CN108231572A - 一种用于硅电极腐蚀的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于硅电极腐蚀的方法。该方法包括以下步骤：(1)将硅电极在HF酸溶液中浸泡清洗，然后超声清洗导气孔残留的酸液和杂质；(2)将硅电极置于烘箱中通过热风将导气孔中残留的水分蒸发干净，将硅电极冷却到室温后，安装在腐蚀工装内；(3)将腐蚀工装置于腐蚀液中对硅电极进行腐蚀，通过调整腐蚀液的浓度和温度来确定腐蚀速率；通过调整腐蚀工装的转速和腐蚀时间，来达到目标设定的腐蚀去除量；(4)将腐蚀后的硅电极置于去离子水中浸泡并旋转硅电极，然后进行喷淋清洗；再经超声去除硅电极表面和导气孔中残留的酸液。采用本发明的方法可以大大改善硅电极表面平面度和表面形貌及不同位置导气孔直径的均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于硅电极腐蚀的方法。
背景技术
一般在制造半导体集成电路的时候，需要对硅晶片上形成的层间绝缘层(SiO2)进行刻蚀工艺。为了对带有绝缘层的硅片进行刻蚀，要使用等离子刻蚀装置。在该等离子刻蚀装置中，刻蚀气体通过设置于硅电极板的贯穿细孔朝向硅片并同时施加高频电压，从而在等离子体刻蚀用硅电极板和硅片之间产生了等离子体，该等离子体作用于硅片，从而实现对硅片表面绝缘层的刻蚀。在该过程中，硅片被置于载片台上、硅电极正下方。由于设备结构或硅片尺寸的不同，硅电极的结构也分为不同的类别，统称为硅电极。
在等离子体刻蚀硅片时，等离子气体会通过硅电极的导气孔均匀的附着在硅片上，对硅片表面的光刻胶进行刻蚀，最终刻蚀出集成电路的线宽。如果硅电极表面的平面度较差或者硅电极导气孔不同位置的直径均匀性较差会导致硅片不同位置刻蚀量的差别，最终导致良率的降低。因此硅电极表面的均匀性以及硅电极板不同位置导气孔直径的均匀性尤为重要。
硅电极几何形状、导气孔一般使用加工中心、打孔中心完成，现有的腐蚀工序中一般使用简易的固定工装，在腐蚀液槽中垂直上下移动硅电极进行腐蚀，由于在腐蚀液中不同位置的压力变化、腐蚀液温度的差异，会导致硅电极不同位置的腐蚀去除量不一致、导气孔腐蚀后直径不一致；实际操作中的数据显示在硅电极的底部即腐蚀液的下部由于压力较大、腐蚀液温度较高，腐蚀的去除量大、导气孔直径较大，而上部则腐蚀去除量小、导气孔直径小，在测量中会有一个明显的渐变趋势，即从硅电极的一边到另一边导气孔直径逐渐变大或变小、平面度逐渐增大或减小，导致硅电极整体几何参数的均匀性变差，通过后续的研磨、抛光等工序也无法有效进行改善。在集成电路刻蚀工序中会出现固定区域的刻蚀效果差、不稳定、良率低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于硅电极腐蚀的方法，以简单且高效率地改善硅电极表面平面度和表面形貌及不同位置导气孔直径的均匀性。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于硅电极腐蚀的方法，该方法包括以下步骤：
(1)将硅电极在HF酸溶液中浸泡清洗，然后超声清洗导气孔残留的酸液和杂质；
(2)将硅电极置于烘箱中通过热风将导气孔中残留的水分蒸发干净，将硅电极冷却到室温后，安装在腐蚀工装内；
(3)将腐蚀工装置于腐蚀液中对硅电极进行腐蚀，通过调整腐蚀液的浓度和温度来确定腐蚀速率；通过调整腐蚀工装的转速和腐蚀时间，来达到目标设定的腐蚀去除量；
(4)将腐蚀后的硅电极置于去离子水中浸泡并旋转硅电极，然后进行喷淋清洗；再经超声去除硅电极表面和导气孔中残留的酸液。
其中，所述步骤(1)中，HF酸溶液的浓度可以根据不同规格的产品要求进行调整，范围是10％-20％；HF酸溶液的温度一般为室温，范围是18-26℃。超声波的强度范围为8-20mev。
