溝槽形成方法及半導(dǎo)體裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種加工尺寸的面內(nèi)均勻性高的溝槽的形成方法及半導(dǎo)體裝置的制造方法。實施方式涉及的溝槽形成方法為，通過使用等離子源來交替反復(fù)進行沉積步驟及蝕刻步驟、而在硅襯底上形成溝槽的溝槽形成方法。在設(shè)封閉等離子的區(qū)域與上述硅襯底的距離為x（mm）、設(shè)用于誘導(dǎo)上述等離子的RF功率為w（kW）、設(shè)上述沉積步驟中的壓力為y（Pa）、關(guān)于要形成的上述溝槽的寬度、設(shè)上述硅襯底的面內(nèi)的波動的容許限度為z0（μm）時，以滿足上述數(shù)學(xué)式1～3的方式來實施上述沉積步驟及上述蝕刻步驟。
【專利說明】溝槽形成方法及半導(dǎo)體裝置的制造方法
[0001]相關(guān)文獻的交叉引用:
[0002]本申請享受以日本專利申請2012-187875號(申請日:2012年8月28日)為基礎(chǔ)申請的優(yōu)先權(quán)。本申請通過參照該基礎(chǔ)申請而包含基礎(chǔ)申請的全部內(nèi)容。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]后述的實施方式大體涉及溝槽形成方法及半導(dǎo)體裝置的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0004]在制造功率器件等半導(dǎo)體裝置時，有時需要形成深度為幾十ym (微米)的溝槽。尤其，在制造超結(jié)型的中高耐壓器件時，有時需要形成深度深、并且側(cè)面大致垂直的溝槽。在這種情況下，為了保證所制造的器件的特性，對于溝槽的寬度，要求在晶片面內(nèi)高的均勻性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的實施方式提供一種加工尺寸的面內(nèi)均勻性高的溝槽的形成方法及半導(dǎo)體裝置的制造方法。
[0006]實施方式涉及的溝槽形成方法為，通過使用等離子源來交替反復(fù)進行沉積步驟及蝕刻步驟，在硅襯底上形成溝槽的溝槽形成方法。在設(shè)封閉等離子的區(qū)域與上述硅襯底的距離(間隙量)為X (mm)、設(shè)用于誘導(dǎo)上述等離子的RF功率為W (kW)、設(shè)上述沉積步驟中的壓力為y(Pa)、關(guān)于要形成的上述溝槽的寬度、設(shè)上述硅襯底的面內(nèi)的波動的容許限度為Ztl(μ m)時，以滿足下述數(shù)學(xué)式I?下述數(shù)學(xué)式3的方式，來實施上述沉積步驟及上述蝕刻步驟。
[0007]實施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法具備:通過使用等離子源來交替反復(fù)進行沉積步驟及蝕刻步驟，在硅襯底上形成溝槽的工序。在形成上述溝槽的工序中，在設(shè)封閉等離子的區(qū)域與上述硅襯底的距離(GAP間隙量)為X (mm)、設(shè)用于誘導(dǎo)上述等離子的RF功率為w (kW)、設(shè)上述沉積步驟中的壓力為y (Pa)、關(guān)于要形成的上述溝槽的寬度、設(shè)上述硅襯底的面內(nèi)的波動的容許限度為zj μπι)時，以滿足下述數(shù)學(xué)式I?下述數(shù)學(xué)式3的方式，實施上述沉積步驟及上述蝕刻步驟。
[0008]根據(jù)實施方式，可以實現(xiàn)加工尺寸的面內(nèi)均勻性高的溝槽的形成方法及半導(dǎo)體裝置的制造方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1A?E是例示實施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖。
[0010]圖2是例示實施方式涉及的溝槽形成方法的圖。
[0011]圖3Α?E是例示實施方式涉及的溝槽形成方法的工序剖視圖。
