[发明专利]深沟槽顶部圆角形成的工艺方法

说明书

本发明提供一种深沟槽顶部圆角形成的工艺方法，该方法在同一工艺腔室内对晶圆进行原位刻蚀工艺，包括以下步骤：沟槽刻蚀步骤，以形成有图案化的光阻层为掩膜，对晶圆进行刻蚀，在晶圆上形成沟槽；副产物去除步骤，刻蚀去除晶圆的沟槽侧壁和光阻层的图案开口侧壁上的副产物；光阻层修饰步骤，对光阻层的图案开口侧壁进行横向刻蚀，以暴露出晶圆的沟槽顶部边角；圆角刻蚀步骤，对晶圆的沟槽顶部边角进行刻蚀，以形成圆角。本发明提供的深沟槽顶部圆角形成的工艺方法，不仅可以保证后续硅栅氧化层的生长质量以及多晶硅栅极的质量，而且可以简化工艺流程，降低制作成本，从而可以有效提升生产效率。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种深沟槽顶部圆角形成的工艺方法。

背景技术

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)器件因其功率大、频率高、损耗低的特性逐渐取代了传统功率器件，在轨道交通、高压输变电等新兴产业中作为关键器件得到广泛应用。现阶段，为了研制性能良好的沟槽栅IGBT，对于沟槽栅刻蚀形貌的控制等工艺有着非常高的要求。

图1为沟槽栅IGBT器件的元胞结构示意图。如图1所示，该元胞结构主要由栅极、集电极、发射极等组成。其中，栅极采用深宽比较大的条形沟槽结构，其在工艺上存在难点。为了保证硅栅氧化层和多晶硅栅极的质量，需要解决沟槽刻蚀时的侧壁(sidewall)形貌问题、沟槽顶角圆滑化等的问题。

传统的IGBT沟槽栅形貌的工艺制程中，对于利用光刻胶作为掩膜对晶圆的刻蚀工艺，需要经过沟槽刻蚀、湿法清洗、边角形貌圆滑化等工艺步骤，经过这些工艺步骤之后，可以得到良好的IGBT沟槽刻蚀形貌，如图2所示。

在沟槽(trench)形成之后，需要对沟槽顶部的边角进行圆滑化处理，这样有利于后续硅栅氧化层的生长质量以及多晶硅栅极的质量，避免顶部击穿，漏电等现象影响器件性能。在进行圆滑化处理之前，一般需要先进行湿法清洗，通过湿法清洗，去除沟槽刻蚀过程中产生的大量附着在沟槽和光阻层(例如光刻胶)侧壁上的副产物，副产物如图3所示。之后，进行光阻层的修饰(Trim)步骤，对光阻层进行横向刻蚀，以暴露出沟槽的顶部边角。最后，进行圆滑化刻蚀步骤，以使沟槽的顶部边角形成圆滑的圆角。

但是，上述沟槽刻蚀工艺需要在不同的工艺腔室中进行沟槽刻蚀、湿法清洗、边角形貌圆滑化等工艺步骤,工艺过程繁琐，严重影响晶圆产能及制作成本。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种深沟槽顶部圆角形成的工艺方法，其可以简化工艺流程，提高晶圆产能，降低制作成本。

为实现本发明的目的而提供一种深沟槽顶部圆角形成的工艺方法，其特征在于，在同一工艺腔室内对晶圆进行原位刻蚀工艺，包括以下步骤：

沟槽刻蚀步骤，以形成有图案化的光阻层为掩膜，对所述晶圆进行刻蚀，在所述晶圆上形成沟槽；

副产物去除步骤，刻蚀去除所述晶圆的沟槽侧壁和所述光阻层的图案开口侧壁上的副产物；

光阻层修饰步骤，对所述光阻层的图案开口侧壁进行横向刻蚀，以暴露出所述晶圆的沟槽顶部边角；

圆角刻蚀步骤，对所述晶圆的沟槽顶部边角进行刻蚀，以形成圆角。

可选的，先采用第一等离子体刻蚀工艺进行所述副产物去除步骤，后采用第二等离子体刻蚀工艺进行所述光阻层修饰步骤。

可选的，采用第三等离子体刻蚀工艺进行所述副产物去除步骤和所述光阻层修饰步骤。

可选的，所述第一等离子体刻蚀工艺包括：

向所述工艺腔室中通入第一刻蚀气体，并开启上射频电源，激发所述第一刻蚀气体形成等离子体，以刻蚀去除所述副产物；