CN115995384A - 沟槽的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种沟槽的制备方法，包括：提供衬底，衬底上形成有硬掩模层；刻蚀硬掩模层以在硬掩模层中形成第一开口和第二开口；在第一开口和第二开口中填充形成第一氧化层；形成图形化的光刻胶层覆盖硬掩模层，且图形化的光刻胶层显露出第一开口内的第一氧化层；执行第一刻蚀工艺，以图形化的光刻胶层为掩模刻蚀去除第一开口内的第一氧化层；以及，去除所述图形化的光刻胶层，执行第二刻蚀工艺，以硬掩模层为掩模刻蚀去除第二开口内的第一氧化层以及部分衬底，以在衬底中形成具有第一深度的第一沟槽和具有第二深度的第二沟槽。本发明能够避免对衬底产生污染，且更易控制形成不同深度的第一沟槽和第二沟槽。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种沟槽的制备方法。
背景技术
在半导体器件的制备工艺中，常需要形成不同深度的沟槽。在目前的制备工艺中，一般先刻蚀衬底形成相同深度的第一沟槽和第二沟槽，然后形成图形化的光刻胶层填充第二沟槽，然后执行刻蚀工艺将第一沟槽底部的衬底以改变第一沟槽的深度，使得第一沟槽和第二沟槽的深度不同，进而去除图形化的光刻胶层。然而，当图形化的光刻胶层填充于第二沟槽时，图形化的光刻胶层会与衬底直接接触，对衬底造成污染；并且利用图形化的光刻胶层作为掩模，对于形成小尺寸的沟槽来说，黄光的窗口会不足，刻蚀负载效应也会很大，不易控制刻蚀进程。
发明内容
本发明的目的在于提供一种沟槽的制备方法，避免对衬底产生污染，且更易控制形成不同深度的第一沟槽和第二沟槽。
为了达到上述目的，本发明提供了一种沟槽的制备方法，包括：
提供衬底，所述衬底上形成有硬掩模层；
刻蚀所述硬掩模层以在所述硬掩模层中形成第一开口和第二开口；
在所述第一开口和所述第二开口中填充形成第一氧化层；
形成图形化的光刻胶层覆盖所述硬掩模层，且所述图形化的光刻胶层显露出所述第一开口内的第一氧化层；
执行第一刻蚀工艺，以所述图形化的光刻胶层为掩模刻蚀去除所述第一开口内的第一氧化层；以及，
去除所述图形化的光刻胶层，执行第二刻蚀工艺，以所述硬掩模层为掩模刻蚀去除所述第二开口内的第一氧化层以及部分所述衬底，以在所述衬底中形成具有第一深度的第一沟槽和具有第二深度的第二沟槽。
可选的，所述衬底和所述硬掩模层之间形成有第二氧化层。
可选的，所述第一氧化层和所述第二氧化层的材质均包括氧化硅。
可选的，以所述图形化的光刻胶层为掩模刻蚀去除所述第一开口内的第一氧化层时，同步刻蚀去除所述第一开口底部的第二氧化层显露出所述衬底。
可选的，所述硬掩模层的材质包括氮化硅。
可选的，所述第一刻蚀工艺的刻蚀气体包括含碳和氟的气体或者含硫和氟的气体。
可选的，所述第二刻蚀工艺的刻蚀气体包括含碳和氟的气体或者含硫和氟的气体。
可选的，在刻蚀去除所述第二开口内的第一氧化层以及部分所述衬底时，所述衬底和所述第一氧化层的刻蚀选择比为1:1。
可选的，所述第一深度和所述第二深度的差值等于所述硬掩模层的厚度。
可选的，采用HDP工艺填充形成所述第一氧化层。
在本发明提供的沟槽的制备方法中，提供衬底，衬底上形成有硬掩模层；刻蚀硬掩模层以在硬掩模层中形成第一开口和第二开口；在第一开口和第二开口中填充形成第一氧化层；形成图形化的光刻胶层覆盖硬掩模层，且图形化的光刻胶层显露出第一开口内的第一氧化层；执行第一刻蚀工艺，以图形化的光刻胶层为掩模刻蚀去除第一开口内的第一氧化层；以及，去除所述图形化的光刻胶层，执行第二刻蚀工艺，以硬掩模层为掩模刻蚀去除第二开口内的第一氧化层以及部分衬底，以在衬底中形成具有第一深度的第一沟槽和具有第二深度的第二沟槽。本发明中在执行第一刻蚀工艺时只需要刻蚀去除第一开口内的第一氧化层，工艺上能够较好的控制刻蚀进程，且执行第二刻蚀工艺形成第一沟槽和第二沟槽时，以硬掩模层作为掩模不利用图形化的光刻胶层，更利于控制形成第一沟槽和第二沟槽，因此本发明的制备方法能够避免对衬底产生污染，且更易控制形成不同深度的第一沟槽和第二沟槽。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的沟槽的制备方法的流程图。
图2为本发明一实施例提供的沟槽的制备方法中提供衬底后的剖面示意图。
图3为本发明一实施例提供的沟槽的制备方法中形成第一开口和第二开口后的剖面示意图。
图4为本发明一实施例提供的沟槽的制备方法中形成第一氧化层后的剖面示意图。
图5为本发明一实施例提供的沟槽的制备方法中形成图形化的光刻胶层后的剖面示意图。
