CN103972074A - 一种去除晶圆背面掩膜层的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种去除晶圆背面掩膜层的方法，依次包括以下步骤：在晶圆的一面生长多晶硅层；在晶圆背面和多晶硅层表面生长掩膜层；将晶圆背面朝向喷液机台的喷嘴；从喷嘴喷射清洗液，去除晶圆背面的掩膜层。本发明还提供了一种生产晶圆的方法，依次包括以下步骤：在晶圆上生长掩膜层；对晶圆背面进行清洗；对晶圆正面进行光刻，形成电路图案。

Description

一种去除晶圆背面掩膜层的方法

技术领域

本发明涉及一种半导体芯片的加工方法，具体来说，涉及一种在晶圆制作过程中去除晶圆背面掩膜层的方法。

背景技术

在晶圆的生产过程中，多晶硅的形成是由一系列的子步骤组成，包括：多晶硅层生长，掩膜层生长，光学显影，对多晶硅层进行光刻/刻蚀，形成所需的电路图案。其中，掩膜层的作用是为下层结构提供防反射层，以便在刻蚀过程中将其没有掩盖的下层结构去除，而保留其覆盖的部分，最终形成电路图案。

如图1中所示的是上述现有技术中使用的多晶硅的形成过程，其中，首先在晶圆101上生长多晶硅层102，接着用炉管（diffusion）扩散的方法生长出掩膜层，炉管生长的特点是晶圆表面和背面都会同时生长出氮化硅，在晶圆正面生长出的掩膜层为103，在晶圆背面生长出的掩膜层为103’。这里的掩膜层分别以常用的氮化硅、氧化硅为例进行说明，其中的氮化硅形成的掩膜层103是非常重要的膜层，其厚度大约1400-1600埃，其作用是为多晶硅层102的光刻提供防反射层。但是，背面的氮化硅掩膜层103’是不需要的，而且会产生不必要的应力，因此需要去除。下一步骤是将晶圆背面的氮化硅掩膜层103’去除。

现有技术中使用的去除晶圆背面氮化硅的方法是：在晶圆正面的氮化硅层103表面采用CVD气相沉积的方法生长一层2000埃的氧化硅保护层104，如图1中所示。由于CVD方法的特点是只会在晶圆表面生长膜层，不会在晶圆背面生长，因此，仅仅在晶圆正面的氮化硅表面形成一层氧化硅层，把晶圆表面的氮化硅层盖住进行保护。然后如图2所示，将晶圆放入第一浸入式酸洗机台300中进行清洗，浸入式酸洗的特点是采用磷酸作为清洗用的酸液，由于磷酸只与氮化硅发生反应而不与氧化硅反应，将晶圆整体浸泡在磷酸中时，晶圆表面背面的氮化硅因为直接和磷酸接触而被去除，而表面的氮化硅因为有氧化硅保护所以保留下来。采用这种方式把晶圆背面的氮化硅层103’去除，而保留表面的氮化硅层103。接下来，与上述浸入式酸洗的原理类似，利用只与氧化硅反应而不和氮化硅反应的氢氟酸，采用浸入式酸洗的方法，在第二浸入式清洗机台300’中把表面多余的氧化硅去除，使氮化硅显露出来。之后再通过光学显影、刻蚀等步骤，得到仅在正面具有氮化硅掩膜层103的晶圆，然后再对该晶圆进行曝光和刻蚀处理，形成电路图案。

可见，现有技术中为了去除晶圆背面多余的氮化硅，不得不在晶圆表面用CVD的方法生长一层氧化硅保护层，而在背面氮化硅去除后，又要去除晶圆正面的氧化硅保护层。现有技术中这种为了去除背面氮化硅而生长氧化硅，再去除氧化硅的方法工艺比价复杂，成本较高。而且工艺越复杂，越容易带来其他的负面效应。因此提出一种简便、低成本的去除晶圆背面氮化硅的方法，具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提出一种去除晶圆背面掩膜层的方法，能够简便、低成本的去除晶圆背面所不需要的掩膜层，从而提高晶圆的生产效率，并降低生产成本。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种去除晶圆背面掩膜层的方法，依次包括以下步骤：在晶圆的一面生长多晶硅层；在晶圆背面和多晶硅层表面生长掩膜层；将所述晶圆背面朝向喷液机台的喷嘴；从喷嘴喷射清洗液，去除所述晶圆背面的掩膜层。其中，喷液式机台为下喷式机台。在喷嘴喷射清洗液的同时旋转晶圆。掩膜层为氮化硅或氮氧化硅，且清洗液为磷酸。多晶硅层表面的掩膜层是采用炉管扩散的方法生长而成的。

