CN110047749B - 一种射频ldmos平坦化工艺中氮化硅的去除方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种射频LDMOS平坦化工艺中氮化硅的去除方法，其特征在于，对于通过两次湿氧进行平坦化后的掩蔽介质，利用图形边缘腐蚀速率高于中间，边缘鸟嘴处氮化硅厚度大于图形中间位置的特点，采用两次磷酸腐蚀的方法，将氮化硅去除。优点：1）解决了LDMOS器件生产中平坦化工艺后氮化硅去除不均匀，导致有源区受损问题及腐蚀去除氮化硅后缓冲氧化层损失较多的问题。2）采用两次新磷酸腐蚀工艺，保证了有源区氮化硅去除均匀，同时保证了氮化硅去除后缓冲氧化层损失可控，LOCOS平坦化工艺更容易实现，提高器件性能。
Description
技术领域
本发明是一种射频LDMOS平坦化工艺中氮化硅的去除方法，属于半导体微电子设计制造技术领域。
背景技术
在微波技术领域，射频LDMOS器件越来越广泛的应用于通讯基站、广播电视以及现代雷达系统上。为了不断提高LDMOS的频率性能，LDMOS栅的特征尺寸不断减小，从初始微米级不断降低到目前的亚微米级，器件生产对表面平整度要求越来越高。实现器件隔离的重要方法之一是局部氧化隔离(1ocal oxidation on silicon，LOCOS)。其中两次氧化的平坦化效果较好。工艺中通过在有源区外填充绝缘介质，采用氧化物介质增加绝缘介质的厚度，来实现氧化物介质的隔离，达到消除寄生晶体管、降低工作电容等作用。该方法最后一步去除氮化硅时，一般采用高温下磷酸直接腐蚀。由于磷酸腐蚀氮化硅速率随时间增加而减少，腐蚀氧化硅速率基本不变，鸟嘴处氮化硅和氧化层交替出现，且氮化硅厚度更厚一些，导致鸟嘴处较其他位置难腐蚀，单纯增加腐蚀时间会增加缓冲氧化层厚度损失。
因此，必须优化平坦化后氮化硅的去除工艺，从而保证氮化硅去除均匀，又要保证缓冲氧化层损失可控，有效提高LDMOS器件性能。
发明内容
本发明提出的是一种射频LDMOS平坦化工艺中氮化硅的去除方法，其目的在于针对现有射频LDMOS平坦化工艺技术中存在的缺陷，提出了一种氮化硅去除方法，，旨在提高LOCOS隔离后圆片表面平坦化，有利于细线条加工，提高器件性能。
本发明的技术解决方案：
一种射频LDMOS平坦化工艺中氮化硅的去除方法，对于通过两次湿氧方式平坦化后的掩蔽介质，利用图形边缘腐蚀速率高于中间，鸟嘴处氮化硅厚度大于图形中间位置的特点，采用两次磷酸腐蚀的方法，将氮化硅去除。该方法相对一次腐蚀，减少了缓冲氧化层损失，得到了更为平坦的表面。
包括如下步骤：
（1）在圆片表面氧化生长第一缓冲SiO2层，厚度为900Å~1100Å。
（2）在缓冲SiO2层表面LPCVD淀积Si3N4，厚度为1300 Å~1700 Å。
（3）采用光刻、干法法刻蚀圆片表面Si3N4、SiO2，终止于第一缓冲SiO2层，刻蚀后SiO2保留棕色；去除光刻胶，形成氧化窗口；
（4）采用稀释的HF腐蚀第一缓冲SiO2层至硅表面，露出氧化界面，表面疏水；
（5）第一次湿氧湿氧氧化，氧化生长第一湿氧SiO2层；厚度为8000 Å~11000 Å。
（6）缓冲氢氟酸腐蚀第一湿氧SiO2层，终止于硅表面，至表面疏水；
（7）氧化生长第二缓冲SiO2层；厚度为300 Å -900 Å。
（8）在第二缓冲SiO2层表面LPCVD 淀积Si3N4；厚度为600 Å -1000 Å。
（9）采用干法刻蚀LPCVD 淀积的Si3N4；氧化窗口处Si3N4刻蚀干净，有源区保留完整Si3N4掩蔽层。
（10）第二次湿氧氧化，氧化生长第二湿氧SiO2层；厚度为90000 Å -12000 Å。
（11）第一次新磷酸腐蚀Si3N4:用浓度为80%～90%的磷酸，在150～180度恒温条件下腐蚀4～6小时，腐蚀结束后镜检缓冲SiO2层剩余棕色至蓝色。
