CN102664148B - 湿法腐蚀NiCrSi膜的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种湿法腐蚀NiCrSi膜的方法。本发明方法由于采用了单独用水枪近距离对硅片双面冲洗的步骤，有效解决了现有常规腐蚀方法中其硅片表面硫酸铈难以去除的问题；由于湿法腐蚀NiCrSi后生成物硫酸铈不溶于水，不适合常规腐蚀方法的一次腐蚀多个硅片，只能适合本发明的单片逐一腐蚀，因此本发明方法在原材料成本控制上优于常规腐蚀方法。本发明方法通过采用固定支架的培养皿，有效解决了常规方法的操作不便问题；通过采用单独放置硅片的带提手的工夹具，有效解决了常规腐蚀方法的过腐蚀问题。本发明方法在腐蚀NiCrSi膜后，硅片表面由硫酸铈造成的点子缺陷小于20个/视场，其加工的表面镜检合格率能达90%以上。

Description

湿法腐蚀NiCrSi膜的方法

技术领域

本发明涉及一种湿法腐蚀的方法，特别涉及一种湿法腐蚀NiCrSi膜的方法，它适用于半导体制造工艺技术领域。

背景技术

集成电路半导体工艺中图形转移是指在硅片表面形成光刻胶图形后，通过刻蚀工艺将该图形转移到光刻胶下边的层上。湿法腐蚀工艺是刻蚀工艺中的一种，指的是硅片浸没于一种化学溶剂中，该溶剂与暴露的膜反应，形成可溶解的副产品。

目前通用的湿法腐蚀NiCrSi膜的方法是将腐蚀液按照一定的比例直接倒入清洗腐蚀***的腐蚀液盛装槽里，把带腐蚀窗口的硅片放入有提手的四氟花篮中，将四氟花篮放入腐蚀液盛装槽里，利用设备自身配有的精确温度和时间控制器、循环泵均匀搅拌装置、机械手抖动装置来进行腐蚀，腐蚀完后在有清洗控制器的冲水槽里进行冲洗、甩干。

采用此种一次腐蚀多个硅片的方法，由于腐蚀后的生成物硫酸铈呈颗粒状且不溶于水，只依靠清洗腐蚀***的冲水槽，硫酸铈不容易离开硅片表面，而造成硅片表面发雾，用显微镜观察硅片微观，整个硅片9个视场点子严重超标，均大于20个/视场，如图7所示，因此严重影响表面镜检合格率，合格率不到40%。

发明内容

为解决现有湿法腐蚀NiCrSi膜后，其硅片表面点子缺陷严重超标的问题，本发明提出一种湿法腐蚀NiCrSi膜的方法。

为达到上述目的，本发明提供一种湿法腐蚀NiCrSi膜的方法，包括步骤：

1）制备带NiCrSi膜腐蚀窗口的硅片；

2）配制腐蚀液；

3)对所述腐蚀窗口上的NiCrSi膜进行腐蚀；

4)对腐蚀后的硅片进行正反面的水枪近距离冲水处理，再在常规冲水槽中进行远距离冲水处理；

5)对腐蚀后的硅片用发烟硝酸进行清洗处理。

所述制备NiCrSi膜腐蚀窗口的硅片的步骤为：

1)通过常规半导体金属化前的工艺，在单晶硅抛光片上形成常规金属化前的产品结构；

2）采用常规金属化工艺，淀积一层NiCrSi膜，厚度为20nm-30nm；

3）进行常规光刻工艺，涂胶，曝光，显影，形成光刻胶作掩蔽层，没有光刻胶的NiCrSi膜作腐蚀窗口的硅片。

所述腐蚀液的配制步骤为：

1）结晶硫酸高铈25g倒入玻璃瓶中，并向所述玻璃瓶中倒入250ml去离子水；

2）腐蚀槽中装占腐蚀槽体积2/3的水，加热；

3）玻璃瓶放入所述腐蚀槽中，不断用玻璃棒搅拌，直至形成桔黄色的结晶硫酸高铈饱和溶液；

4）再将25ml硝酸加入玻璃瓶中，不断用玻璃棒搅拌，直至形成橙红色的溶液；

5）从腐蚀槽中取出玻璃瓶，常温静置、冷却5分钟以上，形成透明的腐蚀液。

所述对所述腐蚀窗口上的NiCrSi膜进行腐蚀的步骤为：

1）腐蚀槽中装占腐蚀槽体积2/3的水；

2）在腐蚀槽中放置带固定支架的培养皿，并将带固定手柄和支架的工夹具放入培养皿中，向培养皿中加入占培养皿体积1/2的所述腐蚀液；

3）开启腐蚀槽的温度加热器；当温度稳定在50度后，将所述带NiCrSi膜腐蚀窗口的硅片放在所述工夹具的支架上；

4）人工上下抖动所述工夹具的手柄，腐蚀到由NiCrSi的颜色完全呈现氧化层的颜色后，再静置5～10秒后，提起所述工夹具的手柄，使所述带腐蚀窗口的硅片露出培养皿中的液面，再用镊子夹出所述带腐蚀窗口的硅片。

