[发明专利]沟槽的刻蚀方法

权利要求书

1.一种沟槽的刻蚀方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、提供用于形成沟槽的半导体衬底，在所述半导体衬底表面形成底部硬质掩膜层，在所述底部硬质掩膜层表面形成由第一多晶半导体材料层、第一介质层和第二多晶半导体材料层叠加而成的顶部硬质掩膜层；

所述第一介质层的材料和所述半导体衬底、所述第一多晶半导体材料层和所述第二多晶半导体材料层的半导体材料之间具有刻蚀速率差异并能实现选择性刻蚀；

所述第一介质层的厚度根据所述沟槽的深度设置且满足在后续所述沟槽的刻蚀工艺完成后所述第一介质层依然会保留部分厚度；

所述第二多晶半导体材料层为用于将光刻胶图形向所述第一介质层的转移的过渡层，以消除所述第一介质层的厚度对后续形成的光刻胶厚度的制约，从而减少所述光刻胶厚度并从而提高光刻精度；

所述第二多晶半导体材料层的厚度根据所述第一介质层的厚度设置且满足在后续形成所述第一介质层的图形结构的刻蚀工艺完成后所述第二多晶半导体材料层依然会保留部分厚度；

所述第一多晶半导体材料层用于在形成所述第一介质层的图形结构的刻蚀工艺中作为刻蚀停止层；

步骤二、在所述第二多晶半导体材料层的表面形成光刻胶，光刻定义出所述沟槽的形成区域并将所述沟槽形成区域的所述光刻胶去除从而形成光刻胶图形；

步骤三、以所述光刻胶图形为掩膜进行第一次刻蚀，所述第一次刻蚀采用对所述第二多晶半导体材料层的刻蚀速率大于对所述第一介质层的刻蚀速率的选择性刻蚀，所述第一次刻蚀以所述第一介质层为停止层对所述第二多晶半导体材料层进行刻蚀从而将所述光刻胶图形转移到所述第二多晶半导体材料层中并形成所述第二多晶半导体材料层的图形结构；

步骤四、以所述第二多晶半导体材料层的图形结构为掩膜进行第二次刻蚀，所述第二次刻蚀采用对所述第二多晶半导体材料层的刻蚀速率小于对所述第一介质层的刻蚀速率的选择性刻蚀，所述第二次刻蚀以所述第一多晶半导体材料层为停止层对所述第一介质层进行刻蚀从而将所述第二多晶半导体材料层的图形结构转移到所述第一介质层中并形成所述第一介质层的图形结构；

所述光刻胶图形在所述第二次刻蚀之前去除；或者，所述光刻胶图形在所述第二次刻蚀过程中同时去除；或者，所述光刻胶图形在所述第二次刻蚀完成后去除；

步骤五、进行第三次刻蚀将剩余的所述第二多晶半导体材料层以及位于所述第一介质层的图形结构打开区域的所述第一多晶半导体材料层去除；

步骤六、以所述第一介质层的图形结构为掩膜进行第四次刻蚀，所述第四次刻蚀将所述第一介质层的图形结构打开区域的所述底部硬质掩膜层去除并暴露出所述半导体衬底表面；

步骤七、以所述第一介质层的图形结构为掩膜进行第五次刻蚀，所述第五次刻蚀采用对所述半导体衬底的刻蚀速率大于对所述第一介质层的刻蚀速率的选择性刻蚀，所述第五次刻蚀对所述半导体衬底进行刻蚀从而在所述半导体衬底中形成所述沟槽。

2.如权利要求1所述的沟槽的刻蚀方法，其特征在于：半导体材料为硅，半导体衬底为硅衬底，所述第一多晶半导体材料层为第一多晶硅层，所述第二多晶半导体材料层为第二多晶硅层。

3.如权利要求2所述的沟槽的刻蚀方法，其特征在于：所述第一介质层的材料包括氧化层。

4.如权利要求2所述的沟槽的刻蚀方法，其特征在于：所述底部硬质掩膜层为单层结构或多层叠加结构，所述底部硬质掩膜层的材料包括氧化层或氮化层。

5.如权利要求4所述的沟槽的刻蚀方法，其特征在于：所述底部硬质掩膜层为氧化层；或者，所述底部硬质掩膜层为氧化层和氮化层的叠加层。

6.如权利要求3所述的沟槽的刻蚀方法，其特征在于：所述第一介质层的最大厚度达2μm以上。

7.如权利要求6所述的沟槽的刻蚀方法，其特征在于：所述沟槽的宽度最小值达1μm以内。

8.如权利要求7所述的沟槽的刻蚀方法，其特征在于：所述光刻胶的最小值达以下。