CN102479676A - 深沟槽刻蚀方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深沟槽刻蚀方法，包括采用干法刻蚀工艺在硅片的正面形成深沟槽的步骤一；形成深沟槽后还包括采用硅片背面多晶硅湿法刻蚀工艺去除硅片边缘的硅尖刺的步骤二。步骤二的硅片背面多晶硅湿法刻蚀工艺中，硅片的背面朝上并且旋转，采用喷嘴喷射的方法将湿法刻蚀的化学药液喷到硅片的背面上并通过旋转使化学药液在硅片背面均匀分布并流向硅片的边缘；硅片的正面朝下并充有氮气，通过氮气阻止化学药液从硅片的背面流向正面。本发明能够去除深沟槽形成后在硅片边缘形成的硅尖刺、避免对后续的湿法设备的污染、提高产品良率。

Description

深沟槽刻蚀方法

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造工艺方法，特别是涉及一种深沟槽刻蚀方法。

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)等制程中，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。现有深沟槽刻蚀方法都是采用干法刻蚀工艺在硅片的正面形成深沟槽，采用干法刻蚀工艺在硅片的正面形成深沟槽包括如下步骤：步骤1、如图1所述在硅片1上进行硬掩膜2的生长和刻蚀，用所述硬掩膜2形成的图形作为在所述干法刻蚀时的掩模层；步骤2、如图2所示，用所述硬掩膜2形成的图形做掩模层，采用干法刻蚀工艺在硅片的正面形成深沟槽。

现有深沟槽刻蚀方法，所述深沟槽的深度越深、所述干法刻蚀的时间越长，所述硬掩膜和光刻胶的厚度就会越厚，所述硬掩膜的厚度会达到几个微米。而且，所述硬掩膜的材料要根据制备的器件的需要进行选择，所述硬掩膜的材料能选择单一材料的膜层如氧化膜或氮化膜，也能为多种材料膜层的组合如氧化膜-氮化膜-氧化膜(ONO)的组合，所述多种材料膜层的采用更加增加了所述硬掩膜刻蚀的难度。由于上述原因，如图1所示，在工艺窗口较小的情况下采用现有深沟槽刻蚀方法时，经过步骤1后，后会在硅片的边缘的0毫米～3毫米处形成光刻胶(PHOTO RESIST)残留、硬掩膜(HARD MASK)残留、大面积的聚合物(POLYMER)或颗粒，在加上干法刻蚀工艺自身的图形效应(MICRO LOADING)，这些都会造成硅片边缘凹凸不平；如图2所示，完成步骤2后，在形成所述深沟槽的同时会在所述硅片边缘形成硅尖刺3(SILICON GRASS或BLACK SILICON)。所述硅尖刺3会在后续的湿法刻蚀过程中断裂，所述硅尖刺3的断裂不仅会造成对湿法设备的污染，同时还会对同一个湿法设备的湿法槽中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

本发明所要解决的技术问题是提供一种深沟槽刻蚀方法，能够去除深沟槽形成后在硅片边缘形成的硅尖刺、避免对后续的湿法设备的污染、提高产品良率。

为解决上述技术问题，本发明提供的深沟槽刻蚀方法包括采用干法刻蚀工艺在硅片的正面形成深沟槽的步骤一；形成所述深沟槽后还包括采用硅片背面多晶硅湿法刻蚀工艺去除所述硅片边缘的硅尖刺的步骤二；所述步骤二的所述硅片背面多晶硅湿法刻蚀工艺中，所述硅片的背面朝上并且旋转，采用喷嘴喷射的方法将湿法刻蚀的化学药液喷到所述硅片的背面上并通过旋转使所述化学药液在所述硅片背面均匀分布并流向所述硅片的边缘；所述硅片的正面朝下并充有氮气，通过所述氮气阻止所述化学药液从所述硅片的背面流向正面。

步骤二中所述湿法刻蚀工艺的刻蚀时间为3秒～6秒。步骤二中所述化学药液为多晶硅刻蚀液(FEP)，所述多晶硅刻蚀液由硝酸和氢氟酸混合而成，混合比例为氢氟酸∶硝酸＝1∶1～1∶8。