所述培养皿的支架高度15cm，所述培养皿的长、宽、高为12×12×3cm。

所述工夹具的长、宽、高为11×11×0.5cm，工夹具的手柄位于工夹具任意一角，手柄的长、宽为8×1.5cm，工夹具的支架的一端位于工夹具任意三边的中心位置，工夹具的另一端距所述中心位置的距离为2.5cm。

所述对腐蚀后的硅片进行正反面的水枪近距离冲水处理，再在常规冲水槽中进行远距离冲水处理的步骤为：

1）右手拿镊子夹住硅片，左手及时拿与常规冲水槽压力相当的水枪近距离冲洗硅片正反面各5次；

2）再将所述硅片放入四氟花蓝中，并放入清洗腐蚀***中的冲水槽进行常规的冲水处理。

所述对腐蚀后的硅片用发烟硝酸进行清洗处理的步骤为：

1）将腐蚀后的硅片置于石英花篮中，石英花篮置于石英杯中，发烟硝酸倒入石英杯中并淹没硅片，室温静止10分钟；

2）石英花篮取出，放入另一干净且装满水的石英杯中，将石英花篮取出，把石英杯中的水倒掉，再将石英花篮放入石英杯中，重新装满水，如此循环10次；

3）用镊子将所述硅片夹入四氟花篮中，放入清洗腐蚀***中的冲水槽进行冲水甩干处理。

有益效果：

本发明方法与现有常规的湿法腐蚀方法相比，具有以下特点：

1.本发明方法由于在腐蚀完成后增加了单独用水枪近距离对硅片双面冲洗的步骤，有效解决了现有常规腐蚀方法中硅片腐蚀完成后其表面硫酸铈难以去除的问题。常规腐蚀方法腐蚀后的硫酸铈呈颗粒状，在随后的发烟硝酸腐蚀清洗过程也不能被去除，而本发明方法腐蚀后的硫酸铈虽然也呈颗粒状，但在随后的发烟硝酸清洗处理中基本能被去除。

2.因为湿法腐蚀NiCrSi后生成物硫酸铈特殊，不溶于水，所以不适合常规的一次腐蚀多个硅片，只能适合单片逐一腐蚀。本发明方法所使用的原材料的量大大低于常规方法使用的原材料的量，因此本发明方法在原材料成本控制上优于常规腐蚀方法。

3.本发明方法通过采用固定支架的培养皿，有效解决了常规方法中由于培养皿可移动而导致的操作不便问题；同时，通过采用单独放置硅片的带提手的工夹具，有效解决了常规腐蚀方法中硅片直接放置于培养皿中而导致腐蚀干净后不能立即将硅片取出造成的过腐蚀问题。常规腐蚀方法造成的CD线宽涨缩大于行业标准0.15，有时甚至达0.3，而本发明能保证CD线宽不超标，小于0.15。

4.本发明方法采用的腐蚀液通过水浴加热的方式，有效解决了常规腐蚀方法中腐蚀液中的硫酸高铈结晶体不易完全溶解的问题。常规腐蚀方法需要等待3小时后才能使用腐蚀液，而本发明只需30分钟后，就能使用腐蚀液。

本发明方法在腐蚀NiCrSi膜后，其硅片表面在聚光灯下检查时表面光亮，显微镜下9个视场均无点子超标，小于20个/视场，比常规的NiCrSi膜腐蚀方法的表面点子缺陷合格率提高50%。本发明方法操作方便，通过解决腐蚀过程中硅片表面点子缺陷严重超标的问题，大幅提高了表面镜检合格率，能达90%以上，而常规腐蚀方法的成品合格率一般低于40%。

附图说明

图1是本发明的湿法腐蚀NiCrSi膜的工艺流程图；

图2是本发明带固定支架/培养皿的主视剖面图；

图3是本发明带固定支架/培养皿的左视剖面图；

图4是本发明带固定支架/培养皿的俯视图；

图5是本发明带固定支架/培养皿的整体结构示意图;