[0012]圖4Α是表示硅晶片中的溝槽寬度的測量位置的俯視圖，圖4Β是剖視圖。[0013]圖5A~C是第一軸取RF功率、第二軸取沉積張力、第三軸取寬度WTl的測量值、從而表示RF功率及沉積張力對寬度WTl施加的影響的三維曲線圖。
[0014]圖6A及圖6B是第一軸取RF功率、第二軸取沉積張力、第三軸取寬度WTl的測量值、從而表示RF功率及沉積張力對寬度WTl施加的影響的三維曲線圖。
[0015]圖7A~C是第一軸取間隙量、第二軸取沉積張力、第三軸取寬度WM的測量值、從而表示間隙量及沉積張力對寬度WM施加的影響的三維曲線圖。
[0016]圖8A及圖8B是第一軸取間隙量、第二軸取沉積張力、第三軸取寬度WM的測量值、從而表示間隙量及沉積張力對寬度WM施加的影響的三維曲線圖。
[0017]圖9A~C是第一軸取沉積張力、第二軸取間隙量、第三軸取RF功率、從而表示沉積張力、間隙量及RF功率對寬度WBl施加的影響的三維曲線圖。
[0018]圖1OA及B是第一軸取沉積張力、第二軸取間隙量、第三軸取RF功率、從而表示沉積張力、間隙量及RF功率對寬度WBl施加的影響的三維曲線圖。
[0019]圖11是第一軸取RF功率、第二軸取沉積張力、第三軸取寬度WTl的面內(nèi)波動、從而表示RF功率及沉積張力對寬度WTl的面內(nèi)波動施加的影響的三維曲線圖。
[0020]圖12是第一軸取間隙量、第二軸取沉積張力、第三軸取寬度WM的面內(nèi)波動、從而表示間隙量及沉積張力對寬度WM的面內(nèi)波動施加的影響的三維曲線圖。
[0021]圖13是第一軸取沉積張力、第二軸取間隙量、第三軸取RF功率、從而表示沉積張力、間隙量及RF功率對寬度WBl的面內(nèi)波動施加的影響的三維曲線圖。
`[0022]圖14是第一軸取RF功率、第二軸取間隙量、第三軸取沉積張力、從而表示了使WTl的面內(nèi)波動容許量為0.3 ( μ--)時的RF功率、間隙量、沉積張力能夠取的范圍的圖。
[0023]圖15是第一軸取RF功率、第二軸取間隙量、第三軸取沉積張力、從而表示了使WM的面內(nèi)波動容許量為0.3 ( ym)時的RF功率、間隙量、沉積張力能夠取的范圍的圖。
[0024]圖16是第一軸取RF功率、第二軸取間隙量、第三軸取沉積張力、從而表示了使WBl的面內(nèi)波動容許量為0.3 ( μ--)時的RF功率、間隙量、沉積張力能夠取的范圍的圖。
[0025]圖17是第一軸取RF功率、第二軸取間隙量、第三軸取沉積張力、從而表示了使WT1、麗、WBl各自的面內(nèi)波動容許量為0.3 ( μ--)時的RF功率、間隙量、沉積張力能夠取的范圍的圖。
【具體實施方式】
[0026]以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。
[0027]圖1A~E是例示本實施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖，圖2是例示本實施方式涉及的溝槽形成方法的圖，圖3Α~E是例示本實施方式涉及的溝槽形成方法的工序首1J視圖。
[0028]以下，參照圖1~圖3來說明本實施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法。在本實施方式中，以具有超結(jié)結(jié)構(gòu)的電力半導(dǎo)體裝置的制造方法為例進行說明。此外，以該制造方法中在硅襯底上形成溝槽的工序為中心進行說明。
[0029]首先，如圖1A所示，準(zhǔn)備硅襯底I。硅襯底I例如是由單晶硅(Si)構(gòu)成的硅晶片。
[0030]接著，如圖1B所示，在硅襯底I的上層部分上形成P型層2。
[0031]接著，如圖1C及圖3Α所示，在該硅襯底I上形成抗蝕劑掩模3。在抗蝕劑掩模3上周期性地形成多條槽狀的開口部3a。使開口部3a的寬度例如為1.8 μ m，使開口部3a的排列周期例如為8 μ m。另外,在圖3A~E中,P型層2 (參照圖1B)表不為娃襯底I的一部分。
[0032]接著，如圖2所示，將形成有抗蝕劑掩模3的硅襯底I安裝在電感耦合型的等離子蝕刻裝置10內(nèi)。
