專(zhuān)利名稱(chēng)：溝槽的形成方法及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路制造工藝，特別涉及一種溝槽的形成方法及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
溝槽(Trench)結(jié)構(gòu)的功率器件是目前最流行的功率開(kāi)關(guān)器件之一，它采用在溝槽側(cè)壁生長(zhǎng)柵氧化層并填充多晶硅形成柵極，這種溝槽柵結(jié)構(gòu)大大提高了功率器件平面面積的利用效率，使得單位面積可獲得更大的器件單元溝道寬度和電流密度，從而使器件獲得更大的電流導(dǎo)通能力。但是，在普通的溝槽結(jié)構(gòu)中，通常溝槽側(cè)壁與溝槽底部為垂直關(guān)系，因此，在對(duì)溝槽進(jìn)行填充的過(guò)程中，當(dāng)溝槽上部填充完成時(shí)，溝槽下部仍然存在空隙，不能理想填充。為了便于填充所述溝槽，較佳的，所述溝槽為傾斜溝槽(sloped trench),具體的,請(qǐng)參考圖1。如圖1所示，在半導(dǎo)體襯底10中形成有溝槽11，所述溝槽11的側(cè)壁110為傾斜側(cè)壁(或者說(shuō)所述溝槽11的側(cè)壁110與所述半導(dǎo)體襯底表面的夾角a的角度大于O度且小于90度)，即所述溝槽11為傾斜溝槽。由于所述溝槽11具有開(kāi)口大、底部小的特點(diǎn)(即所述溝槽11為傾斜溝槽)，由此填充所述溝槽11時(shí)，在用于形成功率器件柵極時(shí)，能夠方便且高質(zhì)量的將多晶硅材料填充至所述溝槽11中，而在用于淺溝道隔離時(shí)，能夠方便且高質(zhì)量的將絕緣材料填充至所述溝槽11中?，F(xiàn)有工藝中，主要借助側(cè)墻結(jié)構(gòu)(spacer)形成傾斜溝槽。如圖2所示，在形成溝槽之前，先形成圖案化的掩膜層12，所述圖案化的掩膜層12具有開(kāi)口 120，所述開(kāi)口 120中形成有側(cè)墻結(jié)構(gòu)13。由此，通過(guò)刻蝕工藝在所述半導(dǎo)體襯底10中形成溝槽時(shí)，由于側(cè)墻結(jié)構(gòu)13相對(duì)掩膜層12較薄，其所起的遮擋作用也較弱，從而能夠形成傾斜溝槽。現(xiàn)有工藝以及一些公開(kāi)的專(zhuān)利文獻(xiàn)(例如，專(zhuān)利號(hào)為5945352的美國(guó)授權(quán)專(zhuān)利；專(zhuān)利號(hào)為6033968的美國(guó)授權(quán)專(zhuān)利)中，基本都用到了側(cè)墻結(jié)構(gòu)這一技術(shù)，但是，這一技術(shù)增加了工藝及材料成本(其往往需要多一道光罩或者成膜技術(shù))，從而提高了集成電路制造的成本。因此，提供一種工藝簡(jiǎn)單、成本低廉的方法形成溝槽且所述溝槽能夠便于多晶硅材料或絕緣材料的填充，成了本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種溝槽的形成方法及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，以解決現(xiàn)有工藝形成溝槽時(shí)，工藝復(fù)雜、制造成本高的問(wèn)題。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種溝槽的形成方法，包括:提供半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底上形成圖案化的硬掩膜層，所述圖案化的硬掩膜層具有開(kāi)口，所述圖案化的硬掩膜層的厚度為IOOnm 400nm ；以所述圖案化的硬掩膜層為掩膜，刻蝕所述半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底中形成溝槽。