图6是本发明带固定手柄/支架用于放置硅片的工夹具的整体结构示意图；

图7是按常规的NiCrSi膜腐蚀方法腐蚀后的硅片表面在显微镜暗场的俯视图；

图8是按本发明的NiCrSi膜腐蚀方法腐蚀后的硅片表面在显微镜暗场的俯视图。

具体实施方式

下面结合具体实施的NiCrSi湿法腐蚀工艺，对本发明作进一步的详细说明。

本发明的湿法腐蚀NiCrSi膜的工艺流程如图1所示。本发明的湿法腐蚀NiCrSi的方法步骤如下：

一、制备带NiCrSi膜腐蚀窗口的硅片。

1)通过常规半导体金属化前的工艺，在单晶硅抛光片上形成常规金属化前的产品结构；

2）采用常规金属化工艺，淀积一层NiCrSi膜，厚度为20nm-30nm；

3）进行常规光刻工艺，涂胶，曝光，显影，形成光刻胶作掩蔽层，没有光刻胶的NiCrSi膜作腐蚀窗口的硅片。

二、配制NiCrSi腐蚀液。

1）结晶硫酸高铈25g倒入玻璃瓶中，并向所述玻璃瓶中倒入250ml去离子水；

2）腐蚀槽中装占腐蚀槽体积2/3的水，加热；

3）玻璃瓶放入所述腐蚀槽中，不断用玻璃棒搅拌，直至形成桔黄色的结晶硫酸高铈饱和溶液；

4）再将25ml硝酸加入玻璃瓶中，不断用玻璃棒搅拌，直至形成橙红色的溶液；

5）从腐蚀槽中取出玻璃瓶，常温静置、冷却5分钟以上，形成透明的腐蚀液。

三、对所述腐蚀窗口上的NiCrSi膜进行腐蚀。

1）腐蚀槽中装占腐蚀槽体积2/3的水；

2）在腐蚀槽中放置带固定支架的培养皿，并将带固定手柄和支架的工夹具放入培养皿中，向培养皿中加入占培养皿体积1/2的所述腐蚀液；

4）开启腐蚀槽的温度加热器；当温度稳定在50度后，将所述带NiCrSi膜腐蚀窗口的硅片放在所述工夹具的支架上；

4）人工上下抖动所述工夹具的手柄，腐蚀到由NiCrSi的颜色完全呈现氧化层的颜色后，再静置5～10秒后，提起所述工夹具的手柄，使所述带腐蚀窗口的硅片露出培养皿中的液面，再用镊子夹出所述带腐蚀窗口的硅片。

四、对腐蚀后的硅片进行正反面的水枪近距离冲水处理，再在常规冲水槽中进行远距离冲水处理。

1）右手拿镊子夹住硅片，左手及时拿与常规冲水槽压力相当的水枪近距离冲洗硅片正反面各5次；

2）再将所述硅片放入四氟花蓝中，并放入清洗腐蚀***中的冲水槽进行常规的冲水处理。

五、对腐蚀后的硅片表面用发烟硝酸进行清洗处理：

1）将腐蚀后的硅片置于石英花篮中，石英花篮置于石英杯中，发烟硝酸倒入石英杯中并淹没硅片，室温静止10分钟；

2）石英花篮取出，放入另一干净且装满水的石英杯中，将石英花篮取出，把石英杯中的水倒掉，再将石英花篮放入石英杯中，重新装满水，如此循环10次；

3）用镊子将所述硅片夹入四氟花篮中，放入清洗腐蚀***中的冲水槽进行冲水甩干处理。

本发明带固定支架/培养皿的主视、左视剖面图及俯视图分别如图2、3、4所示，本发明带固定支架/培养皿的整体结构示意图如图5所示，本发明带固定手柄/支架用于放置硅片的工夹具的整体结构示意图如图6所示。

在图5中，所述培养皿的支架高度15cm，所述培养皿的长、宽、高为12×12×3cm。

在图6中，所述工夹具的长、宽、高为为11×11×0.5cm，工夹具的手柄位于工夹具任意一角，手柄的长、宽为8×1.5cm，工夹具的支架的一端位于工夹具任意三边的中心位置，工夹具的另一端距所述中心位置的距离为2.5cm。

通过采用固定支架的培养皿，有效解决了常规方法中由于培养皿可移动而导致的操作不便问题；同时，通过采用单独放置硅片的带提手的工夹具，有效解决了常规腐蚀方法中硅片直接放置于培养皿中而导致腐蚀干净后不能立即将硅片取出造成的过腐蚀问题。常规腐蚀方法造成的CD线宽涨缩大于行业标准0.15，有时甚至达0.3，而本发明能保证CD线宽不超标，小于0.15。

