CN108615673A - 一种光刻返工过程中半导体表面处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光刻返工过程中半导体表面处理方法，包括如下步骤：1)提供包括薄膜层和待返工的光刻胶的半导体结构；2)去胶溶液去除待返工的光刻胶；3)等离子体辉光清理半导体结构表面；4)依次对半导体结构表面进行清洗和干燥工艺；5)在薄膜层表面生长一层掩膜层；6)去除掩膜层；7)在薄膜层表面涂光刻胶。本发明通过在去除光刻胶并完成对半导体结构表面的清洗和干燥工艺后进行生长掩膜层的方法，以修复薄膜层的表面形貌，同时生长过程中一些等离子体可与薄膜层表面的悬键相结合，在去除掩膜层同时降低了表面悬键数量，减少由形貌不佳、悬键过多所造成的缺陷，提高光刻胶与薄膜层附着力，防止光刻胶脱落并提高图形精度，有效提高产出和良率。
Description
技术领域
本发明属于半导体制造技术领域，具体涉及一种光刻返工过程中半导体表面处理方法。
背景技术
半导体制造技术需要在半导体结构上进行多种不同的物理和化学工艺，光刻制程则是半导体制造技术最重要的制程之一，在整个集成电路的制造过程中可能需要进行多次光刻工艺，因此光刻胶涂布不理想也会经常发生，如果光刻匀胶不理想，则会造成光刻胶层残留缺陷或均匀性差，曝光显影条件不对，造成线宽不理想，或者曝光对位偏，这是就需要对半导体结构的光刻表面进行返工。
目前，在光刻返工过程中所采用的清洗溶液、等离子体等虽然能清除光刻胶层残留，但是其亦会与膜层的表面发生化学反应，这些化学反应会腐蚀膜层表面，造成膜层表面形貌粗糙，悬键大量増多，致使一些细小颗粒物或气体极易吸附在膜层表面，为后续制程引入杂质或造成空穴缺陷；而且，悬键增多亦会使膜层表面化学性质活泼，容易被腐蚀，失去原有的保护作用；同时通过化学清洗也往往会使膜层表面产生大量亲水基团如— OH，表面由疏水性变化为亲水性，导致之后再次匀胶时光刻胶与膜层附着力不佳，尤其是当光刻图形尺寸较小时，造成胶膜脱落，影响最终图形的形貌和精度大小。
发明内容
本发明的目的是克服现有化学清洗半导体结构的光刻胶易腐蚀膜层表面，影响最终图形的形貌和精度大小的问题。
为此，本发明实施例提供了一种光刻返工过程中半导体表面处理方法，包括如下步骤：
1)提供一半导体结构，所述半导体结构包括薄膜层和附着在所述薄膜层上表面的待返工的光刻胶；
2)采用去胶溶液清洗的方法去除待返工的光刻胶；
3)采用等离子体辉光的方法清理经步骤2)处理后的半导体结构的表面；
4)依次对经步骤3)处理后的半导体结构的表面进行清洗和干燥工艺；
5)在经干燥工艺处理后的半导体结构的薄膜层表面生长一层掩膜层；
6)利用干法刻蚀或者湿法腐蚀的方法将所长的掩膜层去除；
7)在经步骤6)处理后的半导体结构的薄膜层表面涂覆光刻胶。
进一步的，所述薄膜层包括衬底和设置在衬底上的半导体外延层，所述半导体外延层为GaAs、GaN或InP材质。
进一步的，所述步骤2)中去胶溶液为N-甲基吡咯烷酮或丙酮。
进一步的，所述步骤3)中等离子体为氧气等离子体。
进一步的，所述步骤4)中清洗工艺过程为先采用浓度为大于或等于10%的氢氟酸的水溶液清洗所述半导体结构的表面，再采用热的丙酮清洗所述半导体结构的表面，最后采用热的无水乙醇清洗所述半导体结构的表面。
进一步的，所述步骤4)中干燥工艺采用热的异丙醇溶剂干燥清洗后的所述半导体结构的表面。
进一步的，所述步骤5)中掩膜层采用等离子体增强化学气相沉积法制得。
进一步的，所述步骤5)中掩膜层的材质为二氧化硅或氮化硅，所述掩膜层的厚度为50～300nm。
进一步的，所述步骤6)中干法刻蚀采用反应离子刻蚀法，湿法腐蚀方法处理的腐蚀剂为BOE或HF。
