[发明专利]一种深沟槽刻蚀方法

说明书

本发明公开了一种深沟槽刻蚀方法，包括：提供衬底；在衬底上形成图形化掩膜层，所述图形化掩膜层内具有开口图形，所述开口图形定义出深沟槽的形状及位置；使用包含NF₃的刻蚀气体对所述衬底进行刻蚀，以于所述衬底内形成深沟槽；其中，刻蚀压力大于等于90mT和/或所述刻蚀气体中所述NF₃的流量大于等于10SCCM。优化RIE机台传统刻蚀步骤中的第三步，调试刻蚀菜单，调节刻蚀压力或/和NF3气体流量，有效增加沟槽深度和底部沟槽宽度；对衬底分多步刻蚀，刻蚀深度超过20um，同时保持侧壁形貌满足工艺要求。

技术领域

本发明涉及属于半导体芯片制造工艺技术领域，尤其涉及一种深沟槽刻蚀方法。

背景技术

随着半导体工艺的发展，带有深沟槽结构的器件，包括VDOMS(vertical-double-diffusion power MOSFET，垂直双扩散功率场效应晶体管)、TVS(Transient VoltageSuppressor，瞬态二极管)、COOL MOS(冷MOS，又叫Super Junction MOSFET)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)等的应用越来越广泛，深沟槽刻蚀工艺在这几种器件中是最关键的工艺技术。理想的深沟槽具有以下形貌：顶部方正、侧壁笔直、底部圆滑以及内壁光滑，而现有技术达到上述理想深沟槽形貌，采用RIE(Reactive ion etching，反应离子刻蚀)设备刻蚀衬底，沟槽深度最大达到10um；刻蚀沟槽深度大于10um的常采用ICP(Inductively Coupled Plasma，电导耦合等离子体)，CCP(Capacitively Coupled Plasma，有容性耦合等离子体)等专业刻蚀深沟槽的设备。

传统RIE机台刻蚀步骤为：1、在硅片上形成掩膜层；2、做沟槽光刻和掩膜层的刻蚀；3、做沟槽刻蚀；4、沟槽底部倒角刻蚀。目前此方法按照传统菜单无法刻蚀深沟槽20um，刻蚀大于10um时侧壁形貌不能达到要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种深沟槽刻蚀方法，有效解决了RIE机台按照传统菜单无法刻蚀深沟槽20um，刻蚀大于10um时侧壁形貌不能达到要求等技术问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种深沟槽刻蚀方法，包括：

提供衬底；

在衬底上形成图形化掩膜层，所述图形化掩膜层内具有开口图形，所述开口图形定义出深沟槽的形状及位置；

使用包含NF₃的刻蚀气体对所述衬底进行刻蚀，以于所述衬底内形成深沟槽；其中，刻蚀压力大于等于90mT和/或所述刻蚀气体中所述NF₃的流量大于等于10SCCM。

在其中一个实施例中，所述刻蚀气体还包括HBr气体及He-O₂混合气。

在其中一个实施例中，所述深沟槽的深度大于等于20um。

在其中一个实施例中，使用包含NF₃的所述刻蚀气体对所述衬底进行分步刻蚀以形成所述深沟槽。

在其中一个实施例中，对所述衬底进行分步刻蚀包括如下步骤：

对所述衬底进行刻蚀，刻蚀时间为90～120秒，刻蚀深度大于等于0.7um；

对所述衬底进行冷却；

重复上述步骤若干次。

进一步地，向所述衬底背面通入冷却气体以对所述衬底进行冷却，每次冷却时间大于10秒。

更进一步地，所述冷却气体为He气。