本发明通过在干法刻蚀形成深沟槽后，接着再采用湿法刻蚀工艺对硅片的背面进行刻蚀、背面刻蚀时同时将在硅片正面边缘形成的硅尖刺刻蚀掉，而硅片正面的边缘外的图形区域被氮气保护而不被刻蚀掉。所以本发明方法能在保证硅片正面图形不受损的条件下有效去除硅片边缘的硅尖刺，这样就能消除在后续的湿法刻蚀如去除光刻胶、硬掩膜层的湿法刻蚀中由于硅尖刺所带来的污染，不仅能有效保护后续湿法设备、而且能有效保护在湿法设备中作业的产品安全，从而能降低生产成本、提供产品良率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是现有深沟槽刻蚀方法流程中硅片结构示意图一；

图2是现有深沟槽刻蚀方法流程中硅片结构示意图二；

图3是本发明实施例深沟槽刻蚀方法的流程图；

图4是本发明实施例深沟槽刻蚀方法中步骤二的刻蚀原理示意图；

图5A是本发明实施例深沟槽刻蚀方法完成步骤一后的硅片边缘的SEM照片；

图5B是本发明实施例深沟槽刻蚀方法完成步骤二后的硅片边缘的SEM照片；

图5C是本发明实施例步骤二中湿法刻蚀时间大于6秒的硅片边缘的SEM照片。

具体实施方式

如图3所示，是本发明实施例深沟槽刻蚀方法的流程图，本发明实施例深沟槽刻蚀方法包括采用干法刻蚀工艺在硅片的正面形成深沟槽的步骤一；形成所述深沟槽后还包括采用硅片背面多晶硅湿法刻蚀工艺去除所述硅片边缘的硅尖刺的步骤二。如图4所示，本发明实施例深沟槽刻蚀方法中步骤二的刻蚀原理示意图，所述步骤二的硅片背面多晶硅湿法刻蚀工艺中，所述硅片4的背面朝上并且通过旋转机构5驱动而旋转，采用喷嘴6喷射的方法将湿法刻蚀的化学药液7喷到所述硅片4的背面上并通过旋转使所述化学药液7在所述硅片4背面均匀分布并流向所述硅片4的边缘；所述硅片4的正面朝下并充有氮气，通过所述氮气阻止所述化学药液7从所述硅片4的背面流向正面，所述氮气通过管道系统8流入。所述化学药液7最后通过化学回收槽9回收。步骤二中所述化学药液为多晶硅刻蚀液，所述多晶硅刻蚀液由硝酸和氢氟酸混合而成，混合比例为氢氟酸∶硝酸＝1∶1～1∶8。

步骤二中所述湿法刻蚀工艺的刻蚀时间的时间要严格控制，时间过短如小于3秒时药液刚从喷嘴喷出，不稳定，硅片边缘侧面的硅尖刺缺陷无法确保完全去除；而时间太长如大于6s时，刻蚀药液会损伤硅片边缘正面图形。将背面刻蚀时间控制在3-6s，保证能够去掉硅片边缘的硅尖刺缺陷，同时不损伤硅片正面图形。

如图5A所示，为本发明实施例深沟槽刻蚀方法完成步骤一后的硅片边缘的SEM照片，可以看到，在硅片边缘形成硅尖刺。如图5B所示，是本发明实施例深沟槽刻蚀方法完成步骤二后的硅片边缘的SEM照片，且刻蚀时间控制在3秒～6秒，可以看出，硅片边缘的硅尖刺已去除且对硅片正面图形没有损伤。如图5C所示，是本发明实施例步骤二中湿法刻蚀时间大于6秒的硅片边缘的SEM照片，硅片边缘的硅尖刺已去除但同时对硅片正面图形造成了损伤。

以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种深沟槽刻蚀方法，包括采用干法刻蚀工艺在硅片的正面形成深沟槽的步骤一；其特征在于，形成所述深沟槽后还包括采用硅片背面多晶硅湿法刻蚀工艺去除所述硅片边缘的硅尖刺的步骤二；所述步骤二的所述硅片背面多晶硅湿法刻蚀工艺中，所述硅片的背面朝上并且旋转，采用喷嘴喷射的方法将湿法刻蚀的化学药液喷到所述硅片的背面上并通过旋转使所述化学药液在所述硅片背面均匀分布并流向所述硅片的边缘；所述硅片的正面朝下并充有氮气，通过所述氮气阻止所述化学药液从所述硅片的背面流向正面。

2.如权利要求1所述深沟槽刻蚀方法，其特征在于：步骤二中所述湿法刻蚀工艺的刻蚀时间为3秒～6秒。

3.如权利要求1所述深沟槽刻蚀方法，其特征在于：步骤二中所述化学药液为多晶硅刻蚀液，所述多晶硅刻蚀液由硝酸和氢氟酸混合而成，混合比例为氢氟酸∶硝酸＝1∶1～1∶8。

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