CN105655248A - 一种非抛光单晶硅基器件光刻对准标记的碱腐蚀加工方法 - Google Patents
一种非抛光单晶硅基器件光刻对准标记的碱腐蚀加工方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种非抛光单晶硅基器件光刻对准标记的碱腐蚀加工方法，具体步骤为：首先将非抛光<111>晶向单晶硅片在20~30℃的稀氟氢酸溶液中浸泡3~20min以去除硅片对准标记区的氧化层，而不去除对准标记区周围的氧化层，冲水清洗干净；然后配制碱腐蚀液，将上述清洗干净的硅片在40~75℃的碱腐蚀液中腐蚀1~18min，加兆声去除反应气泡或持续抖动防止气泡凝聚，再冲洗水清洗干净即在非抛光<111>晶向单晶硅片上腐蚀出光亮密集的金字塔结构。本发明通过调整碱腐蚀液的配比实现了不同大小和密集度的金刚石结构，既可以避免硅片表面形成不规则的腐蚀印记，又可以改变腐蚀区域的光泽度，解决了工艺使用大尺寸硅片抛光效率低，难度大，成本高的问题。
Description
技术领域
本发明属于非抛光单晶硅片的碱腐蚀技术领域，具体涉及一种非抛光单晶硅基器件光刻对准标记的碱腐蚀加工方法。
背景技术
目前，半导体制造厂商为了降低生产原料成本，选择使用更大尺寸的硅晶圆，然而大尺寸硅片的抛光难度及成本较大，使用非抛光片又面临着光刻对焦不清晰的问题，尤其是反刻金属铝时无法识别对准标记，导致生产效率较低。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种非抛光单晶硅基器件光刻对准标记的碱腐蚀加工方法，该方法通过调整碱腐蚀液的配比，成功在<111>晶向非抛光硅片上腐蚀出光亮密集的金字塔结构，大大提高了反刻铝时的光刻对准效果，并且该技术的引入摆脱了生产对单晶硅抛光片的依赖，大大降低了生产原料的成本。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种非抛光单晶硅基器件光刻对准标记的碱腐蚀加工方法，其特征在于具体步骤为：首先将非抛光<111>晶向单晶硅片在20~30℃的稀氟氢酸溶液中浸泡3~20min以去除硅片对准标记区的氧化层，而不去除对准标记区周围的氧化层，冲水清洗干净，其中稀氟氢酸溶液中氟氢酸与水的体积比为1:4~1:10；然后配制碱腐蚀液，其中质量浓度为30%~40%的氢氧化铵溶液、去离子水与异丙醇按照1:10:0.25~1:3:0.25的体积比例进行配置或质量浓度为30%~40%的氢氧化铵溶液与去离子水按照1:10~1:3的体积比例进行配置，将上述清洗干净的硅片在40~75℃的碱腐蚀液中腐蚀1~18min，加兆声去除反应气泡或持续抖动防止气泡凝聚，再冲洗水清洗干净即在非抛光<111>晶向单晶硅片上腐蚀出光亮密集的金字塔结构。
本发明具有以下有益效果：通过调整碱腐蚀液的配比实现了不同大小和密集度的金刚石结构，既可以避免硅片表面形成不规则的腐蚀印记，又可以改变腐蚀区域的光泽度，实现光刻快速对准，并使得大尺寸非抛光硅片的应用得到推广，降低企业生产成本。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
选用3寸、4寸、5寸及6寸非抛光<111>晶向单晶硅片，厚度250μm以上，在蒸铝之前的最后一次光刻时会形成单晶硅欧姆接触区、氧化层绝缘隔离区及单晶硅对准标记区，由于二氧化硅与硅在碱性溶液中反应速率大大不同的缘故，单晶硅欧姆接触区及单晶硅对准标记区在本发明所示碱腐蚀液中会发生异向腐蚀，使得反应区形成对比度较强的金字塔结构，而有氧化层的区域则无明显变化。
实施例1
进行碱腐蚀前，首先将硅片在25℃的DHF（DHF与水的体积比为1:10）溶液中浸泡20min以去除硅片对准标记区的氧化层，但不应去除对准标记区周围的氧化层，冲水清洗干净；然后配制碱腐蚀液，其中质量浓度为30%的氢氧化铵溶液与去离子水的体积比为1:3，将上述清洗干净的硅片在40℃的碱腐蚀液中腐蚀6min，加兆声去反应气泡或不断抖动，以防在气泡凝聚，在芯片表面形成不均匀的腐蚀印记，造成外观不良，冲水清洗干净，然后烘干在显微镜下观察腐蚀情况。
实施例2
进行碱腐蚀前，首先将硅片在25℃的DHF（DHF与水的体积比为1:10）溶液中浸泡20min以去除硅片对准标记区的氧化层，但不应去除对准标记区周围的氧化层，冲水清洗干净；然后配制碱腐蚀液，其中质量浓度为40%的氢氧化铵溶液与去离子水的体积比为1:10，将上述清洗干净的硅片在40℃的碱腐蚀液中腐蚀15min，加兆声去反应气泡或不断抖动，以防在气泡凝聚，在芯片表面形成不均匀的腐蚀印记，造成外观不良，冲水清洗干净，然后烘干在显微镜下观察腐蚀情况。
