CN104916529A - 一种用于沟槽功率mosfet晶片的沟槽制备方法 - Google Patents

一种用于沟槽功率mosfet晶片的沟槽制备方法 Download PDF

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Abstract

一种用于沟槽功率MOSFET晶片的沟槽制备方法,主要改善了沟槽光刻制程,对光阻进行EBR处理的范围小于对BARC进行EBR处理的范围,使得BARC的边界线处于的光阻范围内,避免了在光刻制程中BARC的残留,而由于本发明对BARC的EBR处理的范围增大,为了防止在晶片边缘处的光阻直接涂布在硬掩膜氧化物薄膜层的表面,本发明还在硬掩膜氧化物薄膜层和光阻之间蒸镀了HMDS,从而避免了晶片边缘的光阻产生剥离。

Description

一种用于沟槽功率MOSFET晶片的沟槽制备方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域,尤其涉及一种用于沟槽功率MOSFET晶片的沟槽制备方法。
背景技术
如图1所示,在目前的功率MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)晶片的制造过程中,沟槽的制备过程包含以下步骤:
步骤1、在衬底上沉积硬掩膜氧化物薄膜层;
步骤2、沟槽光刻制程;
光刻制程依次包含前处理,上光阻,软烘(Soft Bake),曝光,曝光后烘烤(PEB),显影,硬烘(Hard Bake)等步骤;
在前处理过程中,包含以下步骤:
步骤201、在硬掩膜氧化物薄膜层上深紫外线(DUV)涂布 BARC(抗反射涂层);
步骤202、进行EBR(清边)处理,去除晶片边缘的BARC,清边处理后,剩余的BARC的边缘与晶片边缘的距离为d1,d1的范围为0.7~1.3mm;
在上光阻过程中,包含以下步骤:
步骤211、在BARC上涂布正光阻(PR);
步骤212、进行EBR处理,去除晶片边缘的光阻,清边处理后,剩余的光阻的边缘与晶片边缘的距离为d2,d2的范围为1.4~2.0mm;
步骤3、沟槽硬掩膜氧化物刻蚀制程;
步骤4、沟槽硅刻蚀制程;
由于对光阻进行EBR处理的范围大于对BARC进行EBR处理的范围,使得光阻的边界线处于BARC的范围内,因此在光刻制程结束后,处于光阻边界线之外的BARC还有残留,而这些残留的BARC在后续的沟槽硬掩膜氧化物刻蚀制程中很难被刻蚀掉,并且会阻碍沟槽硬掩膜氧化物刻蚀制程的进行,在接下来的沟槽硅刻蚀制程中,这些BARC氧化物残渣变成微型掩膜,阻碍硅刻蚀,最终在晶片边缘形成了环形的硅草生长区域,这就降低了晶片的良率,影响了产品质量。
发明内容
本发明提供一种用于沟槽功率MOSFET晶片的沟槽制备方法,在避免晶片边缘光阻剥离的基础上,解决了晶片边缘生成硅草的问题。
为了达到上述目的,本发明提供一种用于沟槽功率MOSFET晶片的沟槽制备方法,该沟槽制备方法包含以下步骤:
步骤1、在衬底上沉积硬掩膜氧化物薄膜层;
步骤2、沟槽光刻制程;
光刻制程依次包含前处理,上光阻,软烘,曝光,曝光后烘烤,显影,硬烘步骤;
在前处理过程中,包含以下步骤:
步骤2.11、在硬掩膜氧化物薄膜层上深紫外线DUV涂布 BARC抗反射涂层;
步骤2.12、进行EBR清边处理,去除晶片边缘的BARC,清边处理后,剩余的BARC的边缘与晶片边缘的距离为d1;
步骤2.13、蒸镀HMDS六甲基二硅氮甲烷,该HMDS覆盖整个晶片表面;
在上光阻过程中,包含以下步骤:
步骤2.21、在BARC上涂布正光阻PR;