本发明还提供了一种采用上述去除晶圆背面掩膜层的方法生产晶圆的方法，依次包括以下步骤：在所述晶圆背面和所述多晶硅层表面生长掩膜层；对晶圆背面进行清洗；对晶圆正面进行光刻，形成电路图案。其中，对晶圆背面进行清洗时，同时旋转晶圆。其中，掩膜层为氮化硅或氮氧化硅。其中，采用的清洗液为磷酸。其中，采用扩散法在晶圆上生长掩膜层。其中，采用下喷式机台清洗晶圆背面的掩膜层。

采用本发明提供的清洗晶圆背面掩膜层的方法和生产晶圆的方法，大大精简了晶圆制造的工艺流程，降低了成本，同时减少了工艺复杂带来的负面效应。附图说明

图1是现有技术中每步骤所形成晶圆的截面结构示意图。

图2是现有技术中的浸入式酸洗机台示意图。

图3是本发明提供的一种去除晶圆背面掩膜层方法的工艺流程图。

图4是采用图3中的工艺步骤S101、S102、S104中所形成晶圆的截面结构示意图。

图5是本发明所采用的喷液式机台示意图。

图6是本发明提供的去除晶圆背面掩膜层的方法生产晶圆方法流程图。

图中的附图标记所分别指代的技术特征为：

101为晶圆；102为多晶硅层；103为晶圆正面掩膜层；103’为晶圆背面掩膜层；104为保护层；300为第一浸入式酸洗机台；300’为第二浸入式酸洗机台。

201为晶圆；202为多晶硅层；203为晶圆正面掩膜层；203’为晶圆背面掩膜层；400为喷液式机台；401为喷口；402为筒罐。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本实施方式提供了一种去除晶圆背面掩膜层的方法，如图3所示，该方法包括以下步骤：

S101：在晶圆的正面生长多晶硅层；

S102：在晶圆背面和多晶硅层表面生长掩膜层；

S103：将晶圆背面朝向喷液机台的喷嘴；

S104：从喷嘴喷射清洗液，去除晶圆背面的掩膜层。

图4采用图3中的工艺步骤S101、S102、S104中所形成晶圆的截面结构示意图，接下来结合图5对上述去除晶圆背面掩膜层的方法进行详细描述。

在S101中，首先在晶圆201的正面上生长一层多晶硅层202；在S102中，采用炉管扩散（Diffusion）的方法生长氮化硅（SiN）掩膜层，由于扩散方法的特点是在晶圆的两面均生长出掩膜层，因此如图4中所示，晶圆的正面，也就是多晶硅层202的表面生长出一层氮化硅掩膜层203，同时在晶圆的背面也生长出一层氮化硅掩膜层203’。接着如图5所示，将生长了氮化硅掩膜层的晶圆201装入喷液式机台400中，喷液式机台400包括喷嘴401和筒罐402。在该机台中，晶圆背面朝上，正面朝下，将晶圆背面的掩膜层203’朝向喷液口，化学试剂通过设置在筒罐402内的喷嘴401喷射到放在筒罐底部中央的晶圆201的背面203’上。在本实施例中优选的化学试剂是磷酸，磷酸从上方的喷嘴流出，只和晶圆背面接触，同时使晶圆旋转，从而使酸液均匀的接触整个晶圆的背面，并且不浸及晶圆的正面。通过该方法，可以直接去除晶圆背面的氮化硅，并且可以保护住晶圆正面的氮化硅掩膜层不被腐蚀，得到可以进行后续刻蚀等步骤的晶圆201。

其中，所使用的喷液式机台400可以是本领域中经常使用的清洗机台，例如SEZ（瑟思集团）出品的多种清洗机台。图5中所示的为单晶圆清洗机台，本领域技术人员可以理解，这种方法也可以用在多晶圆清洗机台中。同样可以理解的是，本实施例中以喷射酸性溶液的湿法清洗为例来去除晶圆背面的掩膜层203’。

