在半导体表面形成具有复杂几何断面沟槽结构的方法技术

本发明专利技术公开了一种在半导体表面形成具有复杂几何断面沟槽结构的方法，属于半导体制备工艺的技术领域，该方法包括：S1：在待刻蚀半导体材料的表面上形成至少两层掩膜材料；S2：沿待刻蚀断面沟槽的中心垂线方向上，在各层掩膜材料上通过光刻分别形成不同的窗口；S3：排列于同一中心垂线方向上的窗口通过一次干法刻蚀形成几何断面沟槽结构；其中，各层掩膜材料的腐蚀速率不同，以达到在半导体表面上仅通过一次性刻蚀形成复杂的几何断面沟槽结构，在降低制备工艺的同时，又能满足更高半导体器件的性能需求的目的。性能需求的目的。性能需求的目的。

【技术实现步骤摘要】
在半导体表面形成具有复杂几何断面沟槽结构的方法


[0001]本专利技术属于半导体制备工艺的
，具体而言，涉及一种在半导体表面形成具有复杂几何断面沟槽结构的方法。

技术介绍

[0002]在制备半导体器件的过程中，往往需要在半导体材料表面或其上所制备的不同功能材料的表面形成不同大小和深度的精细沟槽结构，精细沟槽结构对半导体器件性能具有关键作用。
[0003]而精细的沟槽结构往往是通过光刻工艺加干法刻蚀工艺形成，干法刻蚀工艺所使用的方法之一是利用等离子体在反应气体的作用下，通过物理作用和化学反应使暴露在等离子束的半导体表面被移除从而达到刻蚀的作用以形成沟槽结构，该种方法也称为离子束刻蚀法。其主要特点是效率高，方向性强。这种方法还需要光刻工艺的配合在掩膜材料上产生图形，也就是把需要刻蚀的表面暴露给等离子束，而不需要刻蚀的部分用掩膜材料保护起来。
[0004]上述的光刻工艺是：(1)在半导体表面涂敷一层光刻胶，其特点是被光照射的部分可以被特定化学溶剂溶解掉而没有被光照射的部分则不能(反之亦然)；(2)光通过光刻版，其上已设计形成可以透光和不能透光的图形照射在光刻胶上，从而将光刻版上设计好的图形转移到光刻胶膜上；(3)通过干法或湿法腐蚀的方法在掩膜上形成需要刻蚀去除的半导体表面窗口；(4)最后通过干法或湿法腐蚀的方式在半导体内形成需要的沟槽结构。
[0005]如图1所示，目前形成具有复杂断面结构沟槽的方法是通过多次光刻加多次刻蚀的方式形成，而该种方法的一个显著缺点是：由于第一次刻蚀形成的沟槽的存在，使得在其上形成的掩膜材料和光刻胶膜表面不平整，尤其是沟槽比较深的情况更加严重，为后续工艺带来难度。