可選的，在所述的溝槽的形成方法中，所述圖案化的硬掩膜層的材料為二氧化硅。可選的，在所述的溝槽的形成方法中，在所述半導(dǎo)體襯底上形成圖案化的硬掩膜層包括:在所述半導(dǎo)體襯底上形成硬掩膜層；在所述硬掩膜層上形成圖案化的光阻層，所述圖案化的光阻層具有開(kāi)口 ；以所述圖案化的光阻層為掩膜，刻蝕所述硬掩膜層，形成圖案化的硬掩膜層，所述圖案化的硬掩膜層具有開(kāi)口?？蛇x的，在所述的溝槽的形成方法中，所述溝槽包括靠近半導(dǎo)體襯底表面的第一側(cè)壁及與所述第一側(cè)壁相連的第二側(cè)壁，其中，所述第一側(cè)壁與所述半導(dǎo)體襯底表面的夾角的角度為銳角?？蛇x的，在所述的溝槽的形成方法中，所述圖案化的硬掩膜層的厚度為IOOnm llOnm，所述第一側(cè)壁與所述半導(dǎo)體襯底表面的夾角的角度為15度 18度?？蛇x的，在所述的溝槽的形成方法中，所述圖案化的硬掩膜層的厚度為150nm 160nm，所述第一側(cè)壁與所述半導(dǎo)體襯底表面的夾角的角度為30度 33度?？蛇x的，在所述的溝槽的形成方法中，所述圖案化的硬掩膜層的厚度為200nm 210nm，所述第一側(cè)壁與所述半導(dǎo)體襯底表面的夾角的角度為45度 48度。可選的，在所述的溝槽的形成方法中，所述圖案化的硬掩膜層的厚度為290nm 300nm，所述第一側(cè)壁與所述半導(dǎo)體襯底表面的夾角的角度為72度 75度。本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括:半導(dǎo)體襯底；形成于所述半導(dǎo)體襯底中的溝槽，所述溝槽包括靠近半導(dǎo)體襯底表面的第一側(cè)壁及與所述第一側(cè)壁相連的第二側(cè)壁，其中，所述第一側(cè)壁與所述半導(dǎo)體襯底表面的夾角的角度為銳角；及形成于所述溝槽中的多晶硅層或隔離層?？蛇x的，所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述第一側(cè)壁與所述半導(dǎo)體襯底表面的夾角的角度為15度 18度?？蛇x的，所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述第一側(cè)壁與所述半導(dǎo)體襯底表面的夾角的角度為30度 33度?？蛇x的，所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述第一側(cè)壁與所述半導(dǎo)體襯底表面的夾角的角度為45度 48度?？蛇x的，所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述第一側(cè)壁與所述半導(dǎo)體襯底表面的夾角的角度為72度 75度。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在以厚度為IOOnm 400nm的圖案化的硬掩膜層為掩膜,刻蝕半導(dǎo)體襯底的過(guò)程中，靠近開(kāi)口處的圖案化的硬掩膜層易于損傷，從而不能很好的保護(hù)其下的半導(dǎo)體襯底，由此能夠形成開(kāi)口大、底部小的溝槽,在形成功率器件的柵極時(shí),可方便且高質(zhì)量的將多晶硅材料填充至所述溝槽中，或者在形成淺溝槽隔離時(shí)，可方便且高質(zhì)量的將絕緣材料填充至所述溝槽中。通過(guò)本發(fā)明提供的溝槽的形成方法，無(wú)需增加制造工藝、也不增加材料成本，能夠通過(guò)工藝簡(jiǎn)單、成本低廉的方法形成有利于多晶硅材料或絕緣材料填充的溝槽。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)形成的溝槽示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中利用側(cè)墻結(jié)構(gòu)形成溝槽的示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例的溝槽的形成方法的流程示意圖；圖4a 4g是本發(fā)明實(shí)施例的溝槽的形成方法所形成的結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提出的溝槽的形成方法及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。