（12）第二次新磷酸腐蚀Si3N4:用浓度为80%～90%的磷酸，在150～180度恒温条件下腐蚀1～2小时，腐蚀结束后镜检缓冲SiO2层剩余浅棕色至棕色。
本发明的有益效果：
1）解决了LDMOS器件生产中平坦化工艺后氮化硅去除不均匀，导致有源区受损问题及腐蚀去除氮化硅后缓冲氧化层损失较多的问题。
2）采用两次新磷酸腐蚀工艺，保证了有源区氮化硅去除均匀，同时保证了氮化硅去除后缓冲氧化层损失可控，LOCOS平坦化工艺更容易实现，提高器件性能。
附图说明
附图1是在圆片表面氧化生长第一缓冲SiO2层的结构示意图；
附图2是在第一缓冲SiO2层表面LPCVD淀积Si3N4的结构示意图；
附图3是光刻、干法刻蚀表面Si3N4、SiO2的结构示意图；
附图4是HF腐蚀第一缓冲SiO2层的结构示意图；
附图5是第一次湿氧氧化后的结构示意图；
附图6是缓冲氢氟酸腐蚀第一次湿氧SiO2层后的结构示意图；
附图7是氧化生长第二缓冲SiO2层的结构示意图；
附图8是在第二缓冲SiO2层表面LPCVD 淀积Si3N4的结构示意图；
附图9是干法刻蚀LPCVD淀积Si3N4的结构示意图；
附图10是第二次湿氧氧化的结构示意图；
附图11是第一次新磷酸腐蚀Si3N4的结构示意图；
附图12是第二次新磷酸腐蚀Si3N4的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明技术方案进一步说明
如附图1所示，在圆片表面氧化生长900Å~1100Å第一缓冲SiO2层；
如附图2所示，在第一缓冲SiO2层表面LPCVD淀积1300Å-1700Å Si3N4；
如附图3所示，光刻、干法刻蚀表面Si3N4、SiO2，终止于第一缓冲SiO2层；去除光刻胶，形成氧化窗口；
如附图4所示，稀释的HF腐蚀第一缓冲SiO2层至硅表面，露出氧化界面；
如附图5所示，第一次湿氧氧化厚度为8000 Å-11000 Å；
如附图6所示，缓冲氢氟酸将第一湿氧SiO2层，终止于硅表面；
如附图7所示，氧化生长第二缓冲SiO2层厚度为300 Å -900 Å；
如附图8所示，在第二缓冲SiO2层表面LPCVD 淀积Si3N4，厚度为600 Å -1000 Å；
如附图9所示，干法刻蚀LPCVD 淀积的Si3N4，氧化窗口处Si3N4刻蚀干净，有源区保留完整Si3N4掩蔽层；
如附图10所示，氧化生长第二湿氧氧化层，厚度为90000 Å -12000 Å；
如附图11所示，第一次150～180度新磷酸腐蚀Si3N4，时间4~6小时，大面积氮化硅留棕色至蓝色；
如附图12所示，第二次150～180度新磷酸腐蚀Si3N4，时间1~3小时，腐蚀至全片氮化硅干净。
实施例1
（1）在圆片表面氧化生长1000Å第一次缓冲SiO2层；
（2）在缓冲氧化层表面LPCVD淀积1500Å Si3N4；
（3）光刻、干法刻蚀表面Si3N4、SiO2，终止于缓冲SiO2层；去除光刻胶，形成氧化窗口；
（4）HF：H2O=1:10浓度HF腐蚀缓冲SiO2层，时间3分钟，至表面疏水；
（5）进行第一次湿氧氧化，厚度为9800Å；
（6）缓冲氢氟酸腐蚀第一次湿氧SiO2层，时间10分钟，表面疏水；
（7）氧化生长第二次缓冲SiO2层厚度为800 Å；
（8）在缓冲SiO2层表面LPCVD 淀积Si3N4，厚度为800 Å；
（9）干法刻蚀LPCVD淀积的Si3N4，氧化窗口处Si3N4刻蚀干净，有源区Si3N4掩蔽层余棕色；
（10）氧化生长第二次湿氧氧化层，厚度为10001 Å；
（11）第一次160度新磷酸腐蚀Si3N4，时间5小时，大面积氮化硅留蓝色；