技术实现思路

[0006]鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种在半导体表面形成具有复杂几何断面沟槽结构的方法以达到在半导体表面上仅通过一次性刻蚀形成复杂的几何断面沟槽结构，在降低制备工艺的同时，又能满足更高半导体器件的性能需求的目的。
[0007]本专利技术所采用的技术方案为：一种在半导体表面形成具有复杂几何断面沟槽结构的方法，该方法包括：
[0008]S1：在待刻蚀半导体材料的表面上形成至少两层掩膜材料；
[0009]S2：沿待刻蚀断面沟槽的中心垂线方向上，在各层掩膜材料上通过光刻分别形成不同的窗口；
[0010]S3：排列于同一中心垂线方向上的窗口通过一次干法刻蚀形成几何断面沟槽结构；
[0011]其中，各层掩膜材料的腐蚀速率不同。
[0012]进一步地，按待刻蚀半导体材料的表面上从上至下的次序，依次在各层掩膜材料上光刻形成窗口。
[0013]进一步地，在待刻蚀半导体材料的表面上形成掩膜材料Ⅰ和掩膜材料Ⅱ，掩膜材料Ⅰ和掩膜材料Ⅱ上的窗口分别为窗口w1和窗口w2；
[0014]在同一刻蚀条件下，选取掩膜材料Ⅰ在水平方向和垂直方向的刻蚀速率分别远小于待刻蚀半导体材料在水平方向和垂直方向的刻蚀速率；选取掩膜材料Ⅱ在水平方向和垂直方向的刻蚀速率均接近于待刻蚀半导体材料在垂直方向的刻蚀速率；
[0015]通过干法刻蚀在待刻蚀半导体材料中刻蚀形成上部为矩形结构和下部为倒梯形结构的复杂几何断面沟槽结构；
[0016]其中，所述复杂几何断面沟槽结构中倒梯形结构的高度取决于掩膜材料Ⅱ的厚度，倒梯形结构的上边边长取决于窗口w1，倒梯形结构的下边边长取决于窗口w2。
[0017]进一步地，在待刻蚀半导体材料的表面上形成相同刻蚀速率的掩膜材料Ⅰ和掩膜材料Ⅱ；
[0018]在同一刻蚀条件下，选取掩膜材料在水平方向的刻蚀速率远小于待刻蚀半导体材料在水平方向的刻蚀速率，掩膜材料在垂直方向的刻蚀速率接近于待刻蚀半导体材料在垂直方向的刻蚀速率；
[0019]通过干法刻蚀在待刻蚀半导体材料中刻蚀形成多级矩形断面形状的复杂几何断面沟槽结构。
[0020]进一步地，在待刻蚀半导体材料的表面上形成掩膜材料Ⅰ和掩膜材料Ⅱ；
[0021]在同一刻蚀条件下，选择掩膜材料Ⅰ在水平方向和垂直方向的刻蚀速率分别远小于待刻蚀半导体材料在水平方向和垂直方向的刻蚀速率；选择掩膜材料Ⅱ在水平方向的刻蚀速率远小于待刻蚀半导体材料在水平方向的刻蚀速率，且在垂直方向的刻蚀速率接近于待刻蚀半导体材料在垂直方向的刻蚀速率；
[0022]通过干法刻蚀在待刻蚀半导体材料中刻蚀形成多级矩形断面形状的复杂几何断面沟槽结构。
[0023]本专利技术的有益效果为：
[0024]1.采用本专利技术所提供的在半导体表面形成具有复杂几何断面沟槽结构的方法，其在待刻蚀半导体材料的表面上形成有多层的掩膜材料，并通过光刻的方式在各层掩膜材料上形成窗口，再通过对不同掩膜材料和干法刻蚀条件的选择，一次刻蚀可以获得具有复杂几何断面的沟槽结构以满足器件的需求，相较于现有的技术，其通过一次刻蚀所形成沟槽结构的平整度、精度更高，整个加工工艺的难度更低。
附图说明
[0025]图1是现有设计中形成沟槽结构的刻蚀示意图；
[0026]图2(a)是本专利技术所提供的在半导体表面形成具有复杂几何断面沟槽结构的方法在实施例1中的刻蚀示意Ⅰ；
[0027]图2(b)是本专利技术所提供的在半导体表面形成具有复杂几何断面沟槽结构的方法在实施例1中的刻蚀示意Ⅱ；
[0028]图2(c)是本专利技术所提供的在半导体表面形成具有复杂几何断面沟槽结构的方法在实施例1中的刻蚀示意Ⅲ；
[0029]图2(d)是本专利技术所提供的在半导体表面形成具有复杂几何断面沟槽结构的方法在实施例1中的刻蚀示意Ⅳ；
[0030]图3是本专利技术所提供的在半导体表面形成具有复杂几何断面沟槽结构的方法在实施例1中倒梯形结构的参数示意图；
[0031]图4(a)是本专利技术所提供的在半导体表面形成具有复杂几何断面沟槽结构的方法在实施例2中的刻蚀示意Ⅰ；
[0032]图4(b)是本专利技术所提供的在半导体表面形成具有复杂几何断面沟槽结构的方法在实施例2中的刻蚀示意Ⅱ；
[0033]图4(c)是本专利技术所提供的在半导体表面形成具有复杂几何断面沟槽结构的方法在实施例2中的刻蚀示意Ⅲ；
[0034]图4(d)是本专利技术所提供的在半导体表面形成具有复杂几何断面沟槽结构的方法在实施例2中的刻蚀示意Ⅳ；
[0035]图5(a)是本专利技术所提供的在半导体表面形成具有复杂几何断面沟槽结构的方法在实施例3中的刻蚀示意Ⅰ；
[0036]图5(b)是本专利技术所提供的在半导体表面形成具有复杂几何断面沟槽结构的方法在实施例3中的刻蚀示意Ⅱ；
[0037]图5(c)是本专利技术所提供的在半导体表面形成具有复杂几何断面沟槽结构的方法在实施例3中的刻蚀示意Ⅲ；
[0038]图5(d)是本专利技术所提供的在半导体表面形成具有复杂几何断面沟槽结构的方法在实施例3中的刻蚀示意Ⅳ；
[0039]图5(e)是本专利技术所提供的在半导体表面形成具有复杂几何断面沟槽结构的方法在实施例3中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在半导体表面形成具有复杂几何断面沟槽结构的方法，其特征在于，该方法包括：S1：在待刻蚀半导体材料的表面上形成至少两层掩膜材料；S2：沿待刻蚀断面沟槽的中心垂线方向上，在各层掩膜材料上通过光刻分别形成不同的窗口；S3：排列于同一中心垂线方向上的窗口通过一次干法刻蚀形成几何断面沟槽结构；其中，各层掩膜材料的腐蚀速率不同。2.根据权利要求1所述的在半导体表面形成具有复杂几何断面沟槽结构的方法，其特征在于，按待刻蚀半导体材料的表面上从上至下的次序，依次在各层掩膜材料上光刻形成窗口。3.根据权利要求1所述的在半导体表面形成具有复杂几何断面沟槽结构的方法，其特征在于，在待刻蚀半导体材料的表面上形成掩膜材料Ⅰ和掩膜材料Ⅱ，掩膜材料Ⅰ和掩膜材料Ⅱ上的窗口分别为窗口w1和窗口w2；在同一刻蚀条件下，选取掩膜材料Ⅰ在水平方向和垂直方向的刻蚀速率分别远小于待刻蚀半导体材料在水平方向和垂直方向的刻蚀速率；选取掩膜材料Ⅱ在水平方向和垂直方向的刻蚀速率均接近于待刻蚀半导体材料在垂直方向的刻蚀速率；通过干法刻蚀在待刻蚀半导体材料中刻蚀形成上部为矩形结构和下部为倒梯形结构的复杂几何断面沟槽结构；其中，所述复杂几何断面沟槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：王本忠，李翔，黄升，马格林，
申请(专利权)人：芯众享成都微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：