CN104241115A - 减少深沟槽硅蚀刻针状缺陷的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种减少深沟槽硅蚀刻针状缺陷的处理方法，包括：1）在硅衬底的外延层上，生长氧化膜作为掩膜层，以光阻作为阻挡层，氧化膜蚀刻打开到硅衬底；2）以含H2SO4和H2O2的去光阻溶液以及60～70℃的一号标准液清洗硅表面，形成深沟槽的预定开口区域；3）进行氧化处理，形成牺牲氧化层后，去除牺牲氧化层；4）进行深沟槽硅刻蚀；5）去除作为掩膜层的氧化膜。本发明可减少深沟槽硅蚀刻过程中针状缺陷产生，以提高产品的良率和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种改善硅蚀刻针状缺陷的方法，特别是涉及一种减少深沟槽硅蚀刻针状缺陷的处理方法。
背景技术
深沟槽蚀刻为了控制合适的深度，需要用一定厚度的氧化膜作硬掩膜（Hard mask）阻挡，而打开硬掩膜需要用光阻做阻挡层，在去光阻的工序后特别是在深沟槽蚀刻前的清洗步骤中，若清洗方法不当或表面处理不够，在深沟槽蚀刻后很容易形成针状缺陷（如图1-4所示）。
因此，在深沟槽硅蚀刻时，单晶硅蚀刻前若没有合适的清洗步骤，在蚀刻后很容易发现受前层影响而导致的残留，从而会导致针状缺陷的产生，因而，如何减少该缺陷是深沟槽硅蚀刻工艺的一个难题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种减少深沟槽硅蚀刻针状缺陷的处理方法。通过该方法，可减少深沟槽硅蚀刻过程中针状缺陷产生，以提高产品的良率和可靠性。
为解决上述技术问题，本发明的减少深沟槽硅蚀刻针状缺陷的处理方法，包括步骤：
1）在硅衬底的外延层上，生长氧化膜作为掩膜层，以光阻（光刻胶）作为阻挡层，氧化膜蚀刻打开到硅衬底；
2）以含H2SO4和H2O2的去光阻溶液以及60～70℃的一号标准液清洗硅表面，形成深沟槽的预定开口区域；
3）进行氧化处理，形成牺牲氧化层后，去除牺牲氧化层；
4）进行深沟槽硅刻蚀；
5）去除作为掩膜层的氧化膜。
所述步骤1）中，生长氧化膜的生长方法为热氧或化学气相沉淀的方法。
所述步骤2）中，含H2SO4和H2O2的去光阻溶液中的H2SO4：H2O2的体积比一般为5：1，其中，H2SO4采用质量分数为49%的H2SO4；
一号标准液由NH4OH、H2O2和H2O所组成，其中，NH4OH的体积比范围为1/25～1/7，H2O2的体积比范围为1/7～4/25，其余为H2O。
所述步骤3）中，氧化处理的温度高于800℃，牺牲氧化层的厚度大于300埃；去除牺牲氧化层的方法，包括：采用湿法药液去除牺牲氧化层；其中，湿法药液，包括：常规的湿法药液，如稀释的HF或BOE（Buffer of Etchant）药液等。
所述步骤4）中，深沟槽的深度大于10μm。
所述步骤5）中，去除的方法包括：采用湿法药液去除；其中，湿法药液，包括：常规的湿法药液，如稀释的HF或BOE药液等。
本发明在深沟槽蚀刻前，增加HAPM的清洗并对表面进行氧化处理（即单晶深沟槽硅蚀刻前清洗条件的优化、表面粗糙度处理）后，可以去除氧化膜蚀刻中的聚合物，同时修复表面的粗糙度后，硅蚀刻中产生的聚合物就不容易在表面聚集，从而减少了针状缺陷的产生。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是现有工艺流程图；
图2是现有工艺所产生的针状缺陷的光学显微镜图；
图3是现有工艺所产生的针状缺陷的SEM（扫描电子显微镜）图；
图4是现有工艺所产生的针状缺陷的EDX（能量色散X射线光谱）图；
图5是本发明的流程示意图；
图6是本发明的流程结构示意图；其中，1为衬底，2为外延层，3为光阻，4为氧化膜，5为牺牲氧化层有效处理位置,A为牺牲氧化处理完之后,B为深沟槽蚀刻之后；
图7是本发明增加HAPM后，从而减少针状缺陷在晶圆的分布图对比图；
图8是粗糙度差的处理更容易产生针状缺陷在晶圆的分布图；其中，试验一为表面粗糙度小的晶圆；试验二为表面粗糙度比较大的晶圆；
图9是按照本发明进行牺牲氧化处理粗糙度表面后的缺陷在晶圆的分布图。
具体实施方式
本发明的减少深沟槽硅蚀刻针状缺陷的处理方法（如图5-6所示），包括步骤：
1）在硅衬底1的外延层2上，以热氧或化学气相沉淀的方法生长作为掩膜层的氧化膜4，以光阻3（光刻胶）作为阻挡层，而后氧化膜4蚀刻打开到硅衬底；
