CN102446701A - 改善深沟槽刻蚀后硅片边缘硅尖刺缺陷的方法 - Google Patents

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吴智勇
刘鹏
黄志刚
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Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
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Shanghai Hua Hong NEC Electronics Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种改善深沟槽刻蚀后硅片边缘硅尖刺缺陷的方法，其为在硅片上刻蚀形成深沟槽之后，包括如下步骤：步骤一，在硅片上涂一层光刻胶；步骤二，采用祛边和边缘曝光的工艺，将距离硅片边缘预定尺寸以内的区域暴露出来；步骤三，采用各向同性的干法刻蚀工艺去除硅片边缘的硅尖刺；步骤四，去除剩余在硅片上的光刻胶。采用本发明的方法，能有效的去除硅片边缘的硅尖刺缺陷，避免湿法去胶时污染湿法设备。

Description

改善深沟槽刻蚀后硅片边缘硅尖刺缺陷的方法
技术领域
本发明涉及一种改善深沟槽刻蚀后硅片边缘硅尖刺缺陷的方法。
背景技术
针对超结器件(SUPER JUNCTION)，压敏传感器件(MEMS)，大功率器件(POWER MOS)等制备工艺中，深沟槽工艺(DEEP TRENCH)得到广泛的应用，深沟槽通过干法刻蚀获得。对于深沟槽的干法刻蚀，因为需要刻蚀的深度很深的原因，刻蚀时间较长。硬掩膜层和光刻胶的厚度都会比较厚，尤其是硬掩膜层的厚度会达到几个微米，有时因为器件需要，硬掩膜层不再是同一材料(氧化膜或氮化膜等)即为多种材料膜层的组合，例如氧化膜-氮化膜-氧化膜(ONO)的组合，这些都提高了硬掩膜层的刻蚀难度。在工艺窗口较小的情况下，在硅片的边缘0～3毫米就会有光刻胶(PHOTO RESIST)残留，硬掩膜(HARDMASK)残留，出现大面积的聚合物(POLYMER)或颗粒，包括干法刻蚀自身的图形效应(MICRO LOADING)等。这些都会造成硅片边缘凹凸不平，并且伴随有硅尖刺(SILICON GRASS或BLACK SILICON)缺陷产生。在后续的湿法去胶和湿法刻蚀过程中，由于硅尖刺的断裂造成对湿法设备的污染，同时对同一个湿法槽作业的其他硅片和后续在湿法槽中作业的其它硅片产品造成污染。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种改善深沟槽刻蚀后硅片边缘硅尖刺缺陷的方法，其能去除大部分的硅尖刺。
为解决上述技术问题，本发明的改善深沟槽刻蚀后硅片边缘硅尖刺缺陷的方法，其特征在于，在硅片上刻蚀形成深沟槽之后，包括如下步骤：
步骤一，在硅片上涂一层光刻胶；
步骤二，采用祛边和边缘曝光的工艺，将距离硅片边缘预定尺寸以内的区域暴露出来；
步骤三，采用各向同性的干法刻蚀工艺去除硅片边缘的硅尖刺；
步骤四，去除剩余在硅片上的光刻胶。
在本发明的方法中，采用光刻胶保护中间的图形，之后利用各向同性的干法刻蚀工艺去除硅片边缘的硅尖刺，而后去除剩余在硅片上的光刻胶，因此时硅尖刺已被大量去除，因此湿法去胶时不会污染湿法设备。
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为深沟槽刻蚀后硅片边缘的结构示意图；
图2为本发明的方法流程示意图。
具体实施方式
本发明的改善深沟槽刻蚀后晶圆边缘硅尖刺缺陷的干法刻蚀工艺，在干法刻蚀硅片形成深沟槽之后，包括如下步骤：
步骤一，涂一层光刻胶。厚度可为1到5微米，为了防止硅尖刺断裂污染湿法槽，在深沟槽干法刻蚀后就不进行湿法清洗。这层光刻胶的涂布是越厚越好，它保护着中间的器件不受到干法刻蚀的损伤，越厚抵御干法刻蚀的能力越强。
步骤二，通过祛边和边缘曝光工艺，把硅片边缘的0～3毫米的区域暴露出来。其余的区域依然是被光刻胶盖住，这步的目的就是暴露硅片的边缘有硅尖刺的区域。同时使用祛边(EBR，edge bead remove)和边缘曝光(WEE)是保证硅片的边缘没有光刻胶的残留，分开单独使用EBR和边缘曝光，边缘去胶的工艺窗口较小。
步骤三，各向同性的干法刻蚀硅尖刺。一个具体的干法刻蚀工艺中，采用电感耦合反应腔，腔体内的压力为10～200MT，上部电极功率500～2000W，下部电极的功率0～500W，刻蚀气体以SF6为主来对硅尖刺进行刻蚀。在各向同性的刻蚀中把高度比较低的硅尖刺除掉以及大量减少较高硅尖刺的高度。刻蚀时间不能太短，这样去除效果不显著。当然干法刻蚀的时间也不能太长，要考虑到第一步光刻胶的阻挡力，不能对中间的图形有损害，对于硬掩膜在后续工艺中会被去除的，硬掩膜可以在干法刻蚀中被损害。但是由于采用各向同性的刻蚀工艺，晶圆的边缘的第一圈有效器件可能会被破坏掉。
步骤四，去除剩余的光刻胶。因为深沟槽很深，内部的光刻胶很难一步去除，所以可采用干法加湿法的工艺去除，具体可为：通过两步或两步以上的以气体O2为主或添加少量气体CF4对光刻胶进行干法刻蚀，温度达到250摄氏度左右，时间达到150秒左右；最后再进行两步或两步以上的热的浓硫酸(SPM)并辅以热的氨水双氧水(APM)进行湿法清洗去胶。由于此时硅尖刺已被大量刻蚀掉，因此进行这几步湿法去胶的湿法设备不会受到污染的影响。
该方法不仅适用于有深沟槽工艺的器件，并且适用于其它硅片的边缘有硅尖刺的工艺和器件处理中。