图6为本发明一实施例提供的沟槽的制备方法中执行第一刻蚀工艺后的剖面示意图。
图7为本发明一实施例提供的沟槽的制备方法中去除图形化的光刻胶层后的剖面示意图。
图8为本发明一实施例提供的沟槽的制备方法中执行第二刻蚀工艺后的剖面示意图。
其中，附图标记为：
10-衬底；21-第二氧化层；22-第一氧化层；30-硬掩模层；31-第一开口；32-第二开口；40-图形化的光刻胶层；51-第一沟槽；52-第二沟槽。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
如在本发明中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征，“一端”与“另一端”以及“近端”与“远端”通常是指相对应的两部分，其不仅包括端点，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，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。此外，如在本发明中所使用的，一元件设置于另一元件，通常仅表示两元件之间存在连接、耦合、配合或传动关系，且两元件之间可以是直接的或通过中间元件间接的连接、耦合、配合或传动，而不能理解为指示或暗示两元件之间的空间位置关系，即一元件可以在另一元件的内部、外部、上方、下方或一侧等任意方位，除非内容另外明确指出外。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1为本实施例提供的沟槽的制备方法的流程图。请参考图1，本发明提供了一种沟槽的制备方法，包括：
步骤S1：提供衬底，衬底上形成有硬掩模层；
步骤S2：刻蚀硬掩模层以在硬掩模层中形成第一开口和第二开口；
步骤S3：在第一开口和第二开口中填充形成第一氧化层；
步骤S4：形成图形化的光刻胶层覆盖硬掩模层，且图形化的光刻胶层显露出第一开口内的第一氧化层；
步骤S5：执行第一刻蚀工艺，以图形化的光刻胶层为掩模刻蚀去除第一开口内的第一氧化层；
步骤S6：去除所述图形化的光刻胶层，执行第二刻蚀工艺，以硬掩模层为掩模刻蚀去除第二开口内的第一氧化层以及部分衬底，以在衬底中形成具有第一深度的第一沟槽和具有第二深度的第二沟槽。
图2为本实施例提供的沟槽的制备方法中提供衬底后的剖面示意图。图3为本实施例提供的沟槽的制备方法中形成第一开口和第二开口后的剖面示意图。图4为本实施例提供的沟槽的制备方法中形成第一氧化层后的剖面示意图。图5为本实施例提供的沟槽的制备方法中形成图形化的光刻胶层后的剖面示意图。图6为本实施例提供的沟槽的制备方法中执行第一刻蚀工艺后的剖面示意图。图7为本实施例提供的沟槽的制备方法中去除图形化的光刻胶层后的剖面示意图。图8为本实施例提供的沟槽的制备方法中执行第二刻蚀工艺后的剖面示意图。下面结合图2~8对本实施例提供的沟槽的制备方法进行详细说明。
请参考图2，执行步骤S1：提供衬底10，衬底10的材质优选为硅，还可为包括硅、锗、镓、氮或碳中的一种或多种，在衬底10中可形成有器件结构，在本实施例中器件结构不限于功率器件、存储器件、传感器件。在衬底10上形成有硬掩模层30，硬掩模层30的材质优选为氮化硅；以及，在衬底10和硬掩模层30之间形成有第二氧化层21，第二氧化层21的材质优选为氧化硅；在本实施例中，硬掩模层30和第二氧化层21的厚度不作限定，不过第二氧化层21的厚度较薄，硬掩模层30的厚度与后续形成的第一沟槽和第二沟槽的深度差有关。
请参考图3，执行步骤S2：刻蚀硬掩模层30以在硬掩模层30中形成第一开口31和第二开口32，第一开口31和第二开口32均显露出第二氧化层21的表面。在本实施例中，第一开口31和第二开口32的横向宽度不作限定，第一开口31和第二开口32的横向宽度可相同或不同，示实际情况而定。
请参考图4，执行步骤S3：采用HDP（高密度等离子体化学气相淀积）工艺在第一开口31和第二开口32中填充形成第一氧化层22，且第一氧化层22延伸覆盖硬掩模层30的表面（在图中未示出第一氧化层22延伸覆盖硬掩模层30的表面）；进而，执行研磨工艺研磨去除硬掩模层30的表面的第一氧化层22，保留第一开口31和第二开口32内的第一氧化层22。在本实施例中，优选第一氧化层22和第二氧化层21的材质相同，即第一氧化层22的材质优选为氧化硅。
请参考图5，执行步骤S4：形成图形化的光刻胶层40覆盖硬掩模层30，图形化的光刻胶层40具有第三开口（图中未标示），第三开口的底部显露出第一开口内的第一氧化层22。