[0033]首先，使用裝置10來實施沉積步驟。即，向裝置10內(nèi)供給沉積性氣體、例如C4F8等氟碳?xì)怏w(fluoro carbon)。在該狀態(tài)下,在裝置10內(nèi)以一定的輸出(RF功率)導(dǎo)入RF(Radio Frequency:射頻)波。由此,在裝置10內(nèi)沉積性氣體的一部分電離,在從娃襯底I隔開一定的距離的空間(封閉空間)內(nèi)形成等離子11。
[0034]結(jié)果，如圖3B所示，在硅襯底I上以覆蓋抗蝕劑掩模3的方式形成沉積膜4。沉積膜4是具有C、CF、CF2, CF3等鍵的氟碳膜。
[0035]接著，使用相同的裝置10來實施蝕刻步驟。即，停止沉積性氣體的供給，向裝置10內(nèi)供給蝕刻氣體、例如含有SF6等氟的氣體。此時，RF功率維持一定值。由此，在裝置10內(nèi)，蝕刻氣體的一部分成為等離子11，并封閉在從硅襯底I隔開一定的距離的空間內(nèi)。
[0036]結(jié)果，如圖3C所示，硅襯底I及沉積膜4以抗蝕劑掩模3作為掩模而被蝕刻，被選擇性地除去。由此，在硅襯底I上的開口部3a的正下方區(qū)域形成凹部5a。此時，在開口部3a的正下方區(qū)域中向下方推進對硅襯底I的蝕刻，并且在抗蝕劑掩模3的下方還向側(cè)方推進。結(jié)果，凹部5a的形狀成為在開口部3a的正下方區(qū)域及其周邊擴展的大致橢圓體形狀。
[0037]接著，再次實施沉積步驟。即，停止蝕刻氣體的供給，向裝置10內(nèi)導(dǎo)入上述沉積性氣體。此外，RF功率維持一定值。由此，如圖3D所示，在整面上形成沉積膜4。沉積膜4還形成在凹部5a的內(nèi)面上。
[0038]接著，再次實施蝕刻步驟。由此，如圖3E所示，在凹部5a的正下方區(qū)域形成凹部5b。此時，針對在沉積膜4上的凹部5a的內(nèi)側(cè)面上形成的部分，優(yōu)先蝕刻在凹部5a的底面上形成的部分。
[0039]以后，不使裝置10內(nèi)開放在大氣中、而交替反復(fù)進行上述的沉積步驟和蝕刻步驟。由此，通過沉積膜4而抑制凹部沿橫向擴大，并重復(fù)形成凹部，可以向下方繼續(xù)挖掘硅襯底I。結(jié)果，如圖1D所示，在硅襯底I的P型層2內(nèi)形成多條深度例如為50 μ m的溝槽
6。此后，除去抗蝕劑掩模3。
[0040]此時，在設(shè)裝置10內(nèi)的封閉等離子的區(qū)域與作為被蝕刻部件的硅襯底I之間的距離為X (mm:毫米)、設(shè)RF功率為W (kW:千瓦)、設(shè)沉積步驟中的裝置10內(nèi)的壓力(沉積張力)為I (Pa:帕)、對于要形成的溝槽6的寬度而設(shè)硅襯底I的面內(nèi)的波動的容許限度為Ztl(μπι)時，使RF功率w (kW)、距離X (mm)、沉積張力y (Pa)的范圍均為滿足下述數(shù)學(xué)式1、下述數(shù)學(xué)式2及下述數(shù)學(xué)式3的范圍。
[0041]【數(shù)學(xué)式I】
[0042]2.785w2+0.01788y2-0.4180wy-12.25w+0.9081y+13.61 ( Z0
[0043]【數(shù)學(xué)式2】
[0044]-0.01003x+0.03929y+0.3692 ( Z0
[0045]【數(shù)學(xué)式3】
[0046]0.0006558x2+0.006377y2+0.5227w2-0.01813xy+0.03686xw+0.00436yw[0047]-0.1178x-0.04847y-3.692w+6.551 ( Z0
[0048]此后，如圖1E所示，使溝槽6內(nèi)外延生長η型硅柱7。由此，在硅襯底I內(nèi)交替排列P型層2和η型娃柱7,形成超結(jié)結(jié)構(gòu)。這樣來制造半導(dǎo)體裝置8。
[0049]接著，對本實施方式的效果進行說明。
[0050]根據(jù)本實施方式，在硅襯底I上形成溝槽6時，以滿足上述數(shù)學(xué)式I~數(shù)學(xué)式3的條件來反復(fù)進行沉積步驟和蝕刻步驟。由此，可以將硅襯底I的面內(nèi)的溝槽6的寬度的波動抑制在上述Ztl ( μ m)以下，可以精度良好地形成溝槽6。結(jié)果，可以穩(wěn)定地制造特性良好的半導(dǎo)體裝置8。