实施例3
进行碱腐蚀前，首先将硅片在20℃的DHF（DHF与水的体积比为1:4）溶液中浸泡3min以去除硅片对准标记区的氧化层，但不应去除对准标记区周围的氧化层，冲水清洗干净；然后配制碱腐蚀液，其中质量浓度为30%的氢氧化铵溶液与去离子水的体积比为1:3，将上述清洗干净的硅片在75℃的碱腐蚀液中腐蚀1min，加兆声去反应气泡或不断抖动，以防在气泡凝聚，在芯片表面形成不均匀的腐蚀印记，造成外观不良，冲水清洗干净，然后烘干在显微镜下观察腐蚀情况。
实施例4
进行碱腐蚀前，首先将硅片在30℃的DHF（DHF与水的体积比为1:4）溶液中浸泡3min以去除硅片对准标记区的氧化层，但不应去除对准标记区周围的氧化层，冲水清洗干净；然后配制碱腐蚀液，其中质量浓度为40%的氢氧化铵溶液与去离子水的体积比为1:10，将上述清洗干净的硅片在75℃的碱腐蚀液中腐蚀3min，加兆声去反应气泡或不断抖动，以防在气泡凝聚，在芯片表面形成不均匀的腐蚀印记，造成外观不良，冲水清洗干净，然后烘干在显微镜下观察腐蚀情况。
实施例5
进行碱腐蚀前，首先将硅片在25℃的DHF（DHF与水的体积比为1:10）溶液中浸泡20min以去除硅片对准标记区的氧化层，但不应去除对准标记区周围的氧化层，冲水清洗干净；然后配制碱腐蚀液，其中质量浓度为30%的氢氧化铵溶液与去离子水的体积比为1:3:0.25，将上述清洗干净的硅片在40℃的碱腐蚀液中腐蚀8min，加兆声去反应气泡或不断抖动，以防在气泡凝聚，在芯片表面形成不均匀的腐蚀印记，造成外观不良，冲水清洗干净，然后烘干在显微镜下观察腐蚀情况，异丙醇的使用使得反应气泡不易在硅片表面吸附，金字塔内结构更加均匀，且不易形成腐蚀印记。
实施例6
进行碱腐蚀前，首先将硅片在25℃的DHF（DHF与水的体积比为1:4）溶液中浸泡3min以去除硅片对准标记区的氧化层，但不应去除对准标记区周围的氧化层，冲水清洗干净；然后配制碱腐蚀液，其中质量浓度为40%的氢氧化铵溶液与去离子水的体积比为1:10:0.25，将上述清洗干净的硅片在40℃的碱腐蚀液中腐蚀18min，加兆声去反应气泡或不断抖动，以防在气泡凝聚，在芯片表面形成不均匀的腐蚀印记，造成外观不良，冲水清洗干净，然后烘干在显微镜下观察腐蚀情况。
实施例7
进行碱腐蚀前，首先将硅片在25℃的DHF（DHF与水的体积比为1:4）溶液中浸泡3min以去除硅片对准标记区的氧化层，但不应去除对准标记区周围的氧化层，冲水清洗干净；然后配制碱腐蚀液，其中质量浓度为40%的氢氧化铵溶液与去离子水的体积比为1:3:0.25，将上述清洗干净的硅片在75℃的碱腐蚀液中腐蚀1.5min，加兆声去反应气泡或不断抖动，以防在气泡凝聚，在芯片表面形成不均匀的腐蚀印记，造成外观不良，冲水清洗干净，然后烘干在显微镜下观察腐蚀情况。
实施例8
进行碱腐蚀前，首先将硅片在25℃的DHF（DHF与水的体积比为1:10）溶液中浸泡20min以去除硅片对准标记区的氧化层，但不应去除对准标记区周围的氧化层，冲水清洗干净；然后配制碱腐蚀液，其中质量浓度为30%的氢氧化铵溶液与去离子水的体积比为1:10:0.25，将上述清洗干净的硅片在75℃的碱腐蚀液中腐蚀4min，加兆声去反应气泡或不断抖动，以防在气泡凝聚，在芯片表面形成不均匀的腐蚀印记，造成外观不良，冲水清洗干净，然后烘干在显微镜下观察腐蚀情况。
上述实施例在碱腐蚀后均可以得到较理想的光照对比度和外观质量，使得表面蒸铝后的芯片能够快速、准确对准光刻标记，进行套刻，极大的提高了光刻效率，并真正将大尺寸硅片应用和推广，给企业带来可观的经济效益。
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。
Claims (1)
1.一种非抛光单晶硅基器件光刻对准标记的碱腐蚀加工方法，其特征在于具体步骤为：首先将非抛光<111>晶向单晶硅片在20~30℃的稀氟氢酸溶液中浸泡3~20min以去除硅片对准标记区的氧化层，而不去除对准标记区周围的氧化层，冲水清洗干净，所述的稀氟氢酸溶液中氟氢酸与水的体积比为1:10~1:4；然后配制碱腐蚀液，其中质量浓度为30%~40%的氢氧化铵溶液、去离子水与异丙醇按照1:10:0.25~1:3:0.25的体积比例进行配置或质量浓度为30%~40%的氢氧化铵溶液与去离子水按照1:10~1:3的体积比例进行配置，将上述清洗干净的硅片在40~75℃的碱腐蚀液中腐蚀1~18min，加兆声去除反应气泡或持续抖动防止气泡凝聚，再冲洗水清洗干净即在非抛光<111>晶向单晶硅片上腐蚀出光亮密集的金字塔结构。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |