深沟槽顶部圆角的形成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及集成电路制造领域，特别是涉及深沟槽顶部圆角的形成工艺方法。
【背景技术】
[0002] 沟槽型IGBT(绝缘栅双极型晶体管）的栅极是通过深沟槽刻蚀，然后多晶硅淀积 而形成的，这种设计有效地提高了沟道密度，但是这种工艺在深沟槽刻蚀完后，深沟槽顶部 会形成90度的直角，因此在这个区域电场强度较强，导致器件因栅极和发射极之间漏电而 失效。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是提供一种深沟槽顶部圆角的形成方法，它可以降低器 件漏电的风险。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明的深沟槽顶部圆角的形成方法，在完成深沟槽刻蚀 后，包括有以下步骤：
[0005] 1)湿法回刻深沟槽硬掩膜，使深沟槽顶部露出部分单晶硅表面；
[0006] 2)单晶硅各向异性刻蚀，使深沟槽顶部露出的单晶硅形成阶梯状的轮廓；
[0007] 3)根据需要形成的顶部圆角的大小，重复步骤1)?2);
[0008] 4)湿法刻蚀，完全去除剩余的深沟槽硬掩膜；
[0009] 5)轻度各向同性刻蚀，将深沟槽顶部阶梯状的轮廓修正为圆角状；
[0010] 6)湿法清洗，完成深沟槽顶部圆角的制作。
[0011] 本发明通过先在深沟槽顶部形成阶梯状的形貌，再利用单晶硅各向同性刻蚀，将 深沟槽顶部开口制作成一个圆角，如此减少了器件中锐角的形貌，降低了深沟槽顶部区域 的电场强度，从而降低了沟槽型IGBT器件发生漏电失效的风险。
【附图说明】
[0012] 图1?图7是本发明实施例的工艺流程示意图。
[0013] 图8是本发明实施例制作的顶部圆角轮廓的深沟槽的正面图。
[0014] 图9是本发明实施例制作的顶部圆角轮廓的深沟槽的倾斜图。
[0015] 图10?图14是在深沟槽顶部形成更大圆角的工艺方法示意图。
[0016] 图中附图标记说明如下：
[0017] 1 :二氧化硅硬掩膜
[0018] 2 :单晶硅衬底
[0019] 3:单晶硅深沟槽
[0020] 4 : 一级台阶顶部轮廓
[0021] 5:顶部圆角
[0022] 6 :二级台阶顶部轮廓
[0023] 7 :三级台阶顶部轮廓
[0024] 8:顶部大圆角
【具体实施方式】
[0025] 为对本发明的技术内容、特点与功效有更具体的了解，现结合附图，详述如下：
[0026] 本实施例的深沟槽顶部圆角的形成方法，具体包括以下工艺步骤：
[0027] 步骤1，在单晶硅衬底2上淀积二氧化硅硬掩膜1，如图1所示。
[0028] 二氧化硅硬掩膜1的厚度为深沟槽刻蚀所需的硬掩膜厚度加上顶部圆角5的半径 再加上轻度各向同性刻蚀量。例如，5?6微米沟槽深度，1KA顶部圆角半径，就需要3KA以 上的二氧化硅厚度。
[0029] 步骤2,二氧化硅硬掩膜1干法刻蚀及去胶，形成单晶硅深沟槽3的图形，如图2所 /_J、i〇
[0030] 这步主要通过光刻以及采用以气体CF4为主的刻蚀条件，形成单晶硅深沟槽3的 图形，然后通过湿法去除光刻胶。
[0031] 步骤3,干法刻蚀，形成垂直的单晶硅深沟槽3,如图3所示。
[0032] 这步干法刻蚀的刻蚀气体主要包括SF6、Cl2、HBr、CF4、02、CHF3等气体。
[0033] 步骤4,湿法回刻二氧化硅硬掩膜1，如图4所示。
[0034] 这步使用缓冲氢氟酸药液浸泡，回刻部分二氧化硅硬掩膜1,使单晶硅深沟槽3顶 部露出部分单晶娃表面。1KA半径的顶部圆角5需要回刻1KA的二氧化娃硬掩膜1。
[0035] 步骤5,单晶硅各向异性刻蚀，把因步骤4的回刻而暴露出来的顶部单晶硅刻出一 个台阶，形成单台阶的阶梯状顶部单晶硅轮廓，如图5所示。
[0036] 这步刻蚀的刻蚀气体以CF4气体为主。刻蚀量要计算精确，以保证单晶硅深沟槽3 底部轮廓不会被破坏。1KA半径的顶部圆角5就刻蚀1KA的单晶硅。
[0037] 步骤6,湿法刻蚀去除二氧化硅硬掩膜1，形成顶部一级台阶，如图6所示。