步骤2.22、进行EBR处理,去除晶片边缘的光阻,清边处理后,剩余的光阻的边缘与晶片边缘的距离为d2;
步骤3、沟槽硬掩膜氧化物刻蚀制程;
步骤4、沟槽硅刻蚀制程;
所述的距离d1大于距离d2。
所述的距离d1的范围为1.3~1.9mm,所述的距离d2的数值为1mm。
本发明还提供一种用于沟槽功率MOSFET晶片的沟槽制备方法,该沟槽制备方法包含以下步骤:
步骤1、在衬底上沉积硬掩膜氧化物薄膜层;
步骤2、沟槽光刻制程;
光刻制程依次包含前处理,上光阻,软烘,曝光,曝光后烘烤,显影,硬烘步骤;
在前处理过程中,包含以下步骤:
步骤2.11、蒸镀HMDS六甲基二硅氮甲烷,该HMDS覆盖整个晶片表面;
步骤2.12、在硬掩膜氧化物薄膜层上深紫外线DUV涂布 BARC抗反射涂层;
步骤2.13、进行EBR处理,去除晶片边缘的BARC,清边处理后,剩余的BARC的边缘与晶片边缘的距离为d1;
在上光阻过程中,包含以下步骤:
步骤2.21、在BARC上涂布正光阻PR;
步骤2.22、进行EBR处理,去除晶片边缘的光阻,清边处理后,剩余的光阻的边缘与晶片边缘的距离为d2;
步骤3、沟槽硬掩膜氧化物刻蚀制程;
步骤4、沟槽硅刻蚀制程;
所述的距离d1大于距离d2。
所述的距离d1的范围为1.3~1.9mm,所述的距离d2的数值为1mm。
本发明还提供一种用于沟槽功率MOSFET晶片的沟槽光刻制程,该沟槽光刻制程依次包含前处理,上光阻,软烘,曝光,曝光后烘烤,显影,硬烘步骤;
在前处理过程中,包含以下步骤:
步骤2.11、在硬掩膜氧化物薄膜层上深紫外线DUV涂布 BARC抗反射涂层;
步骤2.12、进行EBR清边处理,去除晶片边缘的BARC,清边处理后,剩余的BARC的边缘与晶片边缘的距离为d1;
步骤2.13、蒸镀HMDS六甲基二硅氮甲烷,该HMDS覆盖整个晶片表面;
在上光阻过程中,包含以下步骤:
步骤2.21、在BARC上涂布正光阻PR;
步骤2.22、进行EBR处理,去除晶片边缘的光阻,清边处理后,剩余的光阻的边缘与晶片边缘的距离为d2;
所述的距离d1大于距离d2。
所述的距离d1的范围为1.3~1.9mm,所述的距离d2的数值为1mm。
本发明还提供一种用于沟槽功率MOSFET晶片的沟槽光刻制程,该沟槽光刻制程依次包含前处理,上光阻,软烘,曝光,曝光后烘烤,显影,硬烘步骤;
在前处理过程中,包含以下步骤:
步骤2.11、蒸镀HMDS六甲基二硅氮甲烷,该HMDS覆盖整个晶片表面;
步骤2.12、在硬掩膜氧化物薄膜层上深紫外线DUV涂布 BARC抗反射涂层;
步骤2.13、进行EBR处理,去除晶片边缘的BARC,清边处理后,剩余的BARC的边缘与晶片边缘的距离为d1;
在上光阻过程中,包含以下步骤:
步骤2.21、在BARC上涂布正光阻PR;
步骤2.22、进行EBR处理,去除晶片边缘的光阻,清边处理后,剩余的光阻的边缘与晶片边缘的距离为d2;
所述的距离d1大于距离d2。
所述的距离d1的范围为1.3~1.9mm,所述的距离d2的数值为1mm。
本发明在避免晶片边缘光阻剥离的基础上,解决了晶片边缘生成硅草的问题。
附图说明
图1是背景技术中沟槽功率MOSFET晶片制程中的沟槽制程的结构示意图。
图2和图3是本发明提供的一种用于沟槽功率MOSFET晶片的沟槽制备方法针对沟槽光刻制程的改善结构示意图。
具体实施方式
以下根据图2和图3,具体说明本发明的较佳实施例。
本发明提供一种用于沟槽功率MOSFET晶片的沟槽制备方法,该沟槽制备方法包含以下步骤:
步骤1、在衬底上沉积硬掩膜氧化物薄膜层;
步骤2、沟槽光刻制程;
