專利名稱：溝槽的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中的溝槽制造工藝，特別是涉及一種新的溝槽的形成方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中，目前溝槽形成的主流方法是干法刻蝕，由于電學(xué)性能及其他方法的要求，溝槽刻蝕后，一般要求做頂部尖角的圓角化，及消除頂部的尖角。其中，消除頂部尖角常用的方法為犧牲氧化，即先在溝槽側(cè)壁生長(zhǎng)一層氧化膜，然后在去除，在高溫下，利用尖角處氧化更多的原理，去除頂部尖角。一般溫度越高，尖角圓化的效果越好，但在某些情況下，由于器件的限制，不能用太高溫度，因此尖角圓化就比較難做。因此，需研發(fā)一種新的溝槽形成方法，以提高尖角圓化的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種溝槽的形成方法。該方法通過(guò)形成特殊的溝槽形貌，能降低溝槽頂部尖角圓化的難度，提高尖角圓化的效果。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的一種溝槽的形成方法，包括步驟

I)在硅襯底上進(jìn)行介質(zhì)層生長(zhǎng)；2)溝槽刻蝕；3)在溝槽頂部及側(cè)壁進(jìn)行選擇性硅外延生長(zhǎng)；4)去除硅襯底上的介質(zhì)層；5)經(jīng)高溫?zé)嵫趸?，在硅襯底上表面和溝槽內(nèi)壁上形成熱氧化膜；6)去除熱氧化膜。所述步驟I)中，介質(zhì)層為Si02、SiN或SiON中的至少一種。該介質(zhì)層的厚度為
O.01 μ m 10 μ m,并以化學(xué)氣相沉積或熱氧化的方式形成該介質(zhì)層。所述步驟2)中，溝槽刻蝕采用各項(xiàng)異性的干法刻蝕，以光刻膠為掩模，在預(yù)定區(qū)域刻蝕出溝槽。所述步驟3)中，選擇性硅外延生長(zhǎng)的溫度為600 1200°C，并以硅源氣體和鹵化氫的混合氣體進(jìn)行選擇性娃外延生長(zhǎng)；其中，娃源氣體為一氯氫娃、二氯氫娃、三氯氫娃、四氯氫娃或娃燒中的至少一種；齒化氫氣體為氯化氫或氟化氫；娃源氣體和齒化氫氣體的比例(體積比)為O. 01 10。另外，經(jīng)選擇性外延生長(zhǎng)后，在溝槽頂部?jī)蓚?cè)生長(zhǎng)出2個(gè)斜面。所述步驟4)中，用濕法刻蝕工藝，去除硅襯底上的介質(zhì)層。所述步驟5)中，熱氧化的溫度為800 1300°C，熱氧化膜的厚度為10 5000nm。所述步驟6)中，也采用濕法刻蝕工藝，去除熱氧化膜。本發(fā)明可以降低溝槽頂部角度的圓化難度，提高溝槽頂部的圓化效果。同時(shí)，本發(fā)明還可以獲得無(wú)空洞的溝槽柵，并可以降低多晶硅的應(yīng)力。


下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明圖1是介質(zhì)層生長(zhǎng)后的示意圖；圖2是溝槽刻蝕后的示意圖；圖3是選擇性硅外延生長(zhǎng)后的示意圖；圖4是介質(zhì)層去除后的示意圖；圖5是熱氧化膜生長(zhǎng)后的示意圖；圖6是熱氧化膜去除后的示意圖；圖7是選擇性娃外延生長(zhǎng)的SEM (掃描電子顯微鏡)照片；圖8是熱氧化膜生長(zhǎng)后的TEM (透射電子顯微鏡)照片；圖9是利用現(xiàn)有技術(shù)形成的溝槽頂部角度圓化SEM照片。圖中附圖標(biāo)記說(shuō)明如下I為娃襯底,2為介質(zhì)層,3為溝槽,4為外延斜面,5為熱氧化膜。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的一種溝 槽的形成方法，包括步驟I)在硅襯底I上進(jìn)行介質(zhì)層2生長(zhǎng)其中，介質(zhì)層2作為選擇性硅外延生長(zhǎng)的掩模，該介質(zhì)層2為Si02、SiN或SiON中的至少一種，如圖1所示。該介質(zhì)層的厚度為0.01 μ 10 μ m，并以化學(xué)氣相沉積或熱氧化的方式形成該介質(zhì)層。2)溝槽3刻蝕采用常規(guī)的各項(xiàng)異性的干法刻蝕，以光刻膠為掩模，在預(yù)定區(qū)域刻蝕出溝槽3，如圖2所示。3)在溝槽3頂部及側(cè)壁進(jìn)行選擇性硅外延生長(zhǎng)其中，選擇性娃外延生長(zhǎng)的溫度為600 1200°C,并以娃源氣體和齒化氫的混合氣體進(jìn)行選擇性娃外延生長(zhǎng)；其中，娃源氣體為一氯氫娃、二氯氫娃、三氯氫娃、四氯氫娃或硅烷中的至少一種；鹵化氫氣體為氯化氫或氟化氫；硅源氣體和鹵化氫氣體的體積比為O. 01 10。該選擇性硅外延在介質(zhì)層2上不生長(zhǎng)，只在溝槽3內(nèi)部生長(zhǎng)。在該選擇性硅外延生長(zhǎng)中，在溝槽3頂部的一定區(qū)域內(nèi)，即距離溝槽頂部O. 01 μ m 2. O μ m至溝槽頂部的區(qū)域，選擇性硅外延生長(zhǎng)速率在溝槽3頂部從下到上迅速降低，從而在溝槽3頂部的兩側(cè)生長(zhǎng)出2個(gè)外延斜面4，如圖3所示。