进一步的，在所述步骤2)、3)、4)造成所述半导体结构的薄膜层表面物理化学性质发生变化后再进行所述步骤5)和6)。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明提供的这种光刻返工过程中半导体表面处理方法通过在去除光刻胶并完成对半导体结构表面的清洗和干燥工艺后进行生长掩膜层的方法，在生长的过程中，由于温度较高，以修复薄膜层的表面形貌，同时生长过程中的一些等离子体可以与薄膜层表面的悬键相结合，这样在去除掩膜层的时候，也同时降低了表面悬键数量，减少由形貌不佳、悬键过多所造成的缺陷，从而提高在后续于薄膜层上重新光刻时光刻胶与薄膜层的附着力，防止光刻胶脱落并提高图形精度，进而有效提高产出和良率。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明光刻返工过程中半导体表面处理方法的工艺流程图；
图2是本发明中半导体结构的结构示意图。
附图标记说明：1、衬底；2、半导体外延层；3、光刻胶。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本实施例提供了一种光刻返工过程中半导体表面处理方法，包括如下步骤：
(1)提供一半导体结构，所述半导体结构包括薄膜层和附着在所述薄膜层上表面的待返工的光刻胶，该待返工的光刻胶可以是由于涂布不理想或者显影没有达到要求等原因而需要返工。
具体的，本实施例的半导体结构如图2所示，所述薄膜层包括衬底和设置在衬底上的半导体外延层，所述半导体外延层为GaAs（砷化镓）、GaN（氮化镓）或InP（磷化铟）材质，待返工的光刻胶设置在该半导体外延层上。
(2)采用去胶溶液清洗的方法去除待返工的光刻胶。具体的，所述去胶溶液可选用N-甲基吡咯烷酮（NMP）或丙酮。优选的，在去胶溶液清洗后，采用酒精浸泡洗掉半导体结构上残留的去胶溶液，之后用水冲洗吹干后再进行后续表面处理过程。
(3)采用等离子体辉光的方法清理经步骤(2)处理后的半导体结构的表面。具体的，所述等离子体辉光的方法中等离子体采用氧气等离子体，该等离子体辉光处理的工艺参数如下：时间大于等于3min，功率大于等于100W，通过等离子体进一步轰击掉半导体结构上残留的光刻胶颗粒，保证半导体结构上待返工的光刻胶完全清除。
(4)依次对经步骤(3)处理后的半导体结构的表面进行清洗和干燥工艺。
具体的，清洗工艺过程具体包括：首先采用浓度为大于或等于10%的氢氟酸的水溶液清洗所述半导体结构的表面，通过氢氟酸的水溶液洗掉半导体结构表面的氧化物，然后采用热的丙酮清洗所述半导体结构的表面，去除半导体结构包面的有机物，最后采用热的无水乙醇清洗所述半导体结构的表面，通过热的无水乙醇溶解丙酮，避免丙酮对后续掩膜层的生长产生影响。
经上述清洗工艺清洗后的半导体结构进行干燥工艺，即采用热的异丙醇溶剂干燥清洗后的半导体结构的表面。
(5)在经干燥工艺处理后的半导体结构的薄膜层表面生长一层掩膜层。具体的，掩膜层采用等离子体增强化学气相沉积法制得，掩膜层的材质为二氧化硅或氮化硅，掩膜层的厚度为50～300nm。在掩膜层生长的过程中，其温度大于等于300℃，可修复薄膜层的表面形貌，同时生长过程中的一些等离子体可以与半导体结构的薄膜层表面的悬键相结合，这样后续再去除掩膜层时，也同时降低了半导体结构表面悬键数量，减少由形貌不佳、悬键过多所造成的缺陷，从而提高在后续于薄膜层上重新光刻时光刻胶与薄膜层的附着力，防止光刻胶脱落并提高图形精度，进而有效提高产出和良率。