[0051]接著，對上述數(shù)學(xué)式I~數(shù)學(xué)式3的導(dǎo)出過程進行說明。
[0052]上述數(shù)學(xué)式I~數(shù)學(xué)式3是通過以下的實驗求出的數(shù)學(xué)式。
[0053]首先，與上述的實施方式同樣地，在硅晶片上形成了抗蝕劑掩模。在抗蝕劑掩模上形成了寬度為1.8 μ m、排列周期為8 μ m的多條槽狀的開口部。并且，如上述那樣，通過使用電感耦合型的等離子蝕刻裝置來反復(fù)進行蝕刻步驟和沉積步驟，由此在作為被蝕刻襯底的硅晶片的上面形成了深度為50 μ m的溝槽。
[0054]此時，作 為對溝槽的寬度施加影響的參數(shù)，而提取了下述(I)~(5)的五個參數(shù)。
[0055](I)封閉等離子的區(qū)域與硅晶片的距離(間隙量):x (mm)
[0056](2)蝕刻步驟中的壓力(蝕刻壓力):u (Pa)
[0057](3)等離子誘導(dǎo)RF功率(RF功率):w (kff)
[0058](4)蝕刻步驟中的偏壓功率(偏壓功率):v (W)
[0059](5)沉積步驟中的壓力(沉積張力):y (Pa)
[0060]并且，使上述(I)~(5)的參數(shù)的值分別不同，從而按照每個各參數(shù)的組合，在硅晶片的整面上形成了溝槽。此后，測量了溝槽的寬度。
[0061]圖4A是表示硅晶片中的溝槽寬度的測量位置的俯視圖，圖4B是剖視圖。
[0062]如圖4A所示，溝槽寬度的測量，在硅晶片Ia上的以下的5點進行。
[0063].頂點
[0064]?中心
[0065].底點
[0066].中間頂點(頂點與中心的的中間部)
[0067].中間底點(底點與中心的中間部)
[0068]此外，如圖4B所示，在各溝槽中，寬度的測量在深度方向的3點進行。
[0069].距離溝槽的上端I μ m下方的位置上的寬度:WT1
[0070]?溝槽的深度方向中央部上的寬度:WM
[0071].距離溝槽的下端I μ m上方的位置上的寬度:WB1
[0072]即，在I片硅晶片內(nèi)，對于面內(nèi)5點及深度方向3點的共計15點，分別測量了溝槽的寬度。并且，對于寬度WT1、寬度麗、寬度WBl分別取上述的面內(nèi)5點上的最大值與最小值的差，設(shè)該差為“面內(nèi)波動”。結(jié)果判明了，RF功率及沉積張力對寬度WTl的面內(nèi)波動施加大的影響，間隙量及沉積張力對寬度WM的面內(nèi)波動施加大的影響，間隙量、沉積張力及RF功率對寬度WBl的面內(nèi)波動施加大的影響。
[0073]圖5A~C、圖6A及圖6B是第一軸取RF功率、第二軸取沉積張力、第三軸取寬度WTl的測量值、從而表示RF功率及沉積張力對寬度WTl施加的影響的三維曲線圖，
[0074]圖7A~C、圖8A及圖8B是第一軸取間隙量、第二軸取沉積張力、第三軸取寬度麗的測量值、從而表示間隙量及沉積張力對寬度WM施加的影響的三維曲線圖，
[0075]圖9A~C、圖1OA及圖1OB是第一軸取沉積張力、第二軸取間隙量、第三軸取RF功率、從而表示沉積張力、間隙量及RF功率對寬度WBl施加的影響的三維曲線圖。
[0076]圖5A~圖8B的各圖中第三軸所示的溝槽寬度的值、及圖9A~圖1OB的各圖中由等高線表示的溝槽寬度的 值，是上述的面內(nèi)5點上的測量值與平均值的差。
[0077]圖11是第一軸取RF功率、第二軸取沉積張力、第三軸取寬度WTl的面內(nèi)波動、從而表示RF功率及沉積張力對寬度WTl的面內(nèi)波動施加的影響的三維曲線圖。
[0078]圖11的第三軸所示的“寬度WTl的面內(nèi)波動”，對于RF功率與沉積張力的每個組合，是圖5A~C、圖6A及圖6B所示的寬度WTl的五個測量值中的、最大值與最小值的差。
[0079]圖12是第一軸取間隙量、第二軸取沉積張力、第三軸取寬度WM的面內(nèi)波動、從而表示間隙量及沉積張力對寬度WM的面內(nèi)波動施加的影響的三維曲線圖。