根據(jù)下面說(shuō)明和權(quán)利要求書(shū)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的目的。請(qǐng)參考圖3，其為本發(fā)明實(shí)施例的溝槽的形成方法的流程示意圖。如圖3所示，所述溝槽的形成方法包括:S30:提供半導(dǎo)體襯底；S31:在所述半導(dǎo)體襯底上形成圖案化的硬掩膜層，所述圖案化的硬掩膜層具有開(kāi)口，所述圖案化的硬掩膜層的厚度為IOOnm 400nm ；S32:以所述圖案化的硬掩膜層為掩膜，刻蝕所述半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底中形成溝槽。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在以厚度為IOOnm 400nm的圖案化的硬掩膜層為掩膜，刻蝕半導(dǎo)體襯底的過(guò)程中，靠近開(kāi)口處的圖案化的硬掩膜層易于損傷，從而不能很好的保護(hù)其下的半導(dǎo)體襯底，由此能夠形成開(kāi)口大、底部小的溝槽，在用于形成功率器件的柵極時(shí)，可方便且高質(zhì)量的將多晶硅材料填充至所述溝槽中。由此，通過(guò)本實(shí)施例提供的溝槽的形成方法，無(wú)需增加制造工藝、也不增加材料成本，能夠通過(guò)工藝簡(jiǎn)單、成本低廉的方法形成有利于多晶硅填充的溝槽，用于形成功率器件的柵極。同樣地，本發(fā)明實(shí)施例的溝槽的形成方法可用于將絕緣材料(例如，氧化物材料)方便、高質(zhì)量地填充到所述溝槽中，從而起到溝槽隔離的作用。具體的，請(qǐng)參考圖4a 4g，其為本發(fā)明實(shí)施例的溝槽的形成方法所形成的結(jié)構(gòu)的示意圖。在本實(shí)施例中，以所述溝槽用于形成功率器件的柵極為例，具體的示出了溝槽的形成方法，具體包括:如圖4a所示,提供半導(dǎo)體襯底40，所述半導(dǎo)體襯底40可包括硅襯底。接著，如圖4b所示，在所述半導(dǎo)體襯底40上形成硬掩膜層41，所述硬掩膜層可以選用氧化物或氮化物材料，優(yōu)選的，所述硬掩膜層41的材料為二氧化硅。所述硬掩膜層41的厚度為IOOnm 400nm,例如，所述硬掩膜層41的厚度為lOOnm、llOnm、120nm、130nm、140nm、150nm、160nm、170nm、180nm、190nm、200nm、210nm、220nm、230nm、240nm、250nm、260nm、270nm、280nm、290nm、300nm、330nm、350nm、370nm、400nm。接著，如圖4c所示，在所述硬掩膜層41上形成圖案化的光阻層42，所述圖案化的光阻層42具有開(kāi)口 420(為了便于下文描述，此處稱(chēng)為第一開(kāi)口 420)，所述第一開(kāi)口 420暴露出其下的部分硬掩膜層41。接著，如圖4d所示，以所述圖案化的光阻層42為掩膜，刻蝕所述硬掩膜層41，形成圖案化的硬掩膜層41’，所述圖案化的硬掩膜層41’具有開(kāi)口 410 (為了與開(kāi)口 420相區(qū)分，此處稱(chēng)為第二開(kāi)口 410)。所述第二開(kāi)口 410暴露出其下的部分半導(dǎo)體襯底40。接著，如圖4e所示，剝離所述圖案化的光阻層42，暴露出所述圖案化的硬掩膜層41，。如圖4f所示，以所述圖案化的硬掩膜層41’為掩膜，刻蝕所述半導(dǎo)體襯底40，在所述半導(dǎo)體襯底40中形成溝槽43。由于在以厚度為IOOnm 400nm的圖案化的硬掩膜層41’為掩膜，刻蝕半導(dǎo)體襯底40的過(guò)程中，靠近第二開(kāi)口 410處的圖案化的硬掩膜層41’易于損傷，從而不能很好的保護(hù)其下的半導(dǎo)體襯底40，由此能夠形成開(kāi)口大、底部小的溝槽43，從而可方便且高質(zhì)量的將多晶硅材料填充至所述溝槽43中。