刻蚀方法

摘要

本申请公开了一种刻蚀方法，包括：提供一衬底，衬底上包括至少一个单元区域，每个单元区域中形成有两个沟槽，每个单元区域内的两个沟槽之间的衬底上形成有栅氧；在衬底上形成多晶硅层，多晶硅层填充沟槽后形成DTI结构；通过光刻工艺在多晶硅层的目标区域覆盖光阻；在ICP设备中进行刻蚀，去除除目标区域以外其它区域的多晶硅层，在进行刻蚀的过程中，通过调节刻蚀参数使多晶硅层和其两侧的DTI结构的连接处的刻蚀形貌为弧形且没有锐角；去除光阻。本申请通过在对连接DTI结构的多晶硅层进行刻蚀的过程中，通过调节刻蚀参数使多晶硅层和其两侧的DTI结构的连接处的刻蚀形貌为弧形且没有锐角，从而提高了器件的稳定性和制造良率。

权利要求

1.一种刻蚀方法，其特征在于，所述方法应用于功率器件的制造过程中，所述方法包括：提供一衬底，所述衬底上包括至少一个单元区域，每个所述单元区域中形成有两个沟槽，每个所述单元区域内的两个沟槽之间的衬底上形成有栅氧；

在所述衬底上形成多晶硅层，所述多晶硅层填充所述沟槽后形成DTI结构；

通过光刻工艺在所述多晶硅层的目标区域覆盖光阻，所述目标区域位于所述栅氧上方；

在ICP设备中进行刻蚀，去除除所述目标区域以外其它区域的多晶硅层，剩余的多晶硅层的两端分别与其两侧的DTI结构连接，在进行刻蚀的过程中，通过调节刻蚀参数使所述多晶硅层和其两侧的DTI结构的连接处的刻蚀形貌为弧形且没有锐角；

去除所述光阻。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述刻蚀参数包括刻蚀气压、源功率、偏置电压、反应气体以及反应气体流量中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述偏置电压为0W至50W。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述反应气体包括六氟化硫和/或氧气。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述反应气体包括六氟化硫和氧气，所述六氟化硫的流量为30SCCM至50SCCM。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述氧气的流量为3SCCM至10SCCM。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述刻蚀气压为10mTorr至50mTorr。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述源功率为400W至1000W。

9.根据权利要求1至8任一所述的方法，其特征在于，所述栅氧为台阶型栅氧或LOCOS。

10.根据权利要求1至8任一所述的方法，其特征在于，所述功率器件为IGBT器件。

说明书

刻蚀方法

技术领域

[0001] 本申请涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种应用于功率器件制造过程中的刻蚀方法。

背景技术

[0002] 参考图1，其示出了相关技术中提供的功率器件的剖面图。如图1所示，衬底110中形成有深槽隔离(deep trench isolation，DTI)结构120，衬底110上，DTI结构120之间形成有栅氧130，栅氧130上形成有多晶硅层140，多晶硅层140将DTI结构120连接在一起，多晶硅层140上形成有层间介质(inter layer dielectric，ILD)层150。

[0003] 如图1所示，相关技术中提供的功率器件，其多晶硅层140与DTI结构120的连接处(如图1中虚线所示)形成的倒角α的角度较小，从而导致ILD层150在该连接处由于倒角α的角度较小，应力较大容易产生裂痕151，降低了器件的稳定性和制造良率。

发明内容

[0004] 本申请提供了一种刻蚀方法，应用该刻蚀方法的功率器件的制造工艺可以解决相关技术中提供的功率器件的制造工艺由于会产生裂痕所导致的器件稳定性和良率较差的问题。

[0005] 一方面，本申请实施例提供了一种刻蚀方法，其特征在于，所述方法应用于功率器件的制造过程中，所述方法包括：

[0006] 提供一衬底，所述衬底上包括至少一个单元区域，每个所述单元区域中形成有两个沟槽，每个所述单元区域内的两个沟槽之间的衬底上形成有栅氧；

[0007] 在所述衬底上形成多晶硅层，所述多晶硅层填充所述沟槽后形成DTI结构；

[0008] 通过光刻工艺在所述多晶硅层的目标区域覆盖光阻，所述目标区域位于所述栅氧上方；

[0009] 在电感耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma，ICP)设备中进行刻蚀，去除除所述目标区域以外其它区域的多晶硅层，剩余的多晶硅层的两端分别与其两侧的DTI结构连接，在进行刻蚀的过程中，通过调节刻蚀参数使所述多晶硅层和其两侧的DTI结构的连接处的刻蚀形貌为弧形且没有锐角；

[0010] 去除所述光阻。

[0011] 可选的，所述刻蚀参数包括刻蚀气压、源功率(source power)、偏置电压(bias power)、反应气体以及反应气体流量中的至少一种。

[0012] 可选的，所述偏置电压为0瓦(W)至50W。

[0013] 可选的，所述反应气体包括六氟化硫(SF6)和/或氧气(O2)。

[0014] 可选的，所述反应气体包括六氟化硫和氧气，所述六氟化硫的流量为30标准状态毫升/分(standard cubic centimeter per minute，SCCM)至50SCCM。

