[发明专利]沟槽的制造方法及浅沟槽隔离结构的制造方法

权利要求书

1.一种沟槽的制造方法，其特征在于，包括：

提供一半导体衬底，所述半导体衬底上形成有硬掩膜层；

在一反应腔内，刻蚀所述硬掩膜层和所述半导体衬底，以形成第一沟槽；

在所述反应腔内，多次循环执行第一反应离子刻蚀工艺，以刻蚀所述第一沟槽底部的所述半导体衬底至一目标深度，并在所述第一沟槽的底部形成方形沟槽，所述第一反应离子刻蚀工艺包括依次被执行的第一沉积步骤和第一刻蚀步骤，所述第一沉积步骤采用以生成聚合物为主且包含惰性气体的刻蚀气体，使聚合物沉积到所述第一沟槽的内表面以及所述硬掩膜层的上表面上，且所述惰性气体通过物理轰击作用除去所述第一沟槽底部的聚合物，以形成用于保护所述第一沟槽的侧壁的聚合物层，所述第一刻蚀步骤采用以所述半导体衬底的非等向性刻蚀为主的刻蚀气体，且随着由所述第一沟槽连通所述方形沟槽形成的组合沟槽的深度的增加，所述聚合物层的厚度越薄；以及，

在所述反应腔内，多次循环执行第二反应离子刻蚀工艺，以刻蚀所述方形沟槽底部的所述半导体衬底，直至在所述方形沟槽转换为一具有要求直径的球形沟槽，所述第二反应离子刻蚀工艺包括依次被执行的第二沉积步骤和第二刻蚀步骤，所述第二沉积步骤采用以生成聚合物为主的刻蚀气体，并使所述第一沟槽的侧壁上沉积的聚合物比所述方形沟槽的内表面沉积的聚合物厚，所述第二刻蚀步骤采用以所述半导体衬底的等向性刻蚀为主的刻蚀气体，并在所述聚合物的保护作用下保持所述第一沟槽的形貌和关键尺寸。

2.如权利要求1所述的沟槽的制造方法，其特征在于，在刻蚀所述硬掩膜层之前，所述硬掩膜层上形成有用于限定所述第一沟槽的图案化光刻胶层；在刻蚀打开所述硬掩膜层之后，在所述反应腔内，采用灰化工艺去除所述图案化光刻胶层，并以所述硬掩膜层为掩膜，刻蚀所述半导体衬底，以形成所述第一沟槽。

3.如权利要求2所述的沟槽的制造方法，其特征在于，刻蚀打开所述硬掩膜层时，所述反应腔内的工艺参数包括：反应腔压力介于5mTorr～30mTorr，射频源功率介于400W～1000W，射频偏压功率介于600～1200W，刻蚀气体包括流速介于40sccm～80sccm的CF₄、流速介于40sccm～80sccm的CHF₃以及流速介于50sccm～200sccm的惰性气体；采用灰化工艺去除所述图案化光刻胶层时，所述反应腔内的工艺参数包括：反应腔压力介于30mTorr～60mTorr，射频源功率介于600W～1200W，射频偏压功率介于0～60W，灰化气体包括流速介于150sccm～400sccm的O₂；刻蚀所述半导体衬底时，所述反应腔内的工艺参数包括：反应腔压力介于5mTorr～30mTorr，射频源功率介于300W～8000W，射频偏压功率介于200W～600W，刻蚀气体包括流速介于20sccm～60sccm的Cl₂、流速介于20sccm～40sccm的HBr、流速介于10sccm～16sccm的O₂以及流速介于60sccm～150sccm的N₂。

4.如权利要求1所述的沟槽的制造方法，其特征在于，所述硬掩膜层和所述半导体衬底之间还形成有垫氧化层，在所述反应腔内刻蚀所述半导体衬底之前，先在所述反应腔内刻蚀打开所述垫氧化层；在形成所述第一沟槽之后且在第一次执行所述第一反应离子刻蚀工艺之前，在所述反应腔内，采用气体冲洗工艺去除刻蚀残留物。

5.如权利要求4所述的沟槽的制造方法，其特征在于，刻蚀打开所述垫氧化层时，所述反应腔内的工艺参数包括：反应腔压力介于5mTorr～30mTorr，射频源功率介于400W～1000W，射频偏压功率介于600W～1200W，刻蚀气体包括流速介于20sccm～60sccm的CF₄以及流速介于100sccm～300sccm的惰性气体；在形成所述第一沟槽之后去除刻蚀残留物时，所述反应腔内的工艺参数包括：反应腔压力介于30mTorr～60mTorr，射频源功率介于600W～1200W，射频偏压功率介于0～60W，刻蚀气体包括流速介于150～400sccm的O₂。