[0038] 这步主要采用缓冲氢氟酸药液浸泡，把剩余的二氧化硅硬掩膜1全部去除。
[0039] 步骤7,轻度各向同性刻蚀，形成顶部圆角5,如图7所示。
[0040] 这步主要是通过轻度的各向同性刻蚀，把阶梯状的单晶硅顶部轮廓修正成圆角 状。刻蚀气体以CF4、02气体为主。刻蚀量不能大(一般与顶部圆角5的半径一致)，否则会 使阶梯状单晶硅平面区域形成凹陷。
[0041] 步骤8,湿法清洗，通过浓硫酸双氧水和氨水双氧水的浸泡,把有机和无机杂质清 洗干净。
[0042] 最后形成的顶部圆角轮廓的深沟槽的形貌如图8、9所示。
[0043]上述步骤4和步骤5可以根据实际需要循环进行，以得到多台阶的阶梯状顶部 单晶硅轮廓，并最终形成更大的顶部圆角（顶部圆角半径小于1KA的，适用单台阶)。例如图 10?14所示，在一级台阶顶部轮廓4形成后，若重复一次步骤4湿法回刻二氧化硅硬掩膜 1 (图10)和步骤5单晶硅各向异性刻蚀（图11)，经二氧化硅硬掩膜1湿法刻蚀后，就可以 形成二级台阶顶部轮廓6 (图12);若重复两次步骤4和步骤5,经二氧化硅硬掩膜1湿法刻 蚀后，就可以形成三级台阶顶部轮廓7 (图13)。经轻度各向同性刻蚀后，就可以在深沟槽 顶部形成更大的顶部大圆角8 (图14)。
【主权项】
1. 深沟槽顶部圆角的形成方法，其特征在于，在完成深沟槽刻蚀后，包括有w下步骤： 1) 湿法回刻深沟槽硬掩膜，使深沟槽顶部露出部分单晶娃表面； 2) 单晶娃各向异性刻蚀，使深沟槽顶部露出的单晶娃形成阶梯状的轮廓； 3) 根据需要形成的顶部圆角的大小，重复步骤1)?2); 4) 湿法刻蚀，完全去除剩余的深沟槽硬掩膜； 5) 轻度各向同性刻蚀，将深沟槽顶部阶梯状的轮廓修正为圆角状； 6) 湿法清洗，完成深沟槽顶部圆角的制作。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)，所述深沟槽硬掩膜为二氧化娃。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1 )，使用缓冲氨氣酸药液进行湿法回 刻。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)，刻蚀气体主要包括CF4气体。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)，使用缓冲氨氣酸药液进行湿法刻 蚀。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5)，刻蚀气体主要包括CF4、02气体。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5)，刻蚀量与顶部圆角的半径相同。
8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤6)，使用浓硫酸双氧水和氨水双氧水 进行湿法清洗。
【专利摘要】本发明公开了一种深沟槽顶部圆角的形成方法，该方法在完成深沟槽刻蚀后，包括有以下步骤：1）湿法回刻深沟槽硬掩膜，使深沟槽顶部露出部分单晶硅表面；2）单晶硅各向异性刻蚀，使深沟槽顶部露出的单晶硅形成阶梯状的轮廓；3）根据需要形成的顶部圆角的大小，重复步骤1）～2）；4）湿法刻蚀掉剩余的深沟槽硬掩膜；5）轻度各向同性刻蚀，将深沟槽顶部阶梯状的轮廓修正为圆角状；6）湿法清洗，完成深沟槽顶部圆角的制作。本发明通过先在深沟槽顶部形成阶梯状的形貌，再利用单晶硅各向同性刻蚀，将深沟槽顶部开口制作成一个圆角，如此减少了器件中锐角的形貌，降低了深沟槽顶部区域的电场强度和沟槽型IGBT漏电失效的风险。
【IPC分类】H01L21-3065, H01L21-28
【公开号】CN104576340
【申请号】CN201310484873
【发明人】吴智勇, 斯海国
【申请人】上海华虹宏力半导体制造有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月16日