请参考图6，执行步骤S5：以图形化的光刻胶层40为掩模，执行第一刻蚀工艺刻蚀去除第一开口31内的第一氧化层。在刻蚀去除第一开口31内的第一氧化层时，同步刻蚀去除第一开口31底部的第二氧化层显露出衬底10的表面。在本实施例中，第一刻蚀工艺的刻蚀气体包括含碳和氟的气体或者含硫和氟的气体，不限于上述气体。在本实施例中，此道刻蚀工艺只需要刻蚀一种材质，不需要较高的刻蚀选择比，易于实现，工艺上能够较好的控制刻蚀进程。
请参考图7和图8，执行步骤S6：先可采用灰化工艺去除图形化的光刻胶层40；进而，以硬掩模层30为掩模，执行第二刻蚀工艺刻蚀去除第二开口32内的第一氧化层以及部分衬底10，部分衬底10具体是第一开口31底部的部分衬底10及第二开口32底部的部分衬底10，以在衬底10中形成具有第一深度d1的第一沟槽51和具有第二深度d2的第二沟槽52。在本实施例中，第二刻蚀工艺的刻蚀气体包括含碳和氟的气体或者含硫和氟的气体，不限于上述气体。在刻蚀去除第二开口32内的第一氧化层以及部分衬底10时，衬底10和第一氧化层22的刻蚀选择比为1:1，如此在执行第二刻蚀工艺时，能够较好的控制衬底10和第一氧化层22的刻蚀量，即满足第一深度d1和第二深度d2的差值约等于硬掩模层30的厚度（第一氧化层22的厚度较薄，可忽略第一氧化层22的厚度），在工艺上更易于控制第一沟槽51和第二沟槽52的深度差，只需要控制硬掩模层30的厚度即可。
综上，在本发明提供的沟槽的制备方法中，提供衬底，衬底上形成有硬掩模层；刻蚀硬掩模层以在硬掩模层中形成第一开口和第二开口；在第一开口和第二开口中填充形成第一氧化层；形成图形化的光刻胶层覆盖硬掩模层，且图形化的光刻胶层显露出第一开口内的第一氧化层；执行第一刻蚀工艺，以图形化的光刻胶层为掩模刻蚀去除第一开口内的第一氧化层；以及，去除所述图形化的光刻胶层，执行第二刻蚀工艺，以硬掩模层为掩模刻蚀去除第二开口内的第一氧化层以及部分衬底，以在衬底中形成具有第一深度的第一沟槽和具有第二深度的第二沟槽。本发明中在执行第一刻蚀工艺时只需要刻蚀去除第一开口内的第一氧化层，工艺上能够较好的控制刻蚀进程，且执行第二刻蚀工艺形成第一沟槽和第二沟槽时，以硬掩模层作为掩模不利用图形化的光刻胶层，更利于控制形成第一沟槽和第二沟槽，因此本发明的制备方法能够避免对衬底产生污染，且更易控制形成不同深度的第一沟槽和第二沟槽。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种沟槽的制备方法，其特征在于，包括：
提供衬底，所述衬底上形成有硬掩模层；
刻蚀所述硬掩模层以在所述硬掩模层中形成第一开口和第二开口；
在所述第一开口和所述第二开口中填充形成第一氧化层；
形成图形化的光刻胶层覆盖所述硬掩模层，且所述图形化的光刻胶层显露出所述第一开口内的第一氧化层；
执行第一刻蚀工艺，以所述图形化的光刻胶层为掩模刻蚀去除所述第一开口内的第一氧化层；以及，
去除所述图形化的光刻胶层，执行第二刻蚀工艺，以所述硬掩模层为掩模刻蚀去除所述第二开口内的第一氧化层以及部分所述衬底，以在所述衬底中形成具有第一深度的第一沟槽和具有第二深度的第二沟槽。
2.如权利要求1所述的沟槽的制备方法，其特征在于，所述衬底和所述硬掩模层之间形成有第二氧化层。
3.如权利要求2所述的沟槽的制备方法，其特征在于，所述第一氧化层和所述第二氧化层的材质均包括氧化硅。
4.如权利要求3所述的沟槽的制备方法，其特征在于，以所述图形化的光刻胶层为掩模刻蚀去除所述第一开口内的第一氧化层时，同步刻蚀去除所述第一开口底部的第二氧化层显露出所述衬底。
5.如权利要求1所述的沟槽的制备方法，其特征在于，所述硬掩模层的材质包括氮化硅。
6.如权利要求1所述的沟槽的制备方法，其特征在于，所述第一刻蚀工艺的刻蚀气体包括含碳和氟的气体或者含硫和氟的气体。
7.如权利要求1所述的沟槽的制备方法，其特征在于，所述第二刻蚀工艺的刻蚀气体包括含碳和氟的气体或者含硫和氟的气体。
8.如权利要求1或7所述的沟槽的制备方法，其特征在于，在刻蚀去除所述第二开口内的第一氧化层以及部分所述衬底时，所述衬底和所述第一氧化层的刻蚀选择比为1:1。
9.如权利要求8所述的沟槽的制备方法，其特征在于，所述第一深度和所述第二深度的差值等于所述硬掩模层的厚度。
10.如权利要求1所述的沟槽的制备方法，其特征在于，采用HDP工艺填充形成所述第一氧化层。
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