一种优化浅沟槽刻蚀形貌的方法技术

本发明专利技术提供一种优化浅沟槽刻蚀形貌的方法，半导体结构包括硅基底、位于硅基底上的第一材料层，第一材料层在硅基底上形成凹槽，凹槽的底部将硅基底的上表面露出，凹槽内的表面以及凹槽两侧的第一材料层结构的上表面形成有第二材料层；沿凹槽内侧壁的第二材料层的表面向下刻蚀所述第二材料层以及硅基底，硅基底刻蚀后形成深沟槽；对深沟槽填充，沿深沟槽侧壁回刻氮化物至露出深沟槽侧壁一部分；沉积氧化物薄膜，刻蚀去除第一、第二材料层上表面及剩余氮化物上表面的氧化物薄膜，保留硅基底侧壁及第二材料层侧壁的氧化物薄膜；去除剩余的氮化物；外延硅以填充被去除的氮化物的位置；外延硅后其上表面与暴露出的硅基底的侧壁形成浅沟槽。成浅沟槽。成浅沟槽。

【技术实现步骤摘要】
一种优化浅沟槽刻蚀形貌的方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，特别是涉及一种优化浅沟槽刻蚀形貌的方法。

技术介绍

[0002]在超快闪Super Flash工艺中，对浅沟槽刻蚀工艺有着很高的要求。在单元区(CELL区域)，由于氮化钛(TiN)在SF工艺中是作为浮栅(floating gate)存在,通过沟道来储存电子并且通过顶部尖端放电。在TiN沉积时如果随着之前沟槽形貌(trench profile)凹进去会影响整个CELL性能，甚至容易在后续工艺中与CG(control gate)钨(W)相连短路导致击穿，使得整个CELL function无法工作。在沟槽深度较浅(小于20nm)的情况下，侧壁的形貌要求垂直(大于88度)并且底部形貌要求水平；目前的工艺尚无法满足。
[0003]现有技术，在super flash工艺中，浅沟槽刻蚀(小于20nm)硅侧壁形貌无法做到垂直，底部容易出现微沟槽凸起(micro trench)并且平面不够平整。