請(qǐng)繼續(xù)參考圖4f，在本實(shí)施例中，所形成的溝槽43包括靠近半導(dǎo)體襯底40表面的第一側(cè)壁430及與所述第一側(cè)壁430相連的第二側(cè)壁431，其中，所述第一側(cè)壁430與所述半導(dǎo)體襯底40表面的夾角b的角度為銳角(例如，大于15度小于90度)。由于所述第一側(cè)壁430與所述半導(dǎo)體襯底40表面的夾角b的角度為銳角(例如，大于15度小于90度)，即所述溝槽43具有開(kāi)口大、底部小的特征，從而可方便且高質(zhì)量的將多晶硅材料填充至所述溝槽43中ο例如，當(dāng)所述圖案化的硬掩膜層41’的厚度為IOOnm IlOnm時(shí),所述第一側(cè)壁430與所述半導(dǎo)體襯底40表面的夾角b的角度可以為15度 18度；當(dāng)所述圖案化的硬掩膜層41’的厚度為150nm 160nm時(shí)，所述第一側(cè)壁430與所述半導(dǎo)體襯底40表面的夾角b的角度可以為30度 33度；當(dāng)所述圖案化的硬掩膜層41’的厚度為200nm 210nm時(shí)，所述第一側(cè)壁430與所述半導(dǎo)體襯底40表面的夾角b的角度可以為45度 48度；當(dāng)所述圖案化的硬掩膜層41’的厚度為290nm 300nm時(shí)，所述第一側(cè)壁430與所述半導(dǎo)體襯底40表面的夾角b的角度可以為72度 75度。由此，能夠形成形狀較佳的溝槽43，即具有更好的開(kāi)口大、底部小的特征，從而可方便且高質(zhì)量的將多晶硅材料填充至所述溝槽43中。在本實(shí)施例中，進(jìn)一步提供后續(xù)多晶硅層的形成方法，主要包括:在所述溝槽43中填充多晶硅，形成多晶硅層44。由于所述溝槽43具有開(kāi)口大、底部小的特征，從而能夠方便的填充多晶硅，形成質(zhì)量可靠的多晶硅層44。由此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以聯(lián)想到，當(dāng)所述溝槽結(jié)構(gòu)起隔離作用時(shí)，同樣，可以方便且高質(zhì)量地將絕緣材料(例如，氧化物材料)填充至所述溝槽中，形成隔離層。請(qǐng)參考圖4f及圖4g，在本實(shí)施例中，由此形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括:半導(dǎo)體襯底40 ；形成于所述半導(dǎo)體襯底40中的溝槽43，所述溝槽43包括靠近半導(dǎo)體襯底40表面的第一側(cè)壁430及與所述第一側(cè)壁430相連的第二側(cè)壁431，其中，所述第一側(cè)壁430與所述半導(dǎo)體襯底40表面的夾角b的角度為銳角(例如，大于15度小于90度)；及形成于所述溝槽43中的多晶硅層或隔離層44。優(yōu)選的，所述第一側(cè)壁430與所述半導(dǎo)體襯底40表面的夾角b的角度為15度 18度；所述第一側(cè)壁430與所述半導(dǎo)體襯底40表面的夾角b的角度為30度 33度；或者所述第一側(cè)壁430與所述半導(dǎo)體襯底40表面的夾角b的角度為45度 48度；或者所述第一側(cè)壁430與所述半導(dǎo)體襯底40表面的夾角b的角度為72度 75度。上述描述僅是對(duì)本發(fā)明較佳實(shí)施例的描述，并非對(duì)本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種溝槽的形成方法，其特征在于，包括: 提供半導(dǎo)體襯底； 在所述半導(dǎo)體襯底上形成圖案化的硬掩膜層，所述圖案化的硬掩膜層具有開(kāi)口，所述圖案化的硬掩膜層的厚度為IOOnm 400nm ； 以所述圖案化的硬掩膜層為掩膜，刻蝕所述半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底中形成溝槽。
2.如權(quán)利要求1所述的溝槽的形成方法，其特征在于，所述圖案化的硬掩膜層的材料為二氧化硅。
