[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，为在半导体衬底上形成所需形状的沟槽(Trench)，可以采用刻蚀方法在半导体衬底中刻出所需位置、大小和深度的沟槽。形成沟槽的方法有很多种，一般比较常见的方法是图案化一层掩膜层(比如光刻胶层或者氮化硅层)，在需要形成沟槽的位置露出掩膜层下面的待刻蚀材料层，然后以图案化后保留的掩膜层为掩膜，刻蚀材料层至所需深度，形成沟槽，最后去除掩膜层。

在实际的工艺过程中，掩膜层也可以不止一层，所用材料、厚度和形成方法可以多种多样，这些主要根据实际使用需要而定。

现有技术公开了一种在快闪存储器件制造过程中，在浅沟槽隔离(ShallowTrench Isolation，STI)结构中形成子沟槽的方法。如图1所示，在硅衬底100中形成有STI沟槽，所述STI沟槽将硅衬底100分为有源区和隔离区，在硅衬底100上有源区内依次还形成有栅氧化层102和栅极层104。在STI沟槽中淀积绝缘介质层108，然后刻蚀掉一部分绝缘介质层108，在STI沟槽内绝缘介质层108被刻蚀掉的部分形成第一类沟槽110。

如图2所示，在栅极层104表面和第一类沟槽110中形成侧墙层(Spacerlayer)112，所述侧墙层112的材料为无定形碳、低介电常数材料或者氧化层(如无掺杂硅玻璃)；去除STI沟槽中绝缘介质层108上需要形成子沟槽的位置处的部分侧墙层112；以黏附在STI沟槽侧壁处的部分侧墙层112为掩膜，刻蚀STI沟槽中的绝缘介质层108至所需深度，形成子沟槽114；去除栅极层104表面和第一类沟槽110中的侧墙层112，形成最终所需要的半导体结构。

在公开号为20080038899的美国专利申请中，还可以发现更多与上述技术方案相关的信息。

在现有技术中，所述侧墙层还可以采用别的介质层来组成，比如用氮化硅和二氧化硅组成的双层介质层，所述二氧化硅层主要用作于增强氮化硅层和STI沟槽侧壁之间结合性的衬垫层。

现有的形成子沟槽的过程包括在栅极层104表面和第一类沟槽110中形成侧墙层112、在侧墙层112上定义出子沟槽114的形状，再以侧墙层112为掩膜，刻蚀绝缘介质层层108至所需深度形成子沟槽114，最后去除侧墙层112，需要淀积、光刻、刻蚀、湿法清洗等诸多步骤，使得整个半导体制造工艺步骤繁多、所花费的时间较长，影响了整个半导体制造过程的效率。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种沟槽的形成方法，用以提高半导体制造过程的效率，优化工艺过程。

为解决上述问题，本发明提供一种沟槽的形成方法，包括：提供第一类沟槽，所述第一类沟槽形成于基底内；刻蚀第一类沟槽中的基底，在刻蚀过程中刻蚀气体与基底发生反应，在第一类沟槽的两侧侧壁处原位形成侧墙；以侧墙为掩膜，继续刻蚀基底至所需深度，形成第二类沟槽；去除所述侧墙。

可选地，所述干法刻蚀气体包括C₄F₈、C₄F₆、C₅F₈、CH₂F₂、C₅F₁₀或者其任意组合。

可选地，所述干法刻蚀气体还包括HBr、N₂或者Ar等辅助刻蚀气体。

可选地，所述侧墙的材料为聚合物，所述聚合物包含C、F、O和Si等元素。

可选地，所述聚合物的厚度为50～400埃。

可选地，所述基底为浅沟槽隔离结构填充物。

可选地，所述基底为层间介质层。

可选地，所述去除侧墙的方法为灰化法和湿法清洗法。

可选地，所述灰化气体为氧气。

可选地，所述形成第一类沟槽的刻蚀溶液包括HF或者NH₄F。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：在整个沟槽的形成过程中，用干法刻蚀法刻蚀第一类沟槽中的基底，在刻蚀过程中在第一类沟槽的两侧侧壁处由刻蚀气体与基底的反应生成物原位形成作为刻蚀形成第二类沟槽的掩膜侧墙。本发明减少了半导体制造工艺步骤、缩短了整个沟槽的形成所花费的时间，提高了整个半导体制造过程的效率，优化了工艺过程。