[0080]圖12的第三軸所示的“寬度WM的面內(nèi)波動”，對于間隙量與沉積張力的每個組合，是圖7A~C、圖8A及圖8B所示的寬度麗的五個測量值中的、最大值與最小值的差。
[0081]圖13是第一軸取沉積張力、第二軸取間隙量、第三軸取RF功率、從而表示沉積張力、間隙量及RF功率對寬度WBl的面內(nèi)波動施加的影響的三維曲線圖。
[0082]圖13中由等高線表示的“寬度WBl的面內(nèi)波動”，對于間隙量、沉積張力及RF功率的每個組合，是圖9A~C、圖1OA及圖1OB所示的寬度WBl的五個測量值中的、最大值與最小值的差。
[0083]如圖11所示，關(guān)于RF功率和沉積張力，判明了寬度WTl的面內(nèi)波動取極小值。
[0084]在設(shè)RF功率為w (kW)、設(shè)沉積張力為y (Pa)、設(shè)面內(nèi)波動為ζ (μπι)時，可以通過下述數(shù)學(xué)式4所示的二次曲面來近似表示圖11所示的RF功率、沉積張力及寬度WTl的面內(nèi)波動的關(guān)系。
[0085]【數(shù)學(xué)式4】
[0086]z=2.785w2+0.01788y2-0.4180wy-12.25w+0.9081y+13.61
[0087]如圖12所示，間隙量越大、沉積張力越小，則寬度麗的面內(nèi)波動越小。
[0088]在設(shè)間隙量為X (mm)、設(shè)沉積張力為y (Pa)、設(shè)面內(nèi)波動為ζ ( μ m)時，可以通過下述數(shù)學(xué)式5所示的一次平面來近似表示圖12所示的間隙量、沉積張力及寬度WM的面內(nèi)波動的關(guān)系。
[0089]【數(shù)學(xué)式5】
[0090]z=-0.01003x+0.03929y+0.3692
[0091]如圖13所示，判明了寬度WBl的面內(nèi)波動為，關(guān)于間隙量及沉積張力的雙方取極小值，并且有RF功率依賴性。
[0092]可以通過下述數(shù)學(xué)式6所示的二次曲面來近似表示圖13所示的寬度WBl相對間隙量、沉積張力及RF功率的面內(nèi)波動的關(guān)系。
[0093]【數(shù)學(xué)式6】
[0094]z=0.0006558x2+0.006377y2+0.5227w2-0.01813xy+0.03686xw+0.00436yw-0.1178x-0.04847y-3.692w+6.551[0095]根據(jù)上述數(shù)學(xué)式4，寬度WTl的波動量ζ成為Ztl以下那樣的RF功率w及沉積張力y的范圍，成為滿足下述數(shù)學(xué)式7的范圍。[0096]【數(shù)學(xué)式7】
[0097]2.785w2+0.01788y2-0.4180wy-12.25w+0.9081y+13.61 ( Z0
[0098]此外，寬度麗的波動量ζ成為Z0以下那樣的間隙量X及沉積張力y的值，根據(jù)上述數(shù)學(xué)式5,成為下述數(shù)學(xué)式8所示的范圍。
[0099]【數(shù)學(xué)式8】
[0100]-0.01003x+0.03929y+0.3692 ( Z0
[0101]并且，寬度WBl的波動量ζ成為Ztl以下那樣的間隙量X、沉積張力y、RF功率w的值，根據(jù)上述數(shù)學(xué)式6，成為下述數(shù)學(xué)式9所示的范圍。
[0102]【數(shù)學(xué)式9】
[0103]0.0006558x2+0.006377y2+0.5227w2-0.01813xy+0.03686xw+0.00436yw
[0104]-0.1178x-0.04847y-3.692w+6.551 ( Z0
[0105]綜上所述，通過使RF功率W、間隙量X、沉積張力y為滿足上述數(shù)學(xué)式7~9的值，可以使溝槽的寬度WT1、麗、WBl的面內(nèi)波動Z全部為值Ztl以下。而且，上述數(shù)學(xué)式7~9相當(dāng)于上述數(shù)學(xué)式I~3。
