凹槽刻蚀方法以及半导体器件制造方法技术

本发明专利技术提供了一种凹槽刻蚀方法以及半导体器件制造方法。根据本发明专利技术的凹槽刻蚀方法包括：在硅片上涂覆具有具体厚度的光刻胶；形成所述光刻胶的用于刻蚀出凹槽的图案；以及利用形成有图案的光刻胶，执行等离子刻蚀；其中，对光刻胶的所述具体厚度以及等离子刻蚀过程中的刻蚀能量进行控制，以使等离子体消耗完所述光刻胶而刻蚀到光刻胶的下面的硅片。利用刻蚀光刻胶残留的特点，根据本发明专利技术，可以在不执行硼磷硅玻璃回流的情况下形成上部的角轮廓形成为圆弧形状的凹槽，从而简化了工艺步骤，降低了工艺成本，并且缩短了工艺时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，更具体地说，本专利技术涉及ー种凹槽刻蚀方法、以及其中通过所述凹槽刻蚀方法来制造凹槽的半导体器件制造方法。
技术介绍
刻蚀エ艺是半导体器件制造过程中常用的エ艺。在半导体集成电路的制造过程中，刻蚀就是利用化学或物理方法有选择性地从硅片表面去除不需要的材料的过程。从エ艺上区分，刻蚀可以分为湿法刻蚀和干法刻蚀。其中，湿法刻蚀的主要特点是各向同性刻蚀；干法刻蚀是利用等离子体来进行各向异性刻蚀，可以严格控制纵向和横向刻蚀。对于功率器件，在刻蚀器件中的凹槽(尤其是没有不填充钨塞的凹槽)时，有时候会期望凹槽的上部的角轮廓形成为圆弧形状，如图3所示。因此，为了形成上部的角轮廓形成为圆弧形状的凹槽，在现有技术的凹槽刻蚀方法中，如图I所示，首先，在衬底I上形成N型掺杂层2，在N型掺杂层2上形成ニ氧化硅层3，在ニ氧化硅层3上形成正硅酸こ酯(TEOS)层4，在正硅酸こ酯层4上形成硼磷硅玻璃(boro-phospho-silicate-glass,BPSG)层5。此后,在硼磷娃玻璃层5涂覆光刻胶PR1，并且形成光刻胶PRl的用于刻蚀出凹槽的图案，所得到的结构如图I所示。此后，利用形成有图案的光刻胶执行等离子刻蚀，从而在硼磷硅玻璃层5、正硅酸こ酯层4和ニ氧化硅层3中形成所述凹槽的图案；此后去除光刻胶PR1，所得到的结构如图2所示。但是，此时，形成的凹槽的上部的角轮廓一般是直角形状(如图2)中的參考标号CTl所示)，而不会形成为圆弧形状。为此，为了形成上部的角轮廓形成为圆弧形状的凹槽，后续还要执行硼磷硅玻璃回流(reflow)步骤，由此才能形成如图3所示的上部的角轮廓形成为圆弧形状的凹槽(如图3中的參考标号CT2所示)。可以看出，前面所述的为了形成上部的角轮廓形成为圆弧形状的凹槽的现有技术的凹槽刻蚀方法是比较麻烦的。因此，希望能够提出一种能够以简化的方法来形成上部的角轮廓形成为圆弧形状的凹槽。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供ー种能够以简化的方法来形成上部的角轮廓形成为圆弧形状的凹槽的凹槽刻蚀方法、以及其中通过所述凹槽刻蚀方法来制造凹槽的半导体器件制造方法。根据本专利技术的第一方面，提供了ー种凹槽刻蚀方法，其包括在硅片上涂覆具有具体厚度的光刻胶；形成所述光刻胶的用于刻蚀出凹槽的图案；以及利用形成有图案的光刻胶，执行等离子刻蚀；其中，对光刻胶的所述具体厚度以及等离子刻蚀过程中的刻蚀能量进行控制，以使等离子体能够消耗完所述所述光刻胶而刻蚀到所述光刻胶的下面的硅片。优选地，所述光刻胶的具体厚度介于3000A-4000A范围内。优选地，等离子体刻蚀时的等离子刻蚀能量的范围是1500-1700W。优选地，所述硅片中从上至下包括硼磷硅玻璃层、正硅酸こ酯层、ニ氧化硅层、N型掺杂层和衬底层。优选地，所述N型掺杂层的厚度可介于800-1500A范围内。优选地，所述ニ氧化硅层的厚度可介于50-200A范围内。优选地，硅酸こ酯层的厚度可介于2000-3000A范围内。优选地，所述硼磷硅玻璃层的厚度可介于2500-3500A范围内。根据本专利技术的第二方面，提供了ー种包含凹槽的半导体器件的制造方法，其特征在于采用了根据本专利技术第一方面所述的凹槽刻蚀方法来制造所述凹槽。根据本专利技术，可以在不执行硼磷硅玻璃回流的情况下形成上部的角轮廓形成为圆弧形状的凹槽，从而简化了エ艺步骤，降低了エ艺成本，并且缩短了エ艺时间。附图说明结合附图，并通过參考下面的详细描述，将会更容易地对本专利技术有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中图I至图3示意性地示出了根据现有技术的凹槽刻蚀方法。图4至图5示意性地示出了根据本专利技术实施例的凹槽刻蚀方法。图6示出了根据本专利技术实施例的凹槽刻蚀方法制成的凹槽。