專利名稱：溝槽的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體制造領域，特別涉及一種溝槽的制作方法。
背景技術：
在半導體器件的制造工藝中，其半導體層的溝槽一般采用一種或者幾種氣體的組合進行蝕刻，以形成溝槽。例如在半導體襯底上的制作溝槽時，一般采用HBr、C12、CF4、02等氣體中的一種或幾種去蝕刻，以形成溝槽，其蝕刻原理是上述這些氣體與半導體襯底產生化學反應，以在半導體襯底上形成溝槽。由于半導體襯底一般采用硅材料，而硅與HBr、C12、CF4、02的化學反應速度慢，因此，在半導體襯底上蝕刻溝槽時，其溝槽的形成會花費很長的時間。此外，由于JBr與娃反應產生的聚合物(polymer)會阻礙各向同性的蝕刻氣體C12對溝槽側壁的蝕刻，造成比較難以形成弧形的底部，從而影響了半導體器件的電學性能。還有一種蝕刻方法，采用SF6、02、CHF3等氣體去蝕刻，當采用上述氣體在半導體襯底上制作溝槽時，由于SF6是一種各向同性蝕刻氣體，與硅的化學反應很快，容易形成弧形的底部。但缺點在于由于整個蝕刻過程中，采用相同流量比例的氣體，當氣體不斷輸送給半導體襯底，特別是在半導體襯底中形成溝槽雛形時，則在溝槽雛形的底部會有新老氣體共存，則氣體就會不斷沉積在溝槽雛形的底部，因此使溝槽雛形底部的氣體流量增多，由于上述所說SF6是一種反應強烈的各向同性蝕刻氣體，則在蝕刻溝槽時，溝槽底部的寬度(線寬)會不斷增大，最終會形成一種頂部線寬小底部線寬大的溝槽形貌。又由于后序工藝要在溝槽內填充填充物，因此，當在頂部線寬小底部線寬大的溝槽形貌中填充物體時，填充物在溝槽中很可能會出現(xiàn)縫隙，從而影響了半導體器件的電學性能。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供一種溝槽的制作方法，以提高溝槽的生產效
率和生產質量。為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種溝槽的制作方法，包括提供半導體襯底；在所述半導體襯底上形成圖形化的硬掩膜層；以所述圖形化的硬掩膜層為掩膜，采用六氟化硫和氧氣對所述半導體襯底進行蝕刻；所述蝕刻過程包括多個蝕刻階段，并且在所述多個蝕刻階段中所述六氟化硫和氧氣的氣體流量比例逐漸減小，以形成溝槽。 進一步的，所述蝕刻過程包括三個蝕刻階段，在第一個蝕刻階段中，所述六氟化硫和氧氣的氣體流量比例為0. 56 1至0. 64 1 ;在第二個蝕刻階段中，所述六氟化硫和氧氣的氣體流量比例為0. 46 1至0. 54 1 ;在第三個蝕刻階段中，所述六氟化硫和氧氣的氣體流量比例為0. 36:1至0.44:1。進一步的，所述的溝槽的制作方法，所述溝槽的深度為I微米至2微米。進一步的，所述的溝槽的制作方法，所述半導體襯底為硅襯底。進一步的，所述的溝槽的制作方法，所述蝕刻過程中氣體壓力范圍為3(T45毫托，源射頻功率的范圍為700瓦特、00瓦特，偏壓射頻功率范圍為130瓦特 230瓦特，溫度范圍為10 20攝氏度。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明實施例將溝槽的蝕刻過程劃分為多個蝕刻階段，并且在所述多個蝕刻階段中所述六氟化硫和氧氣的氣體流量比例逐漸減小，而不是在整個蝕刻過程中采用相同比例的氣體流量；因此，溝槽的底部會由于氣體流量的逐步減少而逐步縮小蝕刻范圍，從而使溝槽的底部形成平滑的弧形，而且在對溝槽進行填充物料時，物料與底部的溝槽產生的縫隙會減小，從而提高了溝槽的生產質量，進而提高了半導體器件的電學性能。


圖I是本發(fā)明實施例溝槽的制作方法的流程圖；圖2是本發(fā)明實施例的半導體襯底剖面圖；圖3是本發(fā)明實施例圖形化的硬掩摸層與半導體襯底的剖面圖； 圖4是本發(fā)明實施例第一蝕刻階段溝槽的制作過程圖；圖5是本發(fā)明實施例第二蝕刻階段溝槽的制作過程圖；圖6是本發(fā)明實施例第三蝕刻階段溝槽的制作過程圖。
具體實施例方式圖I是本發(fā)明實施例溝槽的制作方法的流程圖，請參考圖1，本發(fā)明溝槽的制作方法，包括以下步驟步驟SI、提供半導體襯底；步驟S2、在所述半導體襯底上形成圖形化的硬掩膜層；步驟S3、以所述圖形化的硬掩膜層為掩膜，采用六氟化硫和氧氣對所述半導體襯底進行蝕刻；在所述步驟S3中，所述蝕刻過程包括多個蝕刻階段，并且在所述多個蝕刻階段中所述六氟化硫和氧氣的氣體流量比例逐漸減小，以形成溝槽。圖2 — 6是在半導體襯底上形成溝槽的制作過程中器件的剖面示意圖，下面結合剖面示意圖詳細說明本發(fā)明的溝槽的制作方法。實施步驟SI，請參考圖2，提供半導體襯底10，所述半導體襯底10為硅襯底。