一种沟槽刻蚀方法及沟槽隔离结构与流程

本发明涉及半导体器件相关，具体地说，涉及一种沟槽刻蚀方法及沟槽隔离结构。

背景技术：

1、深沟槽隔离(deep trench isolation，dti)技术一直是半导体的工艺制程中的关键技术，特别是深沟槽隔离的关键尺寸(critical dimension，cd)将直接影响沟槽深度及沟槽的整体形貌。现阶段由于深沟槽隔离交叉区域的关键尺寸越大越难以通过光学邻近效应修正(optical proximity correction，opc)进行修正，由于深沟槽刻蚀工艺时间长、刻蚀深度深，刻蚀过程中特别是顶部的掩蔽层及大块薄膜(bulk film)会由于刻蚀离子的作用受损而发生形貌变化，从而导致刻蚀的关键尺寸随着时间变化逐渐增大，因此，需要研发一种可控性好的深沟槽刻蚀工艺方法。

2、需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种沟槽刻蚀方法及沟槽隔离结构，该沟槽刻蚀方法通过先在初始沟槽的上部表面沉积刻蚀抑制剂，再刻蚀该初始沟槽，从而减少沟槽顶部的过度刻蚀，多次重复上述步骤可以获得高的深宽比的沟槽。

2、具体的，本发明的第一方面提供了一种沟槽刻蚀方法，所述沟槽刻蚀方法包括如下步骤：

3、提供衬底，在所述衬底的表面形成氧化物层和氮化物层；

4、在所述氮化物层的表面涂布光刻胶层并对所述光刻胶层进行曝光和显影，获得图案化的光刻胶层；

5、采用干法刻蚀工艺在所述衬底上形成多个第一沟槽，所述第一沟槽从所述氮化物层的表面延伸至所述衬底中；

6、在所述第一沟槽的部分表面沉积刻蚀抑制剂；

7、采用干法刻蚀工艺刻蚀所述第一沟槽获得第二沟槽，所述第二沟槽的在垂直所述衬底的方向上的深度大于所述第一沟槽的在垂直所述衬底的方向上的深度。

8、根据本发明的第一方面，所述第二沟槽的在垂直所述衬底的方向上的深度与所述第一沟槽的在垂直所述衬底的方向上的深度的差值在1nm～5nm之间。

9、根据本发明的第一方面，所述沟槽刻蚀方法还包括多次重复如下步骤：

10、在所述第一沟槽的部分表面沉积刻蚀抑制剂；

11、采用干法刻蚀工艺刻蚀所述第一沟槽获得第二沟槽。

12、根据本发明的第一方面，获得的所述第二沟槽在垂直所述衬底的方向上的深度在100nm～1000nm之间；或

13、获得的所述第二沟槽的深宽比大于15。

14、根据本发明的第一方面，通过等离子体增强化学沉积工艺在所述第一沟槽的部分表面沉积刻蚀抑制剂。

15、根据本发明的第一方面，所述等离子体增强化学沉积工艺中采用的气体为含氟气体、含氮气体、nh3、he、ar、二胺、硫醇中的一种或多种。

16、根据本发明的第一方面，所述刻蚀抑制剂为带负电离子或络合物。

17、根据本发明的第一方面，在所述第一沟槽的部分表面沉积刻蚀抑制剂步骤中的部分表面为所述第一沟槽距离所述氮化物层的表面三分之二的所述第一沟槽的深度处的表面。

18、根据本发明的第一方面，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述第一沟槽的步骤中，所述衬底被施加正偏置电压。

19、本发明的第二方面提供了一种沟槽隔离结构，采用所述的沟槽刻蚀方法获得目标深度的第二沟槽，在所述第二沟槽中填充隔离材料获得所述沟槽隔离结构。

20、与现有技术相比，本发明的沟槽刻蚀方法通过先在初始沟槽的上部表面沉积刻蚀抑制剂，再刻蚀该初始沟槽，从而减少沟槽顶部的过度刻蚀，多次重复上述步骤可以获得高的深宽比的沟槽，该刻蚀方法适用于深沟槽的制备，可以大幅提升刻蚀的深沟槽的形貌及关键尺寸的可控性，从而大幅度提高对应的半导体产品的良率及提高行业竞争力。

技术特征：

1.一种沟槽刻蚀方法，其特征在于，所述沟槽刻蚀方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的沟槽刻蚀方法，其特征在于，所述第二沟槽的在垂直所述衬底的方向上的深度与所述第一沟槽的在垂直所述衬底的方向上的深度的差值在1nm～5nm之间。

3.根据权利要求1所述的沟槽刻蚀方法，其特征在于，所述沟槽刻蚀方法还包括多次重复如下步骤：

4.根据权利要求3所述的沟槽刻蚀方法，其特征在于，获得的所述第二沟槽在垂直所述衬底的方向上的深度在100nm～1000nm之间；或

5.根据权利要求1所述的沟槽刻蚀方法，其特征在于，通过等离子体增强化学沉积工艺在所述第一沟槽的部分表面沉积刻蚀抑制剂。

6.根据权利要求5所述的沟槽刻蚀方法，其特征在于，所述等离子体增强化学沉积工艺中采用的气体为含氟气体、含氮气体、nh3、he、ar、二胺、硫醇中的一种或多种。

7.根据权利要求5所述的沟槽刻蚀方法，其特征在于，所述刻蚀抑制剂为带负电离子或络合物。

8.根据权利要求1或3所述的沟槽刻蚀方法，其特征在于，在所述第一沟槽的部分表面沉积刻蚀抑制剂步骤中的部分表面为所述第一沟槽距离所述氮化物层的表面三分之二的所述第一沟槽的深度处的表面。

9.根据权利要求1或3所述的沟槽刻蚀方法，其特征在于，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述第一沟槽的步骤中，所述衬底被施加正偏置电压。

10.一种沟槽隔离结构，其特征在于，采用权利要求1至9任意一项所述的沟槽刻蚀方法获得目标深度的第二沟槽，在所述第二沟槽中填充隔离材料获得所述沟槽隔离结构。

技术总结本发明提供了一种沟槽刻蚀方法及沟槽隔离结构，所述沟槽刻蚀方法包括如下步骤：提供衬底，在衬底的表面形成氧化物层和氮化物层；在氮化物层的表面涂布光刻胶层并对光刻胶层进行曝光和显影，获得图案化的光刻胶层；采用干法刻蚀工艺在衬底上形成多个第一沟槽，第一沟槽从所述氮化物层的表面延伸至所述衬底中；在所述第一沟槽的部分表面沉积刻蚀抑制剂；采用干法刻蚀工艺刻蚀所述第一沟槽获得第二沟槽，所述第二沟槽的在垂直所述衬底的方向上的深度大于所述第一沟槽的在垂直所述衬底的方向上的深度。本发明的沟槽刻蚀方法适用于深沟槽的制备，可以大幅提升刻蚀的深沟槽的形貌及关键尺寸的可控性，从而大幅度提高对应的半导体产品的良率。技术研发人员：刘聪,董信国受保护的技术使用者：上海积塔半导体有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12