CN101719469A - 一种可提高成形质量的cvd氧化硅制造方法 - Google Patents

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郭国超
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Abstract

本发明提供了一种可提高成形质量的CVD氧化硅制造方法。现有技术中CVD氧化硅在进行光刻和刻蚀工艺前并未进行使其致密的热处理，从而导致其与光刻胶间的粘贴力小而导致光刻胶剥离和CVD氧化硅底切严重。本发明先通过CVD工艺在硅衬底上生成氧化硅，接着进行热处理以致密氧化硅，之后在氧化硅上涂敷光刻胶并进行曝光和显影工艺以在光刻胶上形成氧化硅图形，然后进行湿法刻蚀工艺使氧化硅成形，最后去除光刻胶。本发明可提高CVD氧化硅与光刻胶间的粘贴力，降低刻蚀液在界面间的扩散速度，从而减小了CVD氧化硅表面的刻蚀速度并有效减小底切且有效提高成形质量。

Description

一种可提高成形质量的CVD氧化硅制造方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种可提高成形质量的CVD氧化硅制造方法。
背景技术
氧化硅作为半导体制造领域使用范围最广的绝缘介质之一，其可用作场氧化层、栅氧化层和浅沟槽隔离结构(STI)等，制造氧化硅可通过热氧化法和化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition；简称CVD)工艺制作，其所制作的氧化硅分别简称为热氧化氧化硅和CVD氧化硅。
在半导体制造领域，通常使用稀释氢氟酸(Dilute HF；简称DHF)或氢氟酸缓冲腐蚀液(Buffered HF；简称BHF)来刻蚀上述热氧化氧化硅和CVD氧化硅，被刻蚀的氧化硅上会遮蔽具有光刻图形的光刻胶，由于湿法刻蚀的方向难以控制，被刻蚀的氧化硅上会出现底切(Undercut)。热氧化氧化硅因质地比较致密，其底切不是很严重，而CVD氧化硅质地比较疏松，经DHF或BHF刻蚀后其底切非常严重，另外CVD氧化硅还会因与光刻胶结合不紧密从而在刻蚀时出现光刻胶翘起的现象，如此更加影响CVD氧化硅的成形效果。
参见图1，其显示了使用现有技术的CVD氧化硅制造方法的晶圆的缺陷扫描图，该扫描图是使用KLA-Tencor公司提供的缺陷检测设备扫描所得，如图所示，晶圆上基本布满了缺陷。
参见图2，其显示了使用现有技术的CVD氧化硅制造方法的晶圆的局部扫描图，该局部扫描图为扫描电子显微镜(SEM)图片，如图所示，A处出现了光刻胶翘起的现象。
因此，如何提供一种可提高成形质量的CVD氧化硅制造方法以有效减小CVD氧化硅的底切，并提高CVD氧化硅与光刻胶间的结合力，从而有效提高CVD氧化硅的成形质量，进而提高器件的质量，已成为业界亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可提高成形质量的CVD氧化硅制造方法，通过所述方法可提高CVD氧化硅与光刻胶间的粘贴力，从而减小了CVD氧化硅表面的刻蚀速度并有效减小底切且有效提高成形质量，进而提高器件的质量。
本发明的目的是这样实现的：一种可提高成形质量的CVD氧化硅制造方法，该方法包括以下步骤：a、通过CVD工艺在硅衬底上生成氧化硅；b、在氧化硅上涂敷光刻胶；c、进行曝光和显影工艺以在光刻胶上形成氧化硅图形；d、进行湿法刻蚀工艺使氧化硅成形；e、去除光刻胶；在步骤a和b之间还具有进行热处理以致密氧化硅的步骤。
在上述的可提高成形质量的CVD氧化硅制造方法中，在进行热处理以致密氧化硅的步骤中，热处理为快速热处理，处理温度范围为800至900摄氏度，处理时间范围为6至10秒。
在上述的可提高成形质量的CVD氧化硅制造方法中，在进行热处理以致密氧化硅的步骤中，处理气体中含有氧气。
在上述的可提高成形质量的CVD氧化硅制造方法中，在步骤b中，在氧化硅上涂覆光刻胶前先喷涂六甲基二硅氮烷。
在上述的可提高成形质量的CVD氧化硅制造方法中，在步骤b中，湿法刻蚀工艺的刻蚀液为氢氟酸缓冲腐蚀液或稀释氢氟酸。
在上述的可提高成形质量的CVD氧化硅制造方法中，氢氟酸缓冲腐蚀液中氟化氨溶液和氢氟酸的体积配比范围为200∶1至7∶1。
在上述的可提高成形质量的CVD氧化硅制造方法中，该氟化氨溶液的浓度为40％，该氢氟酸的浓度为49％。
与现有技术中CVD氧化硅在进行光刻和刻蚀工艺前并未进行使其致密的热处理相比，本发明的可提高成形质量的CVD氧化硅制造方法在通过CVD工艺生成氧化硅后，先对其进行热处理使其表面的Si-O或Si-OH增多，从而使在喷涂HDMS时HDMS与氧化硅表面更多的Si-O或Si-OH反应，从而提高了后续所涂敷的光刻胶与氧化硅间的粘贴力，降低了刻蚀液在界面间的扩散速度，如此将使表面的氧化硅的刻蚀速度降低，进而有效减小CVD氧化硅的底切，并可减小刻蚀过程中光刻胶从氧化硅上剥离的现象发生，另可提高器件质量。
附图说明
本发明的可提高成形质量的CVD氧化硅制造方法由以下的实施例及附图给出。
图1为使用现有技术的CVD氧化硅制造方法的晶圆的缺陷扫描图；
图2为使用现有技术的CVD氧化硅制造方法的晶圆的局部扫描图；
图3为本发明的可提高成形质量的CVD氧化硅制造方法的流程图；
图4为使用本发明的可提高成形质量的CVD氧化硅制造方法的晶圆的缺陷扫描图；
图5为使用本发明的可提高成形质量的CVD氧化硅制造方法的晶圆的局部扫描图。
具体实施方式
以下将对本发明的可提高成形质量的CVD氧化硅制造方法作进一步的详细描述。
参见图3，其显示了本发明的可提高成形质量的CVD氧化硅制造方法的流程，如图所示，本发明的可提高成形质量的CVD氧化硅制造方法首先进行步骤S30，通过CVD工艺在硅衬底上生成氧化硅，所述CVD工艺为低压化学气相沉积(LPCVD)工艺或常压化学气相沉积(APCVD)工艺等。在本实施例中，所述CVD工艺为LPCVD。
接着继续步骤S31，进行热处理以致密氧化硅，为提高效率，热处理通常采用快速热处理(Rapid Thermal Processing；RTP)，处理温度范围为800至900摄氏度，处理时间范围为6至10秒。为提高本步骤热处理的效果即提高氧化硅的致密度，可在进行RTP处理时在处理气体中加入氧气。在本实施例中，RTP的温度为850摄氏度，处理时间为8秒，RTP的处理气体中含有氧气。
接着继续步骤S32，在氧化硅上喷涂六甲基二硅氮烷且涂敷光刻胶并进行烘烤。在所述步骤中六甲基二硅氮烷(分子式为(CH3)3Si-NH-Si(CH3)3；简称HDMS)会与氧化硅表面的Si-OH键发生如公式(1)所示的反应且生成SiO-Si(CH3)3(s)键，借此提高光刻胶与晶圆之间的粘贴力。由于晶圆经步骤S31处理后，其表面的Si-OH键已大幅增加，因此晶圆与光刻胶的粘贴力将相应增加。
接着继续步骤S33，进行曝光和显影工艺以在光刻胶上形成氧化硅图形。
接着继续步骤S34，进行湿法刻蚀工艺使氧化硅成形，湿法刻蚀工艺的刻蚀液为氢氟酸缓冲腐蚀液(BHF)或稀释氢氟酸(DHF)，氢氟酸缓冲腐蚀液中氟化氨溶液和氢氟酸的体积配比范围为200∶1至7∶1。在本实施例中，湿法刻蚀工艺的刻蚀液为BHF，其氟化氨溶液和氢氟酸的配比为9∶1，所述氟化氨溶液的浓度为40％，所述氢氟酸的浓度为49％。
接着继续步骤S35，去除光刻胶。在此，可通过灰化(Ashing)工艺去除晶圆表面的光刻胶。
参见图4，其为使用本发明的可提高成形质量的CVD氧化硅制造方法的晶圆的缺陷扫描图，所述扫描图是使用KLA-Tencor公司提供的缺陷检测设备扫描所得，如图所示，晶圆上仅局部区域有零星的缺陷，与如图1中缺陷扫描图相比，本发明通过提高CVD氧化硅的成形质量来有效减少了缺陷。
参见图5，其显示了使用为使用本发明的可提高成形质量的CVD氧化硅制造方法的晶圆的局部扫描图，所述局部扫描图为扫描电子显微镜(SEM)图片，如图所示，其上并未出现光刻胶翘起的现象，所述晶圆的其它区域也未出现光刻胶翘起的现象。
综上所述，本发明的可提高成形质量的CVD氧化硅制造方法在通过CVD工艺生成氧化硅后，先对其进行热处理使其表面的Si-O或Si-OH增多，从而使在喷涂HDMS时HDMS与氧化硅表面更多的Si-O或Si-OH反应，从而提高了后续所涂敷的光刻胶与氧化硅间的粘贴力，降低了刻蚀液在界面间的扩散速度，如此将使表面的氧化硅的刻蚀速度降低，进而有效减小CVD氧化硅的底切，并可减小刻蚀过程中光刻胶从氧化硅上剥离的现象发生，进而有效降低了缺陷并提高了器件质量。