所述步骤(3)中，腐蚀液由HF、HNO3、CH3COOH混合而成，三者的浓度范围分别为：40-60％、40-80％、70-100％；三者之间的配比根据不同的工艺条件可以进行调整，范围为(1-5)∶(3-8)∶(4-8)。腐蚀液的温度范围为20-40℃。腐蚀工装的旋转速度为1-30rpm。
所述步骤(4)中，喷淋时间为1-10min；超声时间为10min-150min。
本发明的优点在于：
采用本发明的方法可以大大改善硅电极表面平面度和表面形貌及不同位置导气孔直径的均匀性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
该实施例中硅电极腐蚀过程包括以下步骤：
(1)硅电极导气孔加工完成后，将硅电极在HF酸溶液中浸泡清洗，然后超声清洗导气孔残留的酸液和杂质，其中，HF酸溶液的浓度为12％；HF酸溶液的温度为20℃。超声波的强度为10mev。
(2)将硅电极置于烘箱中通过热风将导气孔中残留的水分蒸发干净，将硅电极冷却到室温后，安装在腐蚀工装内。
(3)将腐蚀工装置于腐蚀液中对硅电极进行腐蚀，通过调整腐蚀液的浓度和温度来确定腐蚀速率；通过调整腐蚀工装的转速和腐蚀时间，来达到目标设定的腐蚀去除量；腐蚀液由HF、HNO3、CH3COOH混合而成，三者的浓度分别为：40％、50％、98％；三者之间的配比为1∶3∶8。腐蚀液的温度范围为206℃。腐蚀工装的旋转速度为12rpm。
(4)将腐蚀后的硅电极置于去离子水中浸泡并旋转硅电极，然后进行喷淋清洗，喷淋时间为2min；再经超声去除硅电极表面和导气孔中残留的酸液，超声时间为10min。
使用三坐标测量腐蚀后的硅电极的平面度和导气孔直径，结果如表1所示。
表1
| 旋转速度(转/分) | 0 | 3 | 6 |
| 腐蚀液温度℃ | 20 | 30 | 40 |
| 去除速率(μm/min) | 0 | 30 | 30 |
| 平面度(μm) | 46 | 12 | 12 |
| 表面形貌 | 腐蚀坑 | 光滑 | 光滑 |
| 导气孔直径极差(μm) | 80 | 20 | 20 |
从结果中可以看出，使用本发明中的方法，对硅电极进行腐蚀通过调整腐蚀液温度和硅电极在酸液中的转速可以提高改善表面形貌、平面度及导气孔直径极差。
Claims (5)
1.一种用于硅电极腐蚀的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将硅电极在HF酸溶液中浸泡清洗，然后超声清洗导气孔残留的酸液和杂质；
(2)将硅电极置于烘箱中通过热风将导气孔中残留的水分蒸发干净，将硅电极冷却到室温后，安装在腐蚀工装内；
(3)将腐蚀工装置于腐蚀液中对硅电极进行腐蚀，通过调整腐蚀液的浓度和温度来确定腐蚀速率；通过调整腐蚀工装的转速和腐蚀时间，来达到目标设定的腐蚀去除量；
(4)将腐蚀后的硅电极置于去离子水中浸泡并旋转硅电极，然后进行喷淋清洗；再经超声去除硅电极表面和导气孔中残留的酸液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，HF酸溶液的浓度为10％-20％；HF酸溶液的温度为18-26℃；超声波的强度为8-20mev。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，腐蚀液由HF、HNO3、CH3COOH混合而成，三者的浓度范围分别为：40-60％、40-80％、70-100％；三者之间的配比为(1-5)∶(3-8)∶(4-8)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，腐蚀液的温度范围为20-40℃；腐蚀工装的旋转速度为1-30rpm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，喷淋时间为1-10min；超声时间为10min-150min。
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