[0106]上述數(shù)學(xué)式7~9表示出，對于容許的溝槽寬度的面內(nèi)波動z0、在wxy空間中RF功率W、間隙量X、沉積張力y能夠取的區(qū)域。作為一例，圖14、圖15、圖16分別表示當(dāng)使zO=0.3 ( μ m)時RF功率W、間隙量X、沉積張力y相對寬度WT1、寬度麗、寬度WBl的每個能夠取的區(qū)域。
[0107]圖14是第一軸取RF功率、第二軸取間隙量、第三軸取沉積張力、從而表示了使WTl的面內(nèi)波動容許量為0.3 ( ym)時的RF功率、間隙量、沉積張力能夠取的范圍的圖，
[0108]圖15是第一軸取RF功率、第二軸取間隙量、第三軸取沉積張力、從而表示了使WM的面內(nèi)波動容許量為0.3 ( μ--)時的RF功率、間隙量、沉積張力能夠取的范圍的圖，
[0109]圖16是第一軸取RF功率、第二軸取間隙量、第三軸取沉積張力、從而表示了使WBl的面內(nèi)波動容許量為0.3 ( μ--)時的RF功率、間隙量、沉積張力能夠取的范圍的圖。
[0110]如圖14所示，在任意的間隙量中，在彎曲成U字形的曲面21的內(nèi)側(cè)的區(qū)域中，寬度WTl的面內(nèi)波動成為0.3 ( μ--)以下。
[0111]此外，如圖15所示，在任意的RF功率中，在與平面22相比沉積張力變小的區(qū)域中，寬度麗的面內(nèi)波動成為0.3 (μπι)以下。
[0112]并且，如圖16所示，在圓筒狀曲面23的內(nèi)側(cè)的區(qū)域中，寬度WBl的面內(nèi)波動成為
0.3 ( μ m)以下。
[0113]而且，滿足全部上述數(shù)學(xué)式7~9的RF功率、間隙量X、沉積張力y的組合，是寬度WT1、寬度麗、寬度WBl的全部面內(nèi)波動成為0.3 (μπι)以下的組合，這相當(dāng)于圖14~16所示的各區(qū)域的重疊部分。
[0114]圖17是第一軸取RF功率、第二軸取間隙量、第三軸取沉積張力、從而表示使WT1、麗、WBl各自的面內(nèi)波動容許量為0.3 (ym)時的RF功率、間隙量、沉積張力能夠取的范圍的圖。
[0115]圖17表示圖14~圖16所示的各區(qū)域的重疊部分。即通過使RF功率W、間隙量X、沉積張力y的各值的組合為描繪在圖17所示的重疊部分的內(nèi)部的組合，可以使寬度WT1、寬度麗、寬度WBl的面內(nèi)波動全部為0.3 ( ym)以下。
[0116]另外，在前述的實施方式中，示出了制造具有超結(jié)結(jié)構(gòu)的電力半導(dǎo)體裝置的例，但本發(fā)明并非限定于此，也可以較好地適用于在硅襯底上形成深的溝槽的半導(dǎo)體裝置的制造方法。此外，在前述的實施方式中，示出了硅襯底為硅晶片的例，但并非限定于此，只要硅襯底是至少形成溝槽的部分由硅構(gòu)成的部件即可。
[0117]根據(jù)以上說明的實施方式，可以實現(xiàn)加工尺寸的面內(nèi)均勻性高的溝槽的形成方法及半導(dǎo)體裝置的制造方法。
[0118]以上說明了本發(fā)明的某些實施方式，但是，這些實施方式是作為例子而提出的，并非試圖限定發(fā)明的范圍。這些新的實施方式能夠以其它各種方式來實施，且可以在不脫離發(fā)明主旨的范圍內(nèi)進行各種省略、置換和變更。這些實施方式和其變形包含在發(fā)明的范圍或主旨內(nèi)，并且同樣包含在權(quán)利要求書所記載的發(fā)明和與其等同的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種溝槽形成方法，通過使用等離子源來交替反復(fù)進行沉積步驟及蝕刻步驟，由此在硅襯底上形成溝槽，其中， 在設(shè)封閉等離子的區(qū)域與上述硅襯底的距離為X(mm)、設(shè)用于誘導(dǎo)上述等離子的RF功率為w (kW)、設(shè)上述沉積步驟中的壓力為y (Pa)、關(guān)于要形成的上述溝槽的寬度、設(shè)上述硅襯底的面內(nèi)的波動的容許限度為Ztl ( μ m)時，以滿足下述數(shù)學(xué)式的方式來實施上述沉積步驟及上述蝕刻步驟，
