TWI413174B - 一種製作深溝渠的方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種製作深溝渠的方法，特別是關於一種利用內襯層結合選擇性蝕刻製程來製作深溝渠的方法。
於動態隨機存取記憶體中，習知使用兩種不同形式的電容，其中一種稱為深溝渠電容。於形成深溝渠電容的步驟中，通常先會使用乾蝕刻挖出一個淺洞，並在一層二氧化矽的保護下挖出所需的深度，最後在一層氧化鋁的保護下以濕蝕刻擴大深溝渠的表面積。這樣的步驟需要使用兩種不同的蝕刻罩作為保護。
於是需要一種更容易製作深溝渠的方法，又具有足夠的深度與表面積。
本發明提供一種製作深溝渠的方法，其中僅使用一層蝕刻罩即可完成深溝渠的蝕刻，不但大大簡化步驟，同時還可以降低生產成本。本發明製作深溝渠的方法，包含：提供具有底層與頂層之基材；進行第一乾蝕刻，經由蝕刻頂層、底層及基材以形成凹口；選擇性沉積內襯層，其覆蓋頂層、底層與凹口內之部分基材；利用內襯層為蝕刻遮罩進行第二乾蝕刻以蝕刻未被內襯層覆蓋之凹口，使其成為一深溝渠；進行選擇性濕蝕刻，以移除頂層；以及進行後濕蝕刻，以擴大深溝渠。
本發明製作深溝渠的方法，因為利用內襯層結合選擇性蝕刻的特殊效果，僅使用一層蝕刻罩即可完成深溝渠的蝕刻，不但大大簡化蝕刻罩的使用，同時還可以降低生產成本。第1a至第1f圖繪示本發明製作深溝渠方法的一較佳實施例。首先，請參考第1a圖，首先提供基材100，其上通常具有底層110與頂層120。基材100通常包含一半導體材料，例如矽。底層110與頂層120可以依照習知方式預先建立在基材100上。底層110較佳包含有墊氧化層111與氮化矽層112，其厚度可以分別是3nm與150nm。頂層120通常包含一矽玻璃，例如可以使用物理氣相沉積方法形成厚度為2μm之未摻雜矽玻璃。
請參考第1b圖，接下來進行第一乾蝕刻製程，配合微影製程，蝕刻頂層120、底層110及基材100以初步形成凹口130。例如，可以使用NF3
與HBr之混合氣體進行第一乾蝕刻製程，使得凹口130具有約100nm左右之寬度與3μm左右之深度。於進行第一乾蝕刻製程後，頂層120會因為蝕刻程度的不同而多少損失一些厚度。
然後，請參考第1c圖，選擇性沉積一內襯層140，使得內襯層140覆蓋頂層120、底層110以及凹口內之部分基材100，以作為後續蝕刻之遮罩。內襯層140較佳包含一氧化物，例如金屬氧化物，像是氧化鋁。例如，可以使用三甲基鋁/水來形成氧化鋁作為內襯層140的先質，使用原子層沉積方法使得氧化鋁之厚度約為10nm。
請參考第1d圖，繼續利用方才所形成內襯層140作為蝕刻遮罩，進行第二乾蝕刻以向下蝕刻未被內襯層覆蓋之凹口130，增加凹口130的深度而成為深溝渠131。例如，可以使用NF3
、HBr、O2
、SiF4
作為蝕刻劑，使得凹口130之深度增加為約7.4μm左右。於進行乾蝕刻製程後，內襯層140的厚度會因此而降低，較佳者，第二乾蝕刻製程能完全移除作為遮罩的內襯層140。
請參考第1e圖，之後進行一選擇性濕蝕刻，以移除頂層120。例如可以使用氟化物以約60秒的時間來進行此濕蝕刻製程。使用之氟化物較佳為HF氣體，例如使用包含水氣之氟化氫氣體進行此濕蝕刻製程約60秒。
請參考第1f圖，後續再進行一後濕蝕刻，以擴大深溝渠131。例如，可以先使用濃度為31%之過氧化氫混合氨水，再以濃度為49%稀的氫氟酸作為蝕刻劑，最後使用氨水使得深溝渠131之寬度增加為約150nm左右，較佳會形成一瓶狀之側寫。於是完成了本發明深溝渠的製作。
視情況需要，可以進一步移除掉深溝渠131內壁上的內襯層140。例如，可以使用濃度約85%、溫度約為160℃之熱磷酸來剝除深溝渠131內壁上殘餘的內襯層140。
本發明製作深溝渠的方法，因為利用內襯層結合選擇性蝕刻的特殊效果，僅使用一層蝕刻罩即可完成深溝渠的蝕刻製程，不但製作方法更加容易，所得到的深溝渠又具有足夠的深度與表面積，適合臨界尺寸越來越小的半導體製程。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100．．．基材
110．．．底層
111．．．墊氧化層
112．．．氮化矽層
120．．．頂層
130．．．凹口
131．．．深溝渠
140．．．內襯層
第1a至第1f圖繪示本發明製作深溝渠方法的一較佳實施例。
100．．．基材
110．．．底層
131．．．深溝渠
140．．．內襯層
Claims (14)
- 一種製作深溝渠的方法，包含：提供一基材，該基材上具有一底層以及一頂層；進行一第一乾蝕刻，蝕刻該頂層、該底層及該基材，以形成一凹口；選擇性沉積一內襯層，其覆蓋該頂層、該底層以及該凹口內之部分之該基材；進行一第二乾蝕刻，利用該內襯層為蝕刻遮罩，蝕刻未被該內襯層覆蓋之該凹口，使其成為一深溝渠；以及在選擇性沉積該內襯層後進行一單次後濕蝕刻，以擴大該深溝渠，其中在該後濕蝕刻前該深溝渠具有均勻之寬度。
- 如請求項1製作深溝渠的方法，其中該基材包含一半導體材料。
- 如請求項1製作深溝渠的方法，其中該底層包含一氮化矽層與一墊氧化物層。
- 如請求項1製作深溝渠的方法，其中該頂層包含一未摻雜矽玻璃。
- 如請求項1製作深溝渠的方法，其中該頂層之厚度約為2μm。
- 如請求項1製作深溝渠的方法，其中使用NF3 與HBr以進行該 第一乾蝕刻。
- 如請求項1製作深溝渠的方法，其中該凹口之寬度約為100nm。
- 如請求項1製作深溝渠的方法，其中該內襯層之厚度約為10nm。
- 如請求項1製作深溝渠的方法，其中該內襯層包含一氧化物。
- 如請求項9製作深溝渠的方法，其中該氧化物係氧化鋁。
- 如請求項1製作深溝渠的方法，其中該第二乾蝕刻包含NF3 +HBr+O2 +SiF4 。
- 如請求項1製作深溝渠的方法，其中該深溝渠之深度約為7.4μm。
- 如請求項1製作深溝渠的方法，其中該後濕蝕刻包含使用過氧化氫、氨水與氫氟酸。
- 如請求項1製作深溝渠的方法，其中使用一原子層沉積方法來沉積該內襯層。
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