[发明专利]沟槽的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体来说，涉及一种沟槽的形成方法。

背景技术

在半导体制造工艺中，为了在半导体衬底上形成所需要的通孔或者凹槽，用于后端互连技术中大马士革工艺等应用，需要采用刻蚀方法在半导体衬底上刻出所需深度的沟槽。但是由于工艺控制的困难，刻蚀出来的沟槽大多有一些缺陷，不一定能完全符合预先要求。

现有技术公开了一种在半导体衬底上的介质层中形成沟槽的方法，所述方法包括：在介质层上涂布防反射涂层(Anti Reflect Coating，ARC)，在所述ARC上形成光刻胶掩膜，依次刻蚀ARC和介质层，并在介质层中刻蚀出所需深度的沟槽，所述介质层与光刻胶层的刻蚀选择比在1∶1和2∶1之间。

在申请号为CN200480040167.5的中国专利申请中，还可以发现更多与上述技术方案相关的信息。

在现有刻蚀沟槽的过程中，由于用于定义沟槽形状的图案化的光刻胶层太薄，以至于作为刻蚀掩膜时不能很好地保护光刻胶层下面的介质层，使得刻蚀出来的整个沟槽顶部边缘发生条纹状现象(Striation Issue)。如图1所示，为现有技术中存在的形成沟槽的过程中，沟槽顶部边缘发生条纹状现象的测试结果的俯视图。由图中标记11处可以看到，发生条纹状现象的沟槽的顶部边缘变得很不平整，可能会影响半导体制造工艺中的精度要求。

为了解决上述刻蚀沟槽的过程中发生的条纹状现象，现有技术中采用了多种改进办法，其中一种沟槽的形成方法，如图2所示。在半导体衬底100上的介质层102上刻蚀出沟槽104、106和108的过程中，在原有所使用的干法刻蚀气体的基础上改变气体的流量，或者加入新的聚合物气体，如CHF₃，并延长刻蚀时间，这样得到的沟槽刻蚀结果能较好地抑制沟槽顶部边缘的条纹状现象，但是该方法不能很好地控制所刻蚀出的沟槽104、106和108达到所需的深度范围，沟槽深度的具体数值变化起伏比较大，精度控制比较困难，继而影响淀积进入沟槽中的金属互连线的电阻数值的均匀性。

另一种沟槽的形成方法，如图3所示。在半导体衬底110上形成介质层112，在介质层112上涂布一层较厚的光刻胶层114，然后图案化光刻胶层114，定义出所要形成沟槽的位置。但是这样得到的沟槽刻蚀结果同样不会理想，因为过厚的光刻胶层114在图形化以后会发生顶部倾斜，造成光刻胶层114所定义出来的图形与掩模版上的图形相比会发生一些形状偏移，这样在接下来的干法刻蚀过程中就无法在原来所需要形成沟槽的位置获得理想的沟槽形状。

如上所述，现有技术中所给出的技术方案虽然在一定程度上可以解决沟槽形成过程中沟槽顶部边缘的条纹状现象，但是也会带来其他严重的缺陷，因此这些都不能作为解决条纹状现象的合适方法，有必要从其他角度出发找出一种更好的方法。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种沟槽的形成方法，改善了沟槽刻蚀过程中的条纹现象。

为解决上述问题，本发明提供一种沟槽的形成方法，包括：在半导体衬底上形成介质层；在介质层上形成牺牲层和光刻胶层；图案化光刻胶层，定义出所要形成沟槽的形状；以光刻胶层为掩膜，依次刻蚀牺牲层和介质层，在介质层中形成沟槽；去除光刻胶层和牺牲层。

可选的，所述牺牲层为单一层或者复合层。

可选的，所述介质层为二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、无掺杂硅酸盐玻璃、硼磷硅酸盐玻璃或者四乙氧基硅烷或者上述材料的任意组合。

可选的，所述牺牲层为二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、无掺杂硅酸盐玻璃、硼磷硅酸盐玻璃或者四乙氧基硅烷或者上述材料的任意组合。

可选的，所述介质层和牺牲层具有不同的刻蚀选择比。

可选的，所述牺牲层的厚度为500埃～1500埃。

可选的，所述牺牲层的形成方法为化学气相淀积法或者等离子体增强化学气相淀积法。

可选的，所述刻蚀牺牲层和介质层的方法为干法刻蚀法或者湿法刻蚀法。