CN101964307B - 刻蚀图形的形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种刻蚀图形的形成方法，该方法包括：提供半导体衬底；利用化学气相沉积的方式在所述半导体衬底上形成氧化硅层；利用去离子水清洗所述氧化硅层；在所述氧化硅层上形成六甲基二硅氮烷层；在所述六甲基二硅氮烷层上形成光刻胶层；利用曝光和显影工艺形成图案化光刻胶层；以所述图案化光刻胶层为掩膜，湿法刻蚀所述氧化硅层以形成刻蚀图形。本发明可避免出现底切缺陷，有利于提高半导体器件的良率。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路制造领域，特别是涉及一种刻蚀图形的形成方法。
背景技术
氧化硅作为半导体制作领域使用范围最广的绝缘介质之一，其可用于制作场氧化层、栅氧化层以及浅沟槽隔离结构(STI)等。一般的，可通过热氧化工艺或化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，简称CVD)工艺制作氧化硅。其中，利用热氧化方式形成的氧化硅质地比较致密，而利用化学气相沉积方式形成的氧化硅质地比较疏松。但是，由于利用化学气相沉积方式形成氧化硅层的成本相对较低，因此，在半导体器件的制造过程中，仍然经常使用化学气相沉积方式形成氧化硅层。
在集成电路制造领域，通常使用稀释的氢氟酸(Dilute HF，简称DHF)或氢氟酸缓冲腐蚀液(Buffered HF，简称BHF)来刻蚀氧化硅层，以形成刻蚀图形。具体请参考图1A至图1F，其为现有的刻蚀图形的形成方法的各步骤相应结构的剖面示意图。
如图1A所示，首先，提供半导体衬底100。
如图1B所示，然后，利用化学气相沉积的方式，在所述半导体衬底100上形成氧化硅层110。
如图1C所示，随后，在氧化硅层110上形成六甲基二硅氮烷(HMDS)层120，所述六甲基二硅氮烷的分子式为(CH3)3Si-NH-Si(CH3)3，所述六甲基二硅氮烷(HMDS)层120有助于提高光刻胶的粘附性。
如图1D所示，其后，利用旋转涂覆的方式，在所述六甲基二硅氮烷层120上形成光刻胶层130。
如图1E所示，接着，利用曝光和显影工艺形成图案化光刻胶层131，同时，形成图案化六甲基二硅氮烷层121。
如图1F所示，最后，以所述图案化光刻胶层131为掩膜，湿法刻蚀所述氧化硅层110，以形成刻蚀图形。
但是，在实际生产中发现，尽管喷涂了六甲基二硅氮烷，所述光刻胶层130的粘附性仍不理想。在湿法刻蚀所述氧化硅层110时，一旦刻蚀时间较长，所述图案化光刻胶层131会翘起，由于湿法刻蚀各向同性的特点，所述图案化光刻胶层131下方的氧化硅也会被刻蚀，形成如图1E中虚线所示的底切缺陷(undercutting defect)，影响半导体器件的良率。
发明内容
本发明提供一种刻蚀图形的形成方法，以解决现有的刻蚀图形的形成方法中易出现底切缺陷的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种刻蚀图形的形成方法，包括：提供半导体衬底；利用化学气相沉积的方式在所述半导体衬底上形成氧化硅层；利用去离子水清洗所述氧化硅层；在所述氧化硅层上形成六甲基二硅氮烷层；在六甲基二硅氮烷层上形成光刻胶层；利用曝光和显影工艺形成图案化光刻胶层；以图案化光刻胶层为掩膜，湿法刻蚀氧化硅层以形成刻蚀图形。
可选的，在所述刻蚀图形的形成方法中，利用所述去离子水清洗所述氧化硅层的时间为30～900秒。
可选的，在所述刻蚀图形的形成方法中，利用所述去离子水清洗所述氧化硅层之前，还包括：利用含有NH4OH、H2O2和H2O的清洗液体清洗所述氧化硅层。
可选的，在所述刻蚀图形的形成方法中，利用所述含有NH4OH、H2O2和H2O的清洗液体清洗氧化硅层的时间为30～650秒。