光刻制程依次包含前处理,上光阻,软烘(Soft Bake),曝光,曝光后烘烤(PEB,Post Exposure Bake),显影,硬烘(Hard Bake)等步骤;
如图2所示,在前处理过程中,较为优选地,可包含以下步骤:
步骤2.11、在硬掩膜氧化物薄膜层上深紫外线(DUV)涂布 BARC(抗反射涂层);
步骤2.12、进行EBR(清边)处理,去除晶片边缘的BARC,清边处理后,剩余的BARC的边缘与晶片边缘的距离为d1,d1的范围为1.3~1.9mm;
步骤2.13、蒸镀HMDS(六甲基二硅氮甲烷),该HMDS覆盖整个晶片表面;
或者,如图3所示,在前处理过程中,也可包含以下步骤:
步骤2.11、蒸镀HMDS(六甲基二硅氮甲烷),该HMDS覆盖整个晶片表面;
步骤2.12、在硬掩膜氧化物薄膜层上深紫外线(DUV)涂布 BARC(抗反射涂层);
步骤2.13、进行EBR处理,去除晶片边缘的BARC,清边处理后,剩余的BARC的边缘与晶片边缘的距离为d1,d1的范围为1.3~1.9mm;
在上光阻过程中,包含以下步骤:
步骤2.21、在BARC上涂布正光阻(PR);
步骤2.22、进行EBR处理,去除晶片边缘的光阻,清边处理后,剩余的光阻的边缘与晶片边缘的距离为d2,d2的数值为1mm;
步骤3、沟槽硬掩膜氧化物刻蚀制程;
步骤4、沟槽硅刻蚀制程。
本发明中,EBR处理采用化学的方法(Chemical EBR),用PGMEA( 丙二醇甲醚醋酸酯)或EGMEA( 乙二醇一甲醚乙酸酯)去边溶剂(又叫清边剂),喷出少量去边溶剂在晶片的正反面边缘处,并小心控制不要到达光阻有效区域。
蒸镀HMDS就是利用惰性气体(例如氮气)带着HMDS的蒸汽通过晶片表面,在晶片表面形成一层薄膜,其目的在于:1、消除晶片表面的微量水分;2、防止空气中的水汽再次吸附于晶面;3、增加光阻(尤其是正光阻)对于晶面的附着能力,进而减少在显影过程中产生剥离(Peeling),或是在蚀刻时产生了过度刻蚀(Undercutting)的现象。
    本发明提供的沟槽制备方法,主要改善了沟槽光刻制程,对光阻进行EBR处理的范围小于对BARC进行EBR处理的范围,使得BARC的边界线处于的光阻范围内,避免了在光刻制程中BARC的残留,而由于本发明对BARC的EBR处理的范围增大,为了防止在晶片边缘处的光阻直接涂布在硬掩膜氧化物薄膜层的表面,本发明还在硬掩膜氧化物薄膜层和光阻之间蒸镀了HMDS,从而避免了晶片边缘的光阻产生剥离。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍,但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后,对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此,本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种用于沟槽功率MOSFET晶片的沟槽制备方法,其特征在于,该沟槽制备方法包含以下步骤:
步骤1、在衬底上沉积硬掩膜氧化物薄膜层;
步骤2、沟槽光刻制程;
光刻制程依次包含前处理,上光阻,软烘,曝光,曝光后烘烤,显影,硬烘步骤;
在前处理过程中,包含以下步骤:
步骤2.11、在硬掩膜氧化物薄膜层上深紫外线DUV涂布 BARC抗反射涂层;
步骤2.12、进行EBR清边处理,去除晶片边缘的BARC,清边处理后,剩余的BARC的边缘与晶片边缘的距离为d1;
步骤2.13、蒸镀HMDS六甲基二硅氮甲烷,该HMDS覆盖整个晶片表面;