技术实现思路

[0004]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优化浅沟槽刻蚀形貌的方法，用于解决现有技术中浅沟槽刻蚀后沟槽底部容易出现不平整的问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种优化浅沟槽刻蚀形貌的方法，至少包括：
[0006]步骤一、提供半导体结构，所述半导体结构包括硅基底、位于所述硅基底上的第一材料层，所述第一材料层在所述硅基底上形成凹槽，所述凹槽的底部将所述硅基底的上表面露出，所述凹槽内的表面以及所述凹槽两侧的所述第一材料层结构的上表面形成有第二材料层；
[0007]步骤二、沿所述凹槽内侧壁的所述第二材料层的表面向下刻蚀所述第二材料层以及所述硅基底，所述硅基底刻蚀后形成深沟槽；
[0008]步骤三、用氮化物对所述深沟槽进行填充，并填充至覆盖所述第一材料层和所述第二材料层的上表面；
[0009]步骤四、沿所述深沟槽的侧壁回刻所述氮化物至露出所述深沟槽侧壁的一部分；露出的所述硅基底侧壁的底部至所述硅基底上表面的深度为浅沟槽的深度；
[0010]步骤五、沉积一层氧化物薄膜，所述氧化物薄膜覆盖在剩余的所述氮化物的上表面、露出的所述硅基的侧壁、所述第二材料层的侧壁和顶部以及所述第一材料层的上表面；
[0011]步骤六、通过高选择比刻蚀去除所述第一、第二材料层上表面以及剩余的所述氮化物上表面的所述氧化物薄膜，保留所述硅基底侧壁以及所述第二材料层侧壁的所述氧化物薄膜；
[0012]步骤七、去除剩余的所述氮化物；之后外延硅以填充被去除的所述氮化物的位置；外延硅后其上表面与暴露出的所述硅基底的侧壁形成浅沟槽；依附在所述第二材料层侧壁的所述氧化物薄膜形成的轮廓构成一个开口；
[0013]步骤八、在所述浅沟槽内的侧壁形成依附于所述氧化物薄膜的侧墙，该侧墙从所述开口上端的侧壁延伸至所述浅沟槽底部的侧壁；
[0014]步骤九、在所述浅沟槽内填充钨并填满至与所述浅沟槽贯通的开口。
[0015]优选地，步骤一中的所述第二材料层为氧化硅。
[0016]优选地，步骤二中的所述深沟槽的深度为从所述硅基底上表面至所述深沟槽底部的深度；所述深沟槽的深度大于50nm。
[0017]优选地，步骤四中所述浅沟槽的深度小于20nm。
[0018]优选地，步骤四中的所述氮化物为氮化硅。
[0019]优选地，步骤五中的所述氧化物为氧化硅。
[0020]优选地，步骤六中的所述氧化物薄膜的厚度为2nm。
[0021]优选地，步骤六中的所述高选择比刻蚀指的是，对所述氧化物和所述氮化物的刻蚀选择比为7:1至10:1。
[0022]优选地，步骤七中通过磷酸去除剩余的所述氮化物。
[0023]优选地，步骤七中所述浅沟槽的深度为：从所述外延硅的上表面至所述硅基底上表面的距离，所述浅沟槽的深度小于20nm。
[0024]如上所述，本专利技术的优化浅沟槽刻蚀形貌的方法，具有以下有益效果：本专利技术先通过刻蚀深沟槽，填充氮化物薄膜，再通过回刻到一定深度，沉积氧化物，通过高选择比刻蚀保留氧化侧墙。通过高选择比化学溶液去除氮化物，外延硅工艺在硅表面生长，完成沟槽的填充，形成形貌良好的浅沟槽。
附图说明
[0025]图1至图9显示为本专利技术中的形成浅沟槽各工艺阶段的结构剖面结构示意图；
[0026]图10显示为本专利技术中优化浅沟槽刻蚀形貌的方法流程示意图。
具体实施方式
[0027]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他优点与功效。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。
[0028]请参阅图1至图10。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，遂图式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型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0029]本专利技术提供一种优化浅沟槽刻蚀形貌的方法，如图10所示，图10显示为本专利技术中的优化浅沟槽刻蚀形貌的方法流程图，该方法至少包括以下步骤：
[0030]步骤一、提供半导体结构，所述半导体结构包括硅基底、位于所述硅基底上的第一材料层，所述第一材料层在所述硅基底上形成凹槽，所述凹槽的底部将所述硅基底的上表面露出，所述凹槽内的表面以及所述凹槽两侧的所述第一材料层结构的上表面形成有第二材料层；
[0031]本专利技术进一步地，本实施例的步骤一中的所述第二材料层为氧化硅。
[0032]如图1所示，该步骤一提供所述半导体结构，所述半导体结构包括硅基底01、位于所述硅基底01上的第一材料层02，所述第一材料层02在所述硅基底上形成凹槽，所述凹槽的底部将所述硅基底的上表面露出，所述凹槽内的表面以及所述凹槽两侧的所述第一材料层结构02的上表面形成有第二材料层03；
[0033]本专利技术进一步地，本实施例的步骤一中的所述第二材料层为氧化硅。
[0034]步骤二、沿所述凹槽内侧壁的所述第二材料层的表面向下刻蚀所述第二材料层以及所述硅基底，所述硅基底刻蚀后形成深沟槽；
[0035]本专利技术进一步地，本实施例的步骤二中的所述深沟槽的深度为从所述硅基底上表面至所述深沟槽底部的深度；所述深沟槽的深度大于50nm。
[0036]如图2所示，该步骤二中沿所述凹槽内侧壁的所述第二材料层03的表面向下刻蚀所述第二材料层03以及所述硅基底01，所述硅基底01刻蚀后形成深沟槽；
[0037]本专利技术进一步地，本实施例的步骤二中的所述深沟槽的深度为从所述硅基底上表面至所述深沟槽底部的深度；所述深沟槽的深度大于50nm。
[0038]步骤三、用氮化物对所述深沟槽进行填充，并填充至覆盖所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种优化浅沟槽刻蚀形貌的方法，其特征在于，至少包括：步骤一、提供半导体结构，所述半导体结构包括硅基底、位于所述硅基底上的第一材料层，所述第一材料层在所述硅基底上形成凹槽，所述凹槽的底部将所述硅基底的上表面露出，所述凹槽内的表面以及所述凹槽两侧的所述第一材料层结构的上表面形成有第二材料层；步骤二、沿所述凹槽内侧壁的所述第二材料层的表面向下刻蚀所述第二材料层以及所述硅基底，所述硅基底刻蚀后形成深沟槽；步骤三、用氮化物对所述深沟槽进行填充，并填充至覆盖所述第一材料层和所述第二材料层的上表面；步骤四、沿所述深沟槽的侧壁回刻所述氮化物至露出所述深沟槽侧壁的一部分；露出的所述硅基底侧壁的底部至所述硅基底上表面的深度为浅沟槽的深度；步骤五、沉积一层氧化物薄膜，所述氧化物薄膜覆盖在剩余的所述氮化物的上表面、露出的所述硅基的侧壁、所述第二材料层的侧壁和顶部以及所述第一材料层的上表面；步骤六、通过高选择比刻蚀去除所述第一、第二材料层上表面以及剩余的所述氮化物上表面的所述氧化物薄膜，保留所述硅基底侧壁以及所述第二材料层侧壁的所述氧化物薄膜；步骤七、去除剩余的所述氮化物；之后外延硅以填充被去除的所述氮化物的位置；外延硅后其上表面与暴露出的所述硅基底的侧壁形成浅沟槽；依附在所述第二材料层侧壁的所述氧化物薄膜形成的轮廓构成一个开口；步骤八、在所述浅沟槽内的侧壁形成依附于所述氧化物薄膜的TiN侧墙，该TiN侧墙从...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘骏杰，陆连，孟祥国，
申请(专利权)人：上海华力集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：