可选的，在所述刻蚀图形的形成方法中，在所述清洗液体中，NH4OH、H2O2和H2O的体积配比范围为1∶1∶5至1∶1∶50。
可选的，在所述刻蚀图形的形成方法中，在湿法刻蚀所述氧化硅层的步骤中，所使用的刻蚀液体为氢氟酸缓冲腐蚀液。
可选的，在所述刻蚀图形的形成方法中，在所述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7∶1至200∶1。
可选的，在所述刻蚀图形的形成方法中，在湿法刻蚀所述氧化硅层步骤中，所使用的刻蚀液体为稀释的氢氟酸。
可选的，在所述刻蚀图形的形成方法中，利用低压化学气相沉积的方式在所述半导体衬底上形成氧化硅层。
可选的，在所述刻蚀图形的形成方法中，所述氧化硅层的厚度为
由于采用了以上技术方案，与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明在氧化硅层上形成六甲基二硅氮烷层之前，先利用去离子水清洗所述氧化硅层，使所述氧化硅层表面的Si-O或Si-OH增多，从而确保HDMS与氧化硅表面更多的Si-O或Si-OH反应，提高了后续所涂敷的光刻胶与氧化硅间的粘贴力，降低了刻蚀液体在界面间的扩散速度，使表面的氧化硅的刻蚀速度降低，可避免出现底切缺陷；此外，利用去离子水清洗所述氧化硅层也有利于去除所述氧化硅层表面的颗粒污染物。
附图说明
图1A至图1F为现有的刻蚀图形的形成方法的各步骤相应结构的剖面示意图；
图2为本发明实施例所提供的刻蚀图形的形成方法的流程图。
具体实施方式
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的核心思想在于，提供一种刻蚀图形的形成方法，该方法在氧化硅层上形成六甲基二硅氮烷层之前，先利用去离子水清洗所述氧化硅层，使所述氧化硅层表面的Si-O或Si-OH增多，从而确保HDMS与氧化硅表面更多的Si-O或Si-OH反应，提高了后续所涂敷的光刻胶与氧化硅间的粘贴力，降低了刻蚀液体在界面间的扩散速度，使表面的氧化硅的刻蚀速度降低，避免出现底切缺陷；此外，利用去离子水清洗所述氧化硅层也有利于去除所述氧化层表面的颗粒污染物。
请参考图2，其为本发明实施例所提供的刻蚀图形的形成方法的流程图，结合图2，该方法包括以下步骤：
步骤S210，提供半导体衬底。
所述半导体衬底的材质可以是单晶硅或多晶硅，所述半导体衬底也可以包括绝缘层上硅结构或硅锗化合物。
步骤S220，利用化学气相沉积的方式在半导体衬底上形成氧化硅层。
在本实施例中，可利用低压化学气相沉积(LPCVD)的方式在所述半导体衬底上形成氧化硅层。可以理解的是，在本发明的其它实施例中，也可利用常压化学气相沉积的方式在所述半导体衬底上形成氧化硅层。所述氧化硅层的厚度为当然，本发明的氧化硅层的厚度并不局限于此，也可根据实际的器件需要，相应的调整所述氧化硅层的厚度。
步骤S230，利用去离子水清洗所述氧化硅层。所述去离子水清洗步骤可使所述氧化硅层表面的Si-O或Si-OH增多，从而确保HDMS与氧化硅表面更多的Si-O或Si-OH反应；此外，所述清洗步骤也有利于去除所述氧化硅层表面的颗粒污染物。
可选的，利用所述去离子水清洗所述氧化硅层的时间为30～900秒，可利用传统的湿法清洗装置清洗所述氧化硅层。
较佳的，利用所述去离子水清洗所述氧化硅层之前，还可以先利用含有NH4OH、H2O2和H2O的清洗液体清洗所述氧化硅层，该清洗步骤可使所述氧化硅层表面的Si-O或Si-OH进一步增多，并有利于去除所述氧化硅层表面的颗粒污染物。
在本实施例中，利用所述含有NH4OH、H2O2和H2O的清洗液体(也称为1号液)清洗氧化硅层的时间可以为30～650秒，以确保氧化硅层表面聚集了足够多的Si-O或Si-OH，同时，又可防止氧化硅层表面被过度腐蚀。在所述清洗液体中，NH4OH、H2O2和H2O的体积配比范围为1∶1∶5至1∶1∶50。
步骤S240，在所述氧化硅层上形成六甲基二硅氮烷层。
在上述步骤S240中，所述六甲基二硅氮烷(HMDS)层的分子式为(CH3)3Si-NH-Si(CH3)3，所述HMDS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，借此提高光刻胶与氧化硅层之间的粘贴力。由于所述半导体衬底经步骤S230处理后，其表面的Si-OH键已大幅增加，因此氧化硅层与光刻胶的粘贴力将相应增加，降低了刻蚀液体在界面间的扩散速度，使表面的氧化硅的刻蚀速度降低，避免出现底切缺陷，有利于提高器件的良率。
步骤S250，在所述六甲基二硅氮烷层上形成光刻胶层。
优选的，可利用旋转涂覆的方式形成所述光刻胶层。其中，所述光刻胶层可以是正型光刻胶，也可以是负型光刻胶。
步骤S260，利用曝光和显影工艺形成图案化光刻胶层。
步骤S270，以所述图案化光刻胶层为掩膜，湿法刻蚀氧化硅层以形成刻蚀图形。由于本发明实施例增加了氧化硅层与光刻胶的粘贴力，因此，在进行湿法刻蚀的过程中，图案化光刻胶层不会翘起，刻蚀液体在界面间的扩散速度下降，可避免出现底切缺陷，有利于提高半导体器件的良率。
在本实施例中，在湿法刻蚀所述氧化硅层的步骤中，所使用的刻蚀液体为氢氟酸缓冲腐蚀液(Dilute HF，简称DHF)。在所述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7∶1至200∶1，所述氟化氨溶液的浓度为40％，所述氢氟酸的浓度为49％。当然，在本发明的其它实施例中，所述湿法刻蚀步骤所使用的刻蚀液体也可以是稀释的氢氟酸。
最后，可通过等离子体灰化(Ashing)工艺去除所述图案化光刻胶层。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种刻蚀图形的形成方法，包括：
提供半导体衬底；
利用化学气相沉积的方式在所述半导体衬底上形成氧化硅层；
利用含有NH4OH、H2O2和H2O的清洗液体清洗氧化硅层；
利用去离子水清洗所述氧化硅层；
在所述氧化硅层上形成六甲基二硅氮烷层；
在所述六甲基二硅氮烷层上形成光刻胶层；
利用曝光和显影工艺形成图案化光刻胶层；
以所述图案化光刻胶层为掩膜，湿法刻蚀氧化硅层以形成刻蚀图形。
2.如权利要求1所述的刻蚀图形的形成方法，其特征在于，利用去离子水清洗所述氧化硅层的时间为30～900秒。
3.如权利要求1所述的刻蚀图形的形成方法，其特征在于，利用所述含有NH4OH、H2O2和H2O的清洗液体清洗氧化硅层的时间为30至650秒。
4.如权利要求3所述的刻蚀图形的形成方法，其特征在于，在所述清洗液体中，NH4OH、H2O2和H2O的体积配比范围为1∶1∶5至1∶1∶50。
5.如权利要求1所述的刻蚀图形的形成方法，其特征在于，在湿法刻蚀氧化硅层的步骤中，所使用的刻蚀液体为氢氟酸缓冲腐蚀液。
6.如权利要求5所述的刻蚀图形的形成方法，其特征在于，在所述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7∶1至200∶1。
7.如权利要求1所述的刻蚀图形的形成方法，其特征在于，在湿法刻蚀氧化硅层步骤中，所使用的刻蚀液体为稀释的氢氟酸。
8.如权利要求1所述的刻蚀图形的形成方法，其特征在于，利用低压化学气相沉积的方式在所述半导体衬底上形成氧化硅层。
9.如权利要求1所述的刻蚀图形的形成方法，其特征在于，所述氧化硅层的厚度为
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