2.785w2+0.01788y2-0.4180wy-12.25w+0.9081y+13.61 ( z0
-0.01003x+0.03929y+0.3692 ( z0
0.0006558x2+0.006377y2+0.5227w2-0.01813xy+0.03686xw+0.00436yw
-0.1178x-0.04847y-3.692w+6.551 ( zQ。
2.如權(quán)利要求1所述的溝槽形成方法，其中， 在上述沉積步驟中，使用氟碳?xì)怏w作為沉積性氣體。
3.如權(quán)利要求2所述的溝槽形成方法，其中， 上述氟碳?xì)怏w是C4F8。
4.如權(quán)利要求1所述的溝槽形成方法，其中， 在上述蝕刻步驟中，使用含有氟的氣體作為蝕刻氣體。
5.如權(quán)利要求4所述的溝槽形成方法，其中， 上述蝕刻氣體是SF6。
6.如權(quán)利要求1所述的溝槽形成方法，其中， 通過相同的裝置進行上述沉積步驟及上述蝕刻步驟。
7.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法， 包括使用等離子源來交替反復(fù)進行沉積步驟及蝕刻步驟、由此在硅襯底上形成溝槽的工序， 在形成上述溝槽的工序中，在設(shè)封閉等離子的區(qū)域與上述硅襯底的距離為x(mm)、設(shè)用于誘導(dǎo)上述等離子的RF功率為w (kW)、設(shè)上述沉積步驟中的壓力為y (Pa)、關(guān)于要形成的上述溝槽的寬度、設(shè)上述硅襯底的面內(nèi)的波動的容許限度為Ztl ( μπι)時，以滿足下述數(shù)學(xué)式的方式來實施上述沉積步驟及上述蝕刻步驟，
2.785w2+0.01788y2-0.4180wy-12.25w+0.9081y+13.61 ( z0
-0.01003x+0.03929y+0.3692 ( z0
0.0006558x2+0.006377y2+0.5227w2-0.01813xy+0.03686xw+0.00436yw
-0.1178x-0.04847y-3.692w+6.551 ( zQ。
8.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中， 在上述沉積步驟中，使用氟碳?xì)怏w作為沉積性氣體。
9.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中， 上述氟碳?xì)怏w是C4F8。
10.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中， 在上述蝕刻步驟中，使用含有氟的氣體作為蝕刻氣體。
11.如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中， 上述蝕刻氣體是sf6。
12.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，通過相同的裝置進行上述沉積步驟及上述蝕刻步驟。
13.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，還包括:在上述硅襯底的上層部分上形成第一導(dǎo)電型層的工序；以及在上述溝槽的內(nèi)部形成第二導(dǎo)電型的硅柱的工序，上述溝槽形成在上述第一導(dǎo)電型層上。
14.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，使多條上述溝槽周期性地排列。
15.如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，通過上述第一導(dǎo) 電型層及上述硅柱形成超結(jié)結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】H01L21/3065GK103681303SQ201310070802
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月28日
【發(fā)明者】酒井隆行, 片桐憲明 申請人:株式會社東芝