[0015] 可选的，所述氧气的流量为3SCCM至10SCCM。

[0016] 可选的，所述刻蚀气压为10毫托(mTorr)至50mTorr。

[0017] 可选的，所述源功率为400W至1000W。

[0018] 可选的，所述栅氧为台阶型栅氧或硅局部氧化物(local oxidation of silicon，LOCOS)。

[0019] 可选的，所述功率器件为绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)器件。

[0020] 本申请技术方案，至少包括如下优点：

[0021] 通过在功率器件的制造过程中，在对连接DTI结构的多晶硅层进行刻蚀的过程中，通过调节刻蚀参数使多晶硅层和其两侧的DTI结构的连接处的刻蚀形貌为弧形且没有锐角，从而在后续的制造工序中形成的ILD层在多晶硅层与DTI结构的连接处的应力较小，难以产生裂痕，进而提高了器件的稳定性和制造良率。

附图说明

[0022] 为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0023] 图1是相关技术中提供的功率器件的剖面图；

[0024] 图2是本申请一个示例性实施例提供的刻蚀方法的流程图；

[0025] 图3至图5是本申请一个示例性实施例提供的刻蚀方法的示意图。

具体实施方式

[0026] 下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

[0027] 在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0028] 在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

[0029] 此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

[0030] 参考图2，其示出了本申请一个示例性实施例提供的刻蚀方法的流程图。该方法可应用于功率器件的制造过程中，该功率器件可以是IGBT器件，该方法包括：

[0031] 步骤201，提供一衬底，该衬底上包括至少一个单元区域，每个单元区域中形成有两个沟槽，每个单元区域内的两个沟槽之间的衬底上形成有栅氧。

[0032] 其中，衬底可以是硅晶圆，在硅晶圆上包括至少一个单元区域，每个单元区域为形成功率器件的区域。

[0033] 步骤202，在衬底上形成多晶硅层，多晶硅层填充沟槽后形成DTI结构。

[0034] 示例性的，可通过化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)在衬底上沉积形成多晶硅层。

[0035] 步骤203，通过光刻工艺在多晶硅层的目标区域覆盖光阻，该目标区域位于栅氧上方。

[0036] 参考图3，其示出了本申请一个示例性实施例提供的刻蚀方法中通过光刻工艺在多晶硅层上覆盖光阻的剖面图。

[0037] 如图3所示，该剖面图为一个单元区域的示意图，衬底310中形成有两个DTI结构320，DTI结构320之间形成有栅氧330，衬底310和栅氧330上形成有多晶硅层340，可通过光刻工艺在栅氧330上方的多晶硅层340上覆盖光阻301。其中，栅氧330可以是台阶型栅氧或LOCOS。

[0038] 当栅氧330为台阶型栅氧时，其包括底部台阶和顶部台阶，其制备过程包括但不限于：在衬底310上通过炉管氧化工艺生成氧化层(其包括氧化硅和/或二氧化硅)；在氧化层上通过化学气相沉积CVD工艺形成介质层(其包括氧化硅和/或二氧化硅)；在介质层上通过CVD工艺沉积形成硬掩模层(其可以是氮化硅SiN层)；通过光刻工艺对硬掩模层进行刻蚀，使介质层上栅氧330的底部台阶对应的区域暴露；通过湿法刻蚀对该区域进行刻蚀；刻蚀去除硬掩模层从而形成台阶型栅氧330。

[0039] 当栅氧330为LOCOS时，可通过LOCOS工艺形成。

[0040] 示例性的，步骤201之前，在形成栅氧330之后，还包括：通过光刻工艺对衬底310上DTI结构320对应的区域进行刻蚀，形成DTI结构320对应的沟槽。

[0041] 步骤204，在ICP设备中进行刻蚀，去除除目标区域以外其它区域的多晶硅层，剩余的多晶硅层的两端分别与其两侧的DTI结构连接，在进行刻蚀的过程中，通过调节刻蚀参数使多晶硅层和其两侧的DTI结构的连接处的刻蚀形貌为弧形且没有锐角。

[0042] 参考图4，其示出了本申请一个示例性实施例提供的刻蚀方法中对多晶硅层进行刻蚀后的剖面示意图。如图4所示，刻蚀后剩余的多晶硅层340的两端分别与其两侧的DTI结构320连接，该连接处(如图4中虚线所示)的刻蚀形貌为弧形且没有锐角。

[0043] 可选的，步骤204中，刻蚀参数包括刻蚀气压、源功率、偏置电压、反应气体以及反应气体流量中的至少一种。

[0044] 其中，偏置电压可以为0W至50W(例如，可以0W)。

[0045] 其中，反应气体可以包括六氟化硫和/或氧气。

[0046] 若反应气体包括六氟化硫和氧气，六氟化硫的流量为30SCCM至50SCCM；氧气的流量为3SCCM至10SCCM。

[0047] 其中，刻蚀气压可以为10mT至50mT。

[0048] 其中，源功率可以为400W至1000W。

[0049] 步骤205，去除光阻。

[0050] 参考图5，其示出了本申请一个示例性实施例提供的刻蚀方法中去除光阻后的剖面示意图。示例性的，可通过灰化工艺或者化学药剂清除光阻301。

[0051] 综上所述，本申请实施例中，通过在功率器件的制造过程中，在对连接DTI结构的多晶硅层进行刻蚀的过程中，通过调节刻蚀参数使多晶硅层和其两侧的DTI结构的连接处的刻蚀形貌为弧形且没有锐角，从而在后续的制造工序中形成的ILD层在多晶硅层与DTI结构的连接处的应力较小，难以产生裂痕，进而提高了器件的稳定性和制造良率。

[0052] 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请创造的保护范围之中。