此區(qū)域范圍的大小可通過(guò)選擇性外延的生長(zhǎng)條件來(lái)調(diào)節(jié)，如硅源氣體和劍七氫氣體的比例，此比例越高，范圍越大，比例越小，范圍越小。其中，選擇性硅外延生長(zhǎng)后的實(shí)際照片如圖7所示。4)采用常規(guī)的濕法刻蝕工藝，去除硅襯底I上的介質(zhì)層2，如圖4所示。5)經(jīng)800 1300°C的高溫?zé)嵫趸诠枰r底I上表面和溝槽3內(nèi)壁上形成熱氧化膜5(即氧化硅層)，該熱氧化膜5的厚度為10 5000nm，如圖5所示。其中，熱氧化膜5生長(zhǎng)后的TEM照片如圖8所不；6)采用常規(guī)的濕法刻蝕工藝，去除熱氧化膜5，如圖6所示。
按照上述步驟形成的溝槽，與利用現(xiàn)有技術(shù)(經(jīng)干法刻蝕和犧牲氧化)所形成的溝槽(如圖9所示)相比較，本發(fā)明中的溝槽頂部角度圓化效果好了很多(如圖8所示)。本發(fā)明形成的溝槽頂部的角度不是90度，而是一邊側(cè)壁有2個(gè)近似120度的鈍角，眾所周知，鈍角更接近于圓弧，所以圓化起來(lái)會(huì)更容易。因此，本發(fā)明可降低溝槽頂部尖角圓化的難度，提高尖角圓化的效果。另外，本發(fā)明所形成的溝槽，可用作溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體或IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)的柵極溝槽，或CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)中的隔離溝 槽等。
權(quán)利要求
1.一種溝槽的形成方法，其特征在于，包括步驟 1)在硅襯底上進(jìn)行介質(zhì)層生長(zhǎng)； 2)溝槽刻蝕； 3)在溝槽頂部及側(cè)壁進(jìn)行選擇性硅外延生長(zhǎng)； 4)去除硅襯底上的介質(zhì)層； 5)經(jīng)高溫?zé)嵫趸?，在硅襯底上表面和溝槽內(nèi)壁上形成熱氧化膜； 6)去除熱氧化膜。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟I)中，介質(zhì)層為Si02、SiN或SiON中的至少一種； 其中，該介質(zhì)層的厚度為O. 01 μ m 10 μ m，并以化學(xué)氣相沉積或熱氧化的方式形成該介質(zhì)層。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟2)中，溝槽刻蝕采用各項(xiàng)異性的干法刻蝕，以光刻膠為掩模，在預(yù)定區(qū)域刻蝕出溝槽。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟3)中，選擇性硅外延生長(zhǎng)的溫度為600 1200°C,并以娃源氣體和齒化氫的混合氣體進(jìn)行選擇性娃外延生長(zhǎng)； 其中，娃源氣體為一氯氫娃、二氯氫娃、三氯氫娃、四氯氫娃或娃燒中的至少一種；齒化氫氣體為氯化氫或氟化氫；娃源氣體和齒化氫氣體的體積比為O. 01 10。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟3)中，選擇性外延生長(zhǎng)后，在溝槽頂部?jī)蓚?cè)生長(zhǎng)出2個(gè)斜面。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟4)中，用濕法刻蝕工藝，去除硅襯底上的介質(zhì)層。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟5)中，熱氧化的溫度為800 1300°C，熱氧化膜的厚度為10 5000nm。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟6)中，采用濕法刻蝕工藝，去除熱氧化膜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種溝槽的形成方法，包括步驟1)在硅襯底上進(jìn)行介質(zhì)層生長(zhǎng)；2)溝槽刻蝕；3)在溝槽頂部及側(cè)壁進(jìn)行選擇性硅外延生長(zhǎng)；4)去除硅襯底上的介質(zhì)層；5)經(jīng)高溫?zé)嵫趸?，在硅襯底上表面和溝槽內(nèi)壁上形成熱氧化膜；6)去除熱氧化膜。本發(fā)明可以降低溝槽頂部角度的圓化難度，提高溝槽頂部的圓化效果。同時(shí)，本發(fā)明還可以獲得無(wú)空洞的溝槽柵，并可以降低多晶硅的應(yīng)力。
文檔編號(hào)H01L21/02GK103035481SQ20121028265
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月9日
發(fā)明者劉繼全 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司