3.如權(quán)利要求1所述的溝槽的形成方法，其特征在于，在所述半導(dǎo)體襯底上形成圖案化的硬掩膜層包括: 在所述半導(dǎo)體襯底上形成硬掩膜層； 在所述硬掩膜層上形成圖案化的光阻層，所述圖案化的光阻層具有開(kāi)口 ； 以所述圖案化的光阻層為掩膜，刻蝕所述硬掩膜層，形成圖案化的硬掩膜層，所述圖案化的硬掩膜層具有開(kāi)口。
4.如權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的溝槽的形成方法，其特征在于，所述溝槽包括靠近半導(dǎo)體襯底表面的第一側(cè)壁及與所述第一側(cè)壁相連的第二側(cè)壁，其中，所述第一側(cè)壁與所述半導(dǎo)體襯底表面的夾角的角度為銳角。
5.如權(quán)利要求4所述的溝槽的形成方法，其特征在于，所述圖案化的硬掩膜層的厚度為IOOnm llOnm，所述第一側(cè)壁與所述半導(dǎo)體襯底表面的夾角的角度為15度 18度。
6.如權(quán)利要求4所述的溝槽的形成方法，其特征在于，所述圖案化的硬掩膜層的厚度為150nm 160nm，所述第一側(cè)壁與所述半導(dǎo)體襯底表面的夾角的角度為30度 33度。
7.如權(quán)利要求4所述的溝槽的形成方法，其特征在于，所述圖案化的硬掩膜層的厚度為200nm 210nm，所述第一側(cè)壁與所述半導(dǎo)體襯底表面的夾角的角度為45度 48度。
8.如權(quán)利要求4所述的溝槽的形成方法，其特征在于，所述圖案化的硬掩膜層的厚度為290nm 300nm，所述第一側(cè)壁與所述半導(dǎo)體襯底表面的夾角的角度為72度 75度。
9.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括:半導(dǎo)體襯底；形成于所述半導(dǎo)體襯底中的溝槽，所述溝槽包括靠近半導(dǎo)體襯底表面的第一側(cè)壁及與所述第一側(cè)壁相連的第二側(cè)壁，其中，所述第一側(cè)壁與所述半導(dǎo)體襯底表面的夾角的角度為銳角；及形成于所述溝槽中的多晶硅層或隔離層。
10.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一側(cè)壁與所述半導(dǎo)體襯底表面的夾角的角度為15度 18度。
11.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一側(cè)壁與所述半導(dǎo)體襯底表面的夾角的角度為30度 33度。
12.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一側(cè)壁與所述半導(dǎo)體襯底表面的夾角的角度為45度 48度。
13.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一側(cè)壁與所述半導(dǎo)體襯底表面的夾角的角度為72度 75度。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種溝槽的形成方法及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中，所述溝槽的形成方法包括提供半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底上形成圖案化的硬掩膜層，所述圖案化的硬掩膜層具有開(kāi)口，所述圖案化的硬掩膜層的厚度為100nm～400nm；以所述圖案化的硬掩膜層為掩膜，刻蝕所述半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底中形成溝槽。通過(guò)本發(fā)明提供的溝槽的形成方法，無(wú)需增加制造工藝、也不增加材料成本，能夠通過(guò)工藝簡(jiǎn)單、成本低廉的方法形成有利于多晶硅材料或絕緣材料填充的溝槽。
文檔編號(hào)H01L29/06GK103199053SQ20131013092
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月12日
發(fā)明者童亮 申請(qǐng)人:矽力杰半導(dǎo)體技術(shù)(杭州)有限公司