅衬底。作为本专利技术的一种优选方案，所述侧墙掩膜层包括氮化硅层。作为本专利技术的一种优选方案，去除所述侧墙掩膜层的方法包括磷酸湿法刻蚀。作为本专利技术的一种优选方案，所述刻蚀掩膜层包括二氧化硅层或氮化硅层中的一种或多种构成的复合层。作为本专利技术的一种优选方案，所述刻蚀掩膜层包括自下而上依次叠置的二氧化硅层和氮化硅层。作为本专利技术的一种优选方案，形成所述第一沟槽和所述第二沟槽的方法包括等离子干法刻蚀。作为本专利技术的一种优选方案，所述第二沟槽的深度范围介于2微米至50微米之间。如上所述，本专利技术提供了一种沟槽刻蚀方法，通过引入所述侧墙掩膜层，并在所述侧墙掩膜层去除前后分别进行两次沟槽刻蚀，以形成具有圆滑顶部的沟槽结构，且沟槽结构的宽度尺寸及深度等参数也能够严格控制，从而改善了器件的击穿特性，提升了产品良率。附图说明图1显示为本专利技术实施例一中提供的一种沟槽刻蚀方法的流程图。图2显示为本专利技术实施例一中提供的衬底、刻蚀掩膜材料层和光刻胶层的截面示意图。图3显示为本专利技术实施例一中在衬底上形成刻蚀掩膜层后的截面示意图。图4显示为本专利技术实施例一中在衬底、刻蚀掩膜层的顶部及侧壁沉积侧墙掩膜材料层后的截面示意图。图5显示为本专利技术实施例一中在刻蚀掩膜层的侧壁形成侧墙掩膜层后的截面示意图。图6显示为本专利技术实施例一中对衬底进行刻蚀并形成第一沟槽后的截面示意图。图7显示为本专利技术实施例一中去除侧墙掩膜层后的截面示意图。图8显示为本专利技术实施例一中对第一沟槽进行刻蚀并形成第二沟槽后的截面示意图。元件标号说明101衬底102刻蚀掩膜层102a刻蚀掩膜材料层102b二氧化硅层102c氮化硅层103光刻胶层104侧墙掩膜层104a侧墙掩膜材料层105第一沟槽106第二沟槽106a沟槽顶部区域S1～S6步骤1)～6)具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其它优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1至图8。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，虽图示中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。实施例一请参阅图1至图8，本专利技术提供了一种沟槽刻蚀方法，包括如下步骤：1)提供一衬底101；2)在所述衬底101上形成刻蚀掩膜层102，所述刻蚀掩膜层102为开口图形；3)在所述刻蚀掩膜层102的侧壁形成侧墙掩膜层104；4)以所述刻蚀掩膜层102和所述侧墙掩膜层104作为刻蚀掩膜，对所述衬底101进行刻蚀，并形成第一沟槽105；5)去除所述侧墙掩膜层104；6)以所述刻蚀掩膜层102作为刻蚀掩膜，对所述第一沟槽105进行刻蚀，并形成第二沟槽106。在步骤1)中，请参阅图1的S1步骤及图2，提供一衬底101。具体地，所述衬底101包括硅衬底。在本专利技术的其他实施方案中，所述衬底101还可以是锗硅衬底或碳化硅衬底等其他可能的半导体衬底。所述衬底101通过沟槽刻蚀以形成构成沟槽结构，并最终形成沟槽型的功率半导体器件。在步骤2)中，请参阅图1的S2步骤及图2至图3，在所述衬底101上形成刻蚀掩膜层102，所述刻蚀掩膜层102为开口图形。在图3中，图形化的所述刻蚀掩膜层102具有开口部，所述开口部暴露出下层的所述衬底101。以所述刻蚀掩膜层102作为刻蚀掩膜，对开口部暴露出的所述衬底101进行干法刻蚀，就可以形成沟槽结构。作为示例，如图2至图3所示，形成所述刻蚀掩膜层102的过程包括如下步骤：在所述衬底101上沉积刻蚀掩膜材料层102a；在所述刻蚀掩膜材料层102a上形成图形化的光刻胶层103；以所述光刻胶层103作为刻蚀掩膜，对所述刻蚀掩膜材料层102a进行刻蚀，并形成图形化的刻蚀掩膜层102；去除所述光刻胶层103。作为示例，在图3中，所述刻蚀掩膜层102包括二氧化硅层或氮化硅层中的一种或多种构成的复合层。具体地，所述刻蚀掩膜层102包括自下而上依次叠置的二氧化硅层102本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沟槽刻蚀方法，其特征在于，包括如下步骤：/n提供一衬底；/n在所述衬底上形成刻蚀掩膜层，所述刻蚀掩膜层为开口图形；/n在所述刻蚀掩膜层的侧壁形成侧墙掩膜层；/n以所述刻蚀掩膜层和所述侧墙掩膜层作为刻蚀掩膜，对所述衬底进行刻蚀，并形成第一沟槽；/n去除所述侧墙掩膜层；/n以所述刻蚀掩膜层作为刻蚀掩膜，对所述第一沟槽进行刻蚀，并形成第二沟槽。/n

【技术特征摘要】
1.一种沟槽刻蚀方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供一衬底；
在所述衬底上形成刻蚀掩膜层，所述刻蚀掩膜层为开口图形；
在所述刻蚀掩膜层的侧壁形成侧墙掩膜层；
以所述刻蚀掩膜层和所述侧墙掩膜层作为刻蚀掩膜，对所述衬底进行刻蚀，并形成第一沟槽；
去除所述侧墙掩膜层；
以所述刻蚀掩膜层作为刻蚀掩膜，对所述第一沟槽进行刻蚀，并形成第二沟槽。


2.根据权利要求1所述的沟槽刻蚀方法，其特征在于：形成所述侧墙掩膜层的过程包括如下步骤：
在所述衬底、所述刻蚀掩膜层的顶部及所述刻蚀掩膜层的侧壁沉积侧墙掩膜材料层；
对所述侧墙掩膜材料层进行回刻工艺，去除位于所述衬底及所述刻蚀掩膜层的顶部的所述侧墙掩膜材料层，在所述刻蚀掩膜层的侧壁形成侧墙掩膜层。


3.根据权利要求2所述的沟槽刻蚀方法，其特征在于：沉积所述侧墙掩膜材料层的方法包括化学气相沉积或炉管生长。


4.根据权利要求1所述的沟槽刻蚀方法，其特征在于：形成所述刻蚀掩膜层的过程包括如下步骤：
在所述衬底上沉积刻蚀掩膜材料层；
在...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐若男，孙武，赵月梅，韩宝东，
申请(专利权)人：芯恩青岛集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37