Claims (8)

1.一种改善深沟槽刻蚀后硅片边缘硅尖刺缺陷的方法，其特征在于，在硅片上刻蚀形成深沟槽之后，包括如下步骤：
步骤一，在硅片上涂一层光刻胶；
步骤二，采用祛边和边缘曝光的工艺，将距离硅片边缘预定尺寸以内的区域暴露出来；
步骤三，采用各向同性的干法刻蚀工艺去除硅片边缘的硅尖刺；
步骤四，去除剩余在硅片上的光刻胶。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤一中所述的光刻胶厚度为1～5微米。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤二中所述的预定尺寸为3毫米。
4.按照权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于：所述步骤三中所述的干法刻蚀工艺中所用的刻蚀腔体为电感耦合反应腔：刻蚀腔内压力10～200毫托，上部电极功率为500～2000瓦，下部电极功率为0～500瓦，刻蚀气体包含有SF6。
5.按照权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于：所述步骤四中光刻胶的去除具体为采用至少两步干法刻蚀和至少两步湿法清洗工艺。
6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于：所述干法刻蚀中，刻蚀气体包括O2；所述湿法清洗中，清洗液包括浓硫酸和氨水双氧水。
7.按照权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤四中光刻胶的去除具体为采用至少两步干法刻蚀和至少两步湿法清洗工艺。
8.一种改善硅片边缘硅尖刺缺陷的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，在硅片上涂一层光刻胶；
步骤二，采用祛边和边缘曝光的工艺，将距离硅片边缘预定尺寸以内的区域暴露出来；
步骤三，采用各向同性的干法刻蚀工艺去除硅片边缘的硅尖刺；
步骤四，去除剩余在硅片上的光刻胶。
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