在上光阻过程中,包含以下步骤:
步骤2.21、在BARC上涂布正光阻PR;
步骤2.22、进行EBR处理,去除晶片边缘的光阻,清边处理后,剩余的光阻的边缘与晶片边缘的距离为d2;
步骤3、沟槽硬掩膜氧化物刻蚀制程;
步骤4、沟槽硅刻蚀制程;
所述的距离d1大于距离d2。
2.如权利要求1所述的用于沟槽功率MOSFET晶片的沟槽制备方法,其特征在于,所述的距离d1的范围为1.3~1.9mm,所述的距离d2的数值为1mm。
3.一种用于沟槽功率MOSFET晶片的沟槽制备方法,其特征在于,该沟槽制备方法包含以下步骤:
步骤1、在衬底上沉积硬掩膜氧化物薄膜层;
步骤2、沟槽光刻制程;
光刻制程依次包含前处理,上光阻,软烘,曝光,曝光后烘烤,显影,硬烘步骤;
在前处理过程中,包含以下步骤:
步骤2.11、蒸镀HMDS六甲基二硅氮甲烷,该HMDS覆盖整个晶片表面;
步骤2.12、在硬掩膜氧化物薄膜层上深紫外线DUV涂布 BARC抗反射涂层;
步骤2.13、进行EBR处理,去除晶片边缘的BARC,清边处理后,剩余的BARC的边缘与晶片边缘的距离为d1;
在上光阻过程中,包含以下步骤:
步骤2.21、在BARC上涂布正光阻PR;
步骤2.22、进行EBR处理,去除晶片边缘的光阻,清边处理后,剩余的光阻的边缘与晶片边缘的距离为d2;
步骤3、沟槽硬掩膜氧化物刻蚀制程;
步骤4、沟槽硅刻蚀制程;
所述的距离d1大于距离d2。
4.如权利要求1所述的用于沟槽功率MOSFET晶片的沟槽制备方法,其特征在于,所述的距离d1的范围为1.3~1.9mm,所述的距离d2的数值为1mm。
5.一种用于沟槽功率MOSFET晶片的沟槽光刻制程,该沟槽光刻制程依次包含前处理,上光阻,软烘,曝光,曝光后烘烤,显影,硬烘步骤;
其特征在于,
在前处理过程中,包含以下步骤:
步骤2.11、在硬掩膜氧化物薄膜层上深紫外线DUV涂布 BARC抗反射涂层;
步骤2.12、进行EBR清边处理,去除晶片边缘的BARC,清边处理后,剩余的BARC的边缘与晶片边缘的距离为d1;
步骤2.13、蒸镀HMDS六甲基二硅氮甲烷,该HMDS覆盖整个晶片表面;
在上光阻过程中,包含以下步骤:
步骤2.21、在BARC上涂布正光阻PR;
步骤2.22、进行EBR处理,去除晶片边缘的光阻,清边处理后,剩余的光阻的边缘与晶片边缘的距离为d2;
所述的距离d1大于距离d2。
6.如权利要求5所述的用于沟槽功率MOSFET晶片的沟槽光刻制程,其特征在于,所述的距离d1的范围为1.3~1.9mm,所述的距离d2的数值为1mm。
7.一种用于沟槽功率MOSFET晶片的沟槽光刻制程,该沟槽光刻制程依次包含前处理,上光阻,软烘,曝光,曝光后烘烤,显影,硬烘步骤;
其特征在于,
在前处理过程中,包含以下步骤:
步骤2.11、蒸镀HMDS六甲基二硅氮甲烷,该HMDS覆盖整个晶片表面;
步骤2.12、在硬掩膜氧化物薄膜层上深紫外线DUV涂布 BARC抗反射涂层;
步骤2.13、进行EBR处理,去除晶片边缘的BARC,清边处理后,剩余的BARC的边缘与晶片边缘的距离为d1;
在上光阻过程中,包含以下步骤:
步骤2.21、在BARC上涂布正光阻PR;
步骤2.22、进行EBR处理,去除晶片边缘的光阻,清边处理后,剩余的光阻的边缘与晶片边缘的距离为d2;
所述的距离d1大于距离d2。
8.如权利要求7所述的用于沟槽功率MOSFET晶片的沟槽光刻制程,其特征在于,所述的距离d1的范围为1.3~1.9mm,所述的距离d2的数值为1mm。
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