Claims (7)

1.一种可提高成形质量的CVD氧化硅制造方法，该方法包括以下步骤：a、通过CVD工艺在硅衬底上生成氧化硅；b、在氧化硅上涂敷光刻胶；c、进行曝光和显影工艺以在光刻胶上形成氧化硅图形；d、进行湿法刻蚀工艺使氧化硅成形；e、去除光刻胶；其特征在于，在步骤a和b之间还具有进行热处理以致密氧化硅的步骤。
2.如权利要求1所述的可提高成形质量的CVD氧化硅制造方法，其特征在于，在进行热处理以致密氧化硅的步骤中，热处理为快速热处理，处理温度范围为800至900摄氏度，处理时间范围为6至10秒。
3.如权利要求1或2所述的可提高成形质量的CVD氧化硅制造方法，其特征在于，在进行热处理以致密氧化硅的步骤中，处理气体中含有氧气。
4.如权利要求1所述的可提高成形质量的CVD氧化硅制造方法，其特征在于，在步骤b中，在氧化硅上涂覆光刻胶前先喷涂六甲基二硅氮烷。
5.如权利要求1所述的可提高成形质量的CVD氧化硅制造方法，其特征在于，在步骤b中，湿法刻蚀工艺的刻蚀液为氢氟酸缓冲腐蚀液或稀释氢氟酸。
6.如权利要求5所述的可提高成形质量的CVD氧化硅制造方法，其特征在于，氢氟酸缓冲腐蚀液中氟化氨溶液和氢氟酸的体积配比范围为200∶1至7∶1。
7.如权利要求6所述的可提高成形质量的CVD氧化硅制造方法，其特征在于，该氟化氨溶液的浓度为40％，该氢氟酸的浓度为49％。
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