[发明专利]超深沟槽的多级刻蚀与填充方法

摘要

本发明公开了一种超深沟槽的多级刻蚀和填充方法，所述超深沟槽为20μm以上深度的沟槽，本发明是将超深沟槽由下至上地分解成多级沟槽，每级沟槽深度设定在现有的刻蚀和外延填充工艺允许的深度。并将沟槽填充工艺由CVD或PVD填充多晶硅改为外延生长单晶硅，改善填充效果。本发明还利用氧化硅作为每级沟槽刻蚀的硬光刻版和单晶硅外延的选择性隔离层。在每级沟槽外延填充完成后去除氧化硅层，并通过CMP实现平坦化，保证下一级沟槽的单晶硅外延质量。本发明采用一种多级刻蚀、多级外延填充最终形成超深沟槽的方法，解决了超深沟槽在刻蚀上和填充上的工艺困难。

主权项

一种超深沟槽的多级刻蚀与填充方法，所述超深沟槽为20μm以上深度的沟槽，其特征是：该方法包括如下步骤：第1步，将超深沟槽由下至上地分解为第1级沟槽到第n级沟槽，n为大于等于2的整数，所述第1级沟槽到第n级沟槽的深度之和为超深沟槽的深度；第2步，在N型硅衬底(10)上外延淀积一层N型外延层(11)，所述N型外延层(11)的厚度大于第1级沟槽的深度，再在N型外延层(11)上淀积一层氧化硅(12)；第3步，采用光刻和刻蚀工艺在硅片上刻蚀掉氧化硅(12)和部分N型外延层(11)，直至刻蚀掉的N型外延层(11)的深度为第1级沟槽(21)的深度，形成第1级沟槽(21)；第4步，在第1级沟槽(21)内以外延工艺淀积一层P型单晶硅(13)，该层P型单晶硅(13)高出N型外延层(11)的表面；第5步，先去除氧化硅(12)，再采用化学机械抛光工艺平坦化P型单晶硅(13)直至与N型外延层(11)的表面齐平；第6步，在N型外延层(11)上再外延淀积一层N型外延层(14)，所述N型外延层(14)的厚度等于第二级沟槽(22)的深度，再在N型外延层(14)上淀积一层氧化硅(15)；第7步，采用光刻和刻蚀工艺在硅片上刻蚀掉氧化硅(15)和部分N型外延层(14)，直至刻蚀掉部分P型单晶硅(13)，形成第2级沟槽(22)；第8步，在第2级沟槽(22)内以外延工艺淀积一层P型单晶硅(16)，该层P型单晶硅(16)高出N型外延层(14)的表面；第9步，先去除氧化硅(15)，再采用化学机械抛光工艺平坦化P型单晶硅(16)直至与N型外延层(14)的表面齐平；重复第6～9步直至完成第n级沟槽的刻蚀与填充。