(6)利用干法刻蚀或者湿法腐蚀的方法将所生长的掩膜层去除。具体的，本实施例中干法刻蚀可采用反应离子刻蚀法(RIE)，由于该反应离子刻蚀法工艺过程并非本发明改进的重点，可以采用本领域技术人员所熟知的技术，在此不再赘述；而在采用湿法腐蚀方法时，其腐蚀剂可采用BOE（HF与NH4F的混合液）或HF。
进一步的，在所述步骤(2)、(3)、(4)造成所述半导体结构的薄膜层表面物理化学性质发生变化后，再继续对半导体结构进行步骤(5)的掩膜层生长工艺及步骤(6)的去除掩膜层工艺过程。
(7)在经步骤(6)处理后的半导体结构的薄膜层表面涂覆光刻胶。
综上所述，本发明提供的这种光刻返工过程中半导体表面处理方法通过在去除光刻胶并完成对半导体结构表面的清洗和干燥工艺后进行生长掩膜层的方法，在生长的过程中，由于温度较高，以修复薄膜层的表面形貌，同时生长过程中的一些等离子体可以与薄膜层表面的悬键相结合，这样在去除掩膜层的时候，也同时降低了表面悬键数量，减少由形貌不佳、悬键过多所造成的缺陷，从而提高在后续于薄膜层上重新光刻时光刻胶与薄膜层的附着力，防止光刻胶脱落并提高图形精度，进而有效提高产出和良率。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种光刻返工过程中半导体表面处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)提供一半导体结构，所述半导体结构包括薄膜层和附着在所述薄膜层上表面的待返工的光刻胶；
2)采用去胶溶液清洗的方法去除待返工的光刻胶；
3)采用等离子体辉光的方法清理经步骤2)处理后的半导体结构的表面；
4)依次对经步骤3)处理后的半导体结构的表面进行清洗和干燥工艺；
5)在经干燥工艺处理后的半导体结构的薄膜层表面生长一层掩膜层；
6)利用干法刻蚀或者湿法腐蚀的方法将所长的掩膜层去除；
7)在经步骤6)处理后的半导体结构的薄膜层表面涂覆光刻胶。
2.如权利要求1所述的光刻返工过程中半导体表面处理方法，其特征在于，所述薄膜层包括衬底和设置在衬底上的半导体外延层，所述半导体外延层为GaAs、GaN或InP材质。
3.如权利要求1所述的光刻返工过程中半导体表面处理方法，其特征在于，所述步骤2)中去胶溶液为N-甲基吡咯烷酮或丙酮。
4.如权利要求1所述的光刻返工过程中半导体表面处理方法，其特征在于，所述步骤3)中等离子体为氧气等离子体。
5.如权利要求1所述的光刻返工过程中半导体表面处理方法，其特征在于，所述步骤4)中清洗工艺过程为先采用浓度为大于或等于10%的氢氟酸的水溶液清洗所述半导体结构的表面，再采用热的丙酮清洗所述半导体结构的表面，最后采用热的无水乙醇清洗所述半导体结构的表面。
6.如权利要求1所述的光刻返工过程中半导体表面处理方法，其特征在于，所述步骤4)中干燥工艺采用热的异丙醇溶剂干燥清洗后的所述半导体结构的表面。
7.如权利要求1所述的光刻返工过程中半导体表面处理方法，其特征在于，所述步骤5)中掩膜层采用等离子体增强化学气相沉积法制得。
8.如权利要求1所述的光刻返工过程中半导体表面处理方法，其特征在于，所述步骤5)中掩膜层的材质为二氧化硅或氮化硅，所述掩膜层的厚度为50～300nm。
9.如权利要求1所述的光刻返工过程中半导体表面处理方法，其特征在于，所述步骤6)中干法刻蚀采用反应离子刻蚀法，湿法腐蚀方法处理的腐蚀剂为BOE或HF。
10.如权利要求1所述的光刻返工过程中半导体表面处理方法，其特征在于，在所述步骤2)、3)、4)造成所述半导体结构的薄膜层表面物理化学性质发生变化后再进行所述步骤5)和6)。
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