2）以含H2SO4和H2O2的去光阻溶液以及60～70℃的一号标准液清洗硅表面，去除光阻后，形成深沟槽的预定开口区域；
其中，含H2SO4和H2O2的去光阻溶液中的H2SO4：H2O2的体积比一般为5：1，其中，H2SO4采用质量分数为49%的H2SO4；
一号标准液（APM溶液）由NH4OH、H2O2和H2O所组成，其中，NH4OH的体积比范围为1/25～1/7，H2O2的体积比范围为1/7～4/25，其余为H2O；
另外，常规的去光阻的流程为H2SO4&H2O2+一号标准液，而本步骤中，采用H2SO4&H2O2+高温（60～70℃）的一号标准液来清洗，以减轻深沟槽硅蚀刻针状缺陷的产生；
3）采用高于800℃的温度进行氧化处理，形成厚度大于300埃的牺牲氧化层后，用常规的湿法药液，如稀释的HF或BOE药液等去除牺牲氧化层；
4）进行深度大于10μm的深沟槽硅刻蚀；
5）用稀释的HF或BOE药液去除作为掩膜层的氧化膜4。
按照上述步骤进行操作，当沟槽的深度大于10μm时，本发明可减少深沟槽硅蚀刻针状缺陷的产生，而现有的常规工艺比较容易产生针状缺陷。同时，本发明经实验也发现：在去除光阻3过程中，使用高温的APM溶液可以大大减少深沟槽蚀刻前打开作为掩膜层的氧化膜4时所残留的聚合物polymer（如图7所示），从而减少在深沟槽蚀刻后的针状缺陷的产生几率。
另外，在机理验证中，发现：表面粗糙度会进一步恶化针状缺陷，如图8所示；其中，图8中，试验二比试验一多一种使表面***糙的溶液；在试验一中，晶圆中间区域和晶圆边缘区域的粗糙度分别为0.136、0.122；在试验二中，晶圆中间区域和晶圆边缘区域的粗糙度分别为0.148、0.139；由此可知，试验一的粗糙度要低于试验二的粗糙度。同时，图8中，试验一为表面粗糙度小的晶圆，在硅刻蚀后的缺陷分布图，该试验一中缺陷随机分布，几乎没有针状缺陷；试验二为表面粗糙度比较大的晶圆，在硅刻蚀后的缺陷分布图，该试验二中，晶圆中间有严重的针状缺陷。
因此，在深沟槽蚀刻之前增加表面氧化处理，可以进一步优化表面的粗糙度，从而在深沟槽蚀刻后，可以进一步减少针状缺陷的产生（如图9所示），其中，图9中，牺牲氧化处理粗糙度表面后，针状缺陷不容易出来。
因此，按照上述方法，本发明可以减少针状缺陷的产生。
Claims (7)
1.一种减少深沟槽硅蚀刻针状缺陷的处理方法，其特征在于，包括步骤：
1）在硅衬底的外延层上，生长氧化膜作为掩膜层，以光阻作为阻挡层，氧化膜蚀刻打开到硅衬底；
2）以含H2SO4和H2O2的去光阻溶液以及60～70℃的一号标准液清洗硅表面，形成深沟槽的预定开口区域；
3）进行氧化处理，形成牺牲氧化层后，去除牺牲氧化层；
4）进行深沟槽硅刻蚀；
5）去除作为掩膜层的氧化膜。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1）中，生长氧化膜的生长方法为热氧或化学气相沉淀的方法。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤2）中，含H2SO4和H2O2的去光阻溶液中的H2SO4：H2O2的体积比为5：1，其中，H2SO4采用质量分数为49%的H2SO4；
一号标准液由NH4OH、H2O2和H2O所组成，其中，NH4OH的体积比范围为1/25～1/7，H2O2的体积比范围为1/7～4/25，其余为H2O。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤3）中，氧化处理的温度高于800℃，牺牲氧化层的厚度大于300埃。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤3）中，去除牺牲氧化层的方法，包括：采用湿法药液去除牺牲氧化层；
其中，湿法药液，包括：稀释的HF或BOE药液。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤4）中，深沟槽的深度大于10μm。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤5）中，去除的方法包括：采用湿法药液去除；
其中，湿法药液，包括：稀释的HF或BOE药液。
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