按常规的NiCrSi膜腐蚀方法腐蚀后的硅片表面在显微镜暗场的俯视图如图7所示；按本发明的NiCrSi膜腐蚀方法腐蚀后的硅片表面在显微镜暗场的俯视图如图8所示。通过图7可以看出，硅片表面点子严重超标，大于20个/视场；通过图8可以看出，硅片表面几乎无点子。现在可以总结出本发明的方法可以解决现有湿法腐蚀NiCrSi膜后，其硅片表面由硫酸铈造成的点子缺陷严重超标的工艺问题。

Claims (6)

1.一种湿法腐蚀NiCrSi膜的方法，包括以下几个步骤：

1）制备带NiCrSi膜腐蚀窗口的硅片；

2）配制腐蚀液，所述腐蚀液的配制步骤为：

结晶硫酸高铈25g倒入玻璃瓶中，并向所述玻璃瓶中倒入250ml去离子水；

腐蚀槽中装占腐蚀槽体积2/3的水，加热；

玻璃瓶放入所述腐蚀槽中，不断用玻璃棒搅拌，直至形成桔黄色的结晶硫酸高铈饱和溶液；

再将25ml硝酸加入玻璃瓶中，不断用玻璃棒搅拌，直至形成橙红色的溶液；

从腐蚀槽中取出玻璃瓶，常温静置、冷却5分钟以上，形成透明的腐蚀液；

3)对所述腐蚀窗口上的NiCrSi膜进行腐蚀；

4)对腐蚀后的硅片进行正反面的水枪近距离冲水处理，再在常规冲水槽中进行远距离冲水处理：右手拿镊子夹住硅片，左手及时拿与常规冲水槽压力相当的水枪近距离冲洗硅片正反面各5次；再将所述硅片放入四氟花蓝中，并放入清洗腐蚀***中的冲水槽进行常规的冲水处理；

5)对腐蚀后的硅片用发烟硝酸进行清洗处理。

2.根据权利要求1所述的湿法腐蚀NiCrSi膜的方法，其特征在于：所述制备NiCrSi膜腐蚀窗口的硅片的步骤为：

1)通过常规半导体金属化前的工艺，在单晶硅抛光片上形成常规金属化前的产品结构；

2）采用常规金属化工艺，淀积一层NiCrSi膜，厚度为20nm-30nm；

3）进行常规光刻工艺，涂胶，曝光，显影，形成光刻胶作掩蔽层，没有光刻胶的NiCrSi膜作腐蚀窗口的硅片。

3.根据权利要求1所述的湿法腐蚀NiCrSi膜的方法，其特征在于：所述对所述腐蚀窗口上的NiCrSi膜进行腐蚀的步骤为：

1）腐蚀槽中装占腐蚀槽体积2/3的水；

2）在腐蚀槽中放置带固定支架的培养皿，并将带固定手柄和支架的工夹具放入培养皿中，向培养皿中加入占培养皿体积1/2的所述腐蚀液；

3）开启腐蚀槽的温度加热器；当温度稳定在50度后，将所述带NiCrSi膜腐蚀窗口的硅

片放在所述工夹具的支架上；

4）人工上下抖动所述工夹具的手柄，腐蚀到由NiCrSi的颜色完全呈现氧化层的颜色后，再静置5～10秒后，提起所述工夹具的手柄，使所述带腐蚀窗口的硅片露出培养皿中的液面，再用镊子夹出所述带腐蚀窗口的硅片。

4.根据权利要求3所述的湿法腐蚀NiCrSi膜的方法，其特征在于：所述培养皿的支架高度15cm，所述培养皿的长、宽、高为12×12×3cm。

5.根据权利要求3所述的湿法腐蚀NiCrSi膜的方法，其特征在于：所述工夹具的长、宽、高为11×11×0.5cm，工夹具的手柄位于工夹具任意一角，手柄的长、宽为8×1.5cm，工夹具的支架的一端位于工夹具任意三边的中心位置，工夹具的另一端距所述中心位置的距离为2.5cm。

6.根据权利要求1所述的湿法腐蚀NiCrSi膜的方法，其特征在于：所述对腐蚀后的硅片用发烟硝酸进行清洗处理的步骤为：

1）将腐蚀后的硅片置于石英花篮中，石英花篮置于石英杯中，发烟硝酸倒入石英杯中并淹没硅片，室温静止10分钟；

2）石英花篮取出，放入另一干净且装满水的石英杯中，将石英花篮取出，把石英杯中的水倒掉，再将石英花篮放入石英杯中，重新装满水，如此循环10次；

3）用镊子将所述硅片夹入四氟花篮中，放入清洗腐蚀***中的冲水槽进行冲水甩干处理。

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