實施步驟S2，請參考圖3，在所述半導體襯底10上形成圖形化的硬掩膜層20。實施步驟S3，請參考圖4至6，以所述圖形化的硬掩膜層20為掩膜，采用六氟化硫(SF6)和氧氣(02)對所述半導體襯底進行蝕刻。由于SF6與硅襯底的化學反應速率比HBr、C12、CF4與硅襯底的反應速率要快，因此，采用SF6和02能夠提高蝕刻過程的生產效率，從而提聞溝槽的生廣效率。作為較佳的實施方式，在步驟S3中，將所述溝槽11的蝕刻過程劃分為多個蝕刻階段，并且按照所述三個蝕刻階段的順序，在每個蝕刻階段中逐漸減小所述六氟化硫SF6和氧氣02的氣體流量比例。具體的氣體流量比例如下請參考圖4，在第一個蝕刻階段中，所述六氟化硫SF6和氧氣02的氣體流量比例為
0.56 1 至 0. 64 :1。請參考圖5，在第二在第二個蝕刻階段中，所述六氟化硫SF6和氧氣02的氣體流量比例為 0. 46 :1 至 0. 54 :1。請參考圖6，在第三個蝕刻階段中，所述六氟化硫SF6和氧氣02的氣體流量比例為
0.36 1 至 0. 44 :1。本發(fā)明實施例，是將溝槽的蝕刻階段劃分為三個階段，其優(yōu)點在于在每個蝕刻階段調整氣體流量比例和射頻功率的范圍，以使溝槽的底部形成弧形狀。由于本發(fā)明實施例將溝槽的蝕刻過程劃分為多個蝕刻階段，并且在所述多個蝕刻階段中所述六氟化硫和氧氣的氣體流量比例逐漸減小，而不是在整個蝕刻過程中采用相同比例的氣體流量；因此，溝槽的底部會由于氣體流量的逐步減少而逐步縮小蝕刻范圍，從而使溝槽的底部形成平滑的弧形，而不會出現(xiàn)頂部線寬小底部線寬大的溝槽形貌，此時在對溝槽進行填充物料時，物料與底部的溝槽產生的縫隙會減小，從而提高了溝槽的生產質量，進而提高了半導體器件的電學性能。
作為較佳的實施方式，所述形成的溝槽的深度為I微米至2微米。目的是在半導體襯底上形成深溝槽，以在半溝槽內填充物料。作為較佳的實施方式，所述溝槽的在若干個蝕刻階段中氣體壓力范圍為3(T45毫托(mTorr)，源射頻功率的范圍為700瓦特(W) 800瓦特(W)，偏壓射頻功率范圍為130瓦特(W) 230瓦特(W)，溫度范圍為1(T20攝氏度。在所述溝槽的蝕刻過程中，按照蝕刻階段順序，在每個或每幾個蝕刻階段也會逐步調整源射頻功率、偏壓射頻功率的范圍，以形成高質量的溝槽。本發(fā)明不限于上述具體實施方式
，溝槽的制作過程，可以劃分為多個蝕刻階段，溝槽的深度也不限于I至2微米，凡在本發(fā)明精神和范圍內所作的各種變化，均在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種溝槽的制作方法，包括以下步驟 步驟(SI)、提供半導體襯底； 步驟(S2)、在所述半導體襯底上形成圖形化的硬掩膜層； 步驟(S3)、以所述圖形化的硬掩膜層為掩膜，采用六氟化硫和氧氣對所述半導體襯底進行蝕刻； 其特征在于，在所述步驟(S3)中， 所述蝕刻過程包括多個蝕刻階段，并且在所述多個蝕刻階段中所述六氟化硫和氧氣的氣體流量比例逐漸減小，以形成溝槽。
2.如權利要求I所述的溝槽的制作方法，其特征在于，所述蝕刻過程包括三個蝕刻階段，在第一個蝕刻階段中，所述六氟化硫和氧氣的氣體流量比例為0. 56 1至0. 64 1 ;在第二個蝕刻階段中，所述六氟化硫和氧氣的氣體流量比例為0. 46 1至0. 54 1 ;在第三個蝕刻階段中，所述六氟化硫和氧氣的氣體流量比例為0. 36 1至0. 44 :1。
3.如權利要求I或2所述的溝槽的制作方法，其特征在于，所述溝槽的深度為I微米至2微米。
4.如權利要求I所述的溝槽的制作方法，其特征在于，所述半導體襯底為硅襯底。
5.如權利要求I所述的溝槽的制作方法，其特征在于，所述蝕刻過程中氣體壓力范圍為3(T45毫托，源射頻功率的范圍為700瓦特 800瓦特，偏壓射頻功率范圍為130瓦特 230瓦特，溫度范圍為10 20攝氏度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種溝槽的制作方法，包括提供半導體襯底；在所述半導體襯底上形成圖形化的硬掩膜層；以所述圖形化的硬掩膜層為掩膜，采用六氟化硫和氧氣對所述半導體襯底進行蝕刻；所述蝕刻過程包括多個蝕刻階段，并且在所述多個蝕刻階段中所述六氟化硫和氧氣的氣體流量比例逐漸減小，以形成溝槽。本發(fā)明溝槽的制作方法，能夠提高溝槽的生產效率和生產質量。
文檔編號H01L21/308GK102751186SQ20121026190
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月26日 優(yōu)先權日2012年7月26日
發(fā)明者奚裴, 肖培 申請人:上海宏力半導體制造有限公司