需要说明的是，附图用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。具体实施例方式为了使本专利技术的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本专利技术的内容进行详细描述。图4至图5示意性地示出了根据本专利技术实施例的凹槽刻蚀方法。如图4和图5所示，根据本专利技术实施例的凹槽刻蚀方法包括在衬底I上形成N型掺杂层2 ；在N型掺杂层2上形成ニ氧化硅层3 ；在ニ氧化硅层3上形成正硅酸こ酯层4 ；在正娃酸こ酯层4上形成硼磷娃玻璃层5 ；此后，在硅片上(更具体地说，在本实施例中，是在硼磷硅玻璃层5上)涂覆光刻胶PR2，并且形成光刻胶PR2的用于刻蚀出凹槽的图案，所得到的结构如图4所示。在该步骤中，与现有技术不同的是，在现有技术中，光刻胶PRl的厚度为hl，而在本专利技术实施例中，光刻胶PR2的厚度为h2。在其它エ艺条件相同的情况下，光刻胶PR2的厚度h2小于光刻胶PRl的厚度hl，下文将更加详细地描述光刻胶厚度的具体细节。此后，利用形成有图案的光刻胶PR2执行等离子刻蚀，从而在硼磷硅玻璃层5、正硅酸こ酯层4和ニ氧化硅层3中形成所述凹槽的图案(如图5中的參考标号CT3所示)；此后去除光刻胶PR2，所得到的结构如图5所示。更具体地说，在现有技术中，光刻胶PRl的厚度hi使得在等离子刻蚀过程中，对于覆盖有光刻胶PRl的区域，等离子体仅仅进入光刻胶PRl，而不会进入被光刻胶PRl覆盖的层中，从而使得未被光刻胶PRl覆盖的区域被刻蚀掉，而被光刻胶PRl覆盖的区域被保护不被刻蚀。与现有技术不同的是，本专利技术实施例的凹槽刻蚀方法使用的光刻胶PR2的厚度h2在其它エ艺条件相同的情况下小于光刻胶PRl的厚度hl，根据凹槽刻蚀的深度和物质选择光刻胶PR2的厚度h2，从而使得在等离子刻蚀 过程中，即使是被光刻胶PR2覆盖的区域(的边缘部分)也会受到刻蚀。換言之，在根据本专利技术实施例的凹槽刻蚀方法中，对光刻胶PR2的厚度h2以及等离子的刻蚀能量进行控制，使等离子体能够消耗完所述光刻胶而刻蚀到光刻胶PR2的下面的硅片(在本实施例中为硼磷硅玻璃层5)中，由此使得被光刻胶PR2覆盖的区域(的边缘部分)仍受到等离子的刻蚀。并且，由于等离子刻蚀光刻胶残留的特点，凹槽图案边缘的区域的光刻胶(如图4中的虚线椭圆框所示的区域)更早被消耗完全，，因此使得下层的凹槽边缘处更容易受到刻蚀，而被光刻胶PR2覆盖的远离凹槽的区域不容易受到等离子体的刻蚀，从而有效地仅仅通过凹槽等离子刻蚀步骤就形成了上部的角轮廓形成为圆弧形状的凹槽。如图5所示，通过采用根据本专利技术实施例的凹槽刻蚀方法，可以在不执行硼磷硅玻璃回流的情况下形成上部的角轮廓形成为圆弧形状的凹槽，从而简化了エ艺步骤，降低了エ艺成本，并且缩短了エ艺时间。需要说明的是，上述实施例虽然示出了在硼磷硅玻璃层5、正硅酸こ酯层4和ニ氧化硅层3中形成凹槽图案的示例，但是本专利技术并不限于此。实际上，利用光刻胶图案形成凹槽的层的材料和层数并不受限，而是可以在任何数量以及任何适当材料中形成凹槽。在本专利技术实施例的ー个具体示例中，优选地，N型掺杂层2的厚度可介于800-1500A范围内，ニ氧化硅层3的厚度可介于50-200A范围内，正硅酸こ酯层4的厚度可介于2000-3000A范围内，硼磷硅玻璃层5的厚度可介于2500-3500A范围内，并且光刻胶PR2的厚度h2可介于3000-4000A范围本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.ー种凹槽刻蚀方法，其特征在于包括 在硅片上涂覆具有具体厚度的光刻胶； 形成所述光刻胶的用于刻蚀出凹槽的图案；以及 利用形成有图案的光刻胶，执行等离子刻蚀； 其中，对光刻胶的所述具体厚度以及等离子刻蚀过程中的刻蚀能量进行控制，以使等离子体消耗完所述光刻胶而刻蚀到所述光刻胶的下面的硅片。2.根据权利要求I所述的凹槽刻蚀方法，其特征在于，所述光刻胶的具体厚度介于3000A-4000A 范围内。3.根据权利要求I或2所述的凹槽刻蚀方法，其特征在于，等离子体刻蚀时的等离子刻蚀能量的范围是1500-1700W。4.根据权利要求I或2所述的凹槽刻蚀方法，其特征在于，所述硅片中从上至...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓咏桢，陈莹莹，
申请(专利权)人：上海宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：