在清洗晶圆背面的掩膜层203’时，为了使喷出的液体更均匀地接触整个晶圆背面，优选地在喷射出清洗液体的同时旋转晶圆201。

在本实施例中，仅以晶圆的掩膜层为氮化硅（SiN）为例进行说明，因此在清洗机台中所使用的清洗液为磷酸。本领域技术人员可以理解，，在晶圆上还可以生长其他材料的掩膜层，并且根据晶圆上所生长掩膜层的材料不同，可以采用不同的清洗溶液来达到去除该层薄膜的目的。例如，可以使用类似SiN的物质，如氮氧化硅或氧化硅形成掩膜层。当使用氮氧化硅作为掩膜层时，应当在清洗机台中相应地使用磷酸进行清洗；而如果使用氧化硅形成掩膜层时，就应当在清洗机台中使用氢氟酸进行清洗。

为了更好的保护晶圆正面，也就是多晶硅层表面的掩膜层203，这里使用的清洗机台为下喷式机台，不再采用现有技术的晶圆浸入式酸洗方法去除晶圆背面的掩膜层。这样在冲洗晶圆背面的掩膜层203’的同时，避免了清洗酸液与晶圆正面的掩膜层203的接触，从而更好的确保了仅去除晶圆背面掩膜层的效果，并且不再需要生长氧化硅和去除氧化硅，减少了工艺，降低了成本。

如图6所示，本发明还提供了一种采用上述方法制造晶圆的方法。

在步骤S201中，在晶圆的一面生长多晶硅层；

在步骤S202中，在晶圆上生长掩膜层；

在步骤S203中，对晶圆背面进行清洗；

在步骤S204中，对晶圆正面进行光刻，形成电路图案。

以下将对这种方法进行详细说明。

首先在晶圆上通过炉管扩散的方式、化学气相沉积等方式在晶圆表面的正反两面都形成多晶硅层；然后，在晶圆表面上形成掩膜层；再次，将晶圆放入清洗机台中，利用酸性清洗液去除晶圆背面的掩膜层；最后，对晶圆进行刻蚀，形成电路图案。

所生长出的掩膜层可以是氮化硅、氮氧化硅、氧化硅等材质的膜层。如上所述，相应地，采用的清洗液也分别是磷酸、或氢氟酸等溶液。

所形成的氮化硅层厚度大约为1400-1600埃。所采用的酸性清洗溶液浓度也为本领域常用的浓度，此处不再赘述。

此外，在需要形成多层电路，从而需要多次进行掩膜的晶圆制造中，也可以采用上述方法对晶圆背面进行清洗。这种情况下同样可以使用这种方法，并且依照需要进行多次清洗。

与现有技术相比，本发明提出的方法省去了表面保护层-氧化硅层的生长和去除两个步骤，精简了工艺流程，大大降低了成本，同时可以减少工艺复杂带来的负面效应。

Claims (10)

1.一种去除晶圆背面掩膜层的方法，依次包括以下步骤：

在晶圆的一面生长多晶硅层；

在所述晶圆背面和所述多晶硅层表面生长掩膜层；

其特征在于，该方法还依次包括以下步骤：

将所述晶圆背面朝向喷液机台的喷嘴；

从喷嘴喷射清洗液，去除所述晶圆背面的掩膜层。

2.根据权利要求1所述的去除晶圆背面掩膜层的方法，其特征在于，所述喷液式机台为下喷式机台。

3.根据权利要求1或2所述的去除晶圆背面掩膜层的方法，其特征在于，在喷头喷射清洗液的同时旋转晶圆。

4.根据权利要求1所述的去除晶圆背面掩膜层的方法，其特征在于,所述掩膜层为氮化硅或氮氧化硅，所述清洗液为磷酸。

5.根据权利要求1所述的去除晶圆背面掩膜层的方法，其特征在于,所述掩膜层为氧化硅，并且所述清洗液为氢氟酸。

6.一种采用权利要求1所述的去除晶圆背面掩膜层的方法生产晶圆的方法，其特征在于，依次包括以下步骤：

在晶圆的一面生长多晶硅层；

在所述晶圆背面和所述多晶硅层表面生长掩膜层；

对所述晶圆背面进行清洗；

对所述晶圆正面进行光刻，形成电路图案。

7.根据权利要求6所述的生产晶圆的方法，其特征在于，对所述晶圆背面进行清洗时，旋转所述晶圆。

8.根据权利要求6或7所述的生产晶圆的方法，其特征在于，所述掩膜层为氮化硅或者氮氧化硅，采用的清洗液为磷酸。

9.根据权利要求6或7所述的生产晶圆的方法，其特征在于，所述掩膜层为氮化硅或者氧化硅，采用的清洗液为氢氟酸。

10.根据权利要求6所述的生产晶圆的方法，其特征在于，采用下喷式机台清洗所述晶圆背面的掩膜层。