（12）第二次160度新磷酸腐蚀Si3N4，时间2小时，腐蚀至全片氮化硅干净。
实施例2
（1）在圆片表面氧化生长1000Å第一次缓冲SiO2层；
（2）在缓冲氧化层1表面LPCVD淀积1510Å Si3N4；
（3）光刻、干法刻蚀表面Si3N4、SiO2，终止于缓冲SiO2层；去除光刻胶，形成氧化窗口；
（4）HF：H2O=1:10浓度HF腐蚀缓冲SiO2层，时间3分钟，至表面疏水；
（5）进行第一次湿氧氧化，厚度为9885Å；
（6）缓冲氢氟酸腐蚀第一次湿氧SiO2层，时间10分钟，表面疏水；
（7）氧化生长第二次缓冲SiO2层厚度为500 Å；
（8）在缓冲SiO2层表面LPCVD 淀积Si3N4，厚度为800 Å；
（9）干法刻蚀LPCVD淀积的Si3N4，氧化窗口处Si3N4刻蚀干净，有源区Si3N4掩蔽层余棕色；
（10）氧化生长第二次湿氧氧化层，厚度为10001 Å；
（11）第一次160度新磷酸腐蚀Si3N4，时间5小时，大面积氮化硅留蓝色；
（12）第二次160度新磷酸腐蚀Si3N4，时间2小时，腐蚀至全片氮化硅干净。
Claims (8)
1.一种射频LDMOS平坦化工艺中氮化硅的去除方法，其特征是包括如下步骤：
（1）在圆片表面氧化生长第一缓冲SiO2层；
（2）在缓冲SiO2层表面LPCVD淀积Si3N4；
（3）采用光刻、干法刻蚀圆片表面Si3N4、SiO2，终止于第一缓冲SiO2层，刻蚀后SiO2保留棕色；去除光刻胶，形成氧化窗口；
（4）采用稀释的HF腐蚀第一缓冲SiO2层至硅表面，露出氧化界面，表面疏水；
（5）第一次湿氧氧化，氧化生长第一湿氧SiO2层；
（6）缓冲氢氟酸腐蚀第一湿氧SiO2层，终止于硅表面，至表面疏水；
（7）氧化生长第二缓冲SiO2层；
（8）在第二缓冲SiO2层表面LPCVD 淀积Si3N4；
（9）采用干法刻蚀LPCVD 淀积的Si3N4；
（10）第二次湿氧氧化，氧化生长第二湿氧SiO2层；
（11）第一次新磷酸腐蚀Si3N4:用浓度为80%～90%的磷酸，在150～180度恒温条件下腐蚀4～6小时，腐蚀结束后镜检缓冲SiO2层剩余棕色至蓝色；
（12）第二次新磷酸腐蚀Si3N4:用浓度为80%～90%的磷酸，在150～180度恒温条件下腐蚀1～2小时，腐蚀结束后镜检缓冲SiO2层剩余浅棕色至棕色。
2.根据权利要求1所述的一种射频LDMOS平坦化工艺中氮化硅的去除方法，其特征是所述步骤（1）中的第一缓冲SiO2层厚度为900Å~1100Å。
3.根据权利要求1所述的一种射频LDMOS平坦化工艺中氮化硅的去除方法，其特征是所述步骤（2）中的Si3N4厚度为1300 Å~1700 Å。
4.根据权利要求1所述的一种射频LDMOS平坦化工艺中氮化硅的去除方法，其特征是所述步骤（5）中的第一湿氧SiO2层厚度为8000 Å~11000 Å。
5.根据权利要求1所述的一种射频LDMOS平坦化工艺中氮化硅的去除方法，其特征是所述步骤（7）中的第二缓冲SiO2层厚度为300 Å -900 Å。
6.根据权利要求1所述的一种射频LDMOS平坦化工艺中氮化硅的去除方法，其特征是所述步骤（8）中的Si3N4厚度为600 Å -1000 Å。
7.根据权利要求1所述的一种射频LDMOS平坦化工艺中氮化硅的去除方法，其特征是所述步骤（9）采用干法刻蚀表面Si3N4，氧化窗口处Si3N4刻蚀干净，有源区保留完整Si3N4掩蔽层。
8.根据权利要求1所述的一种射频LDMOS平坦化工艺中氮化硅的去除方法，其特征是所述步骤（10）中的第二次湿氧氧化层厚度为90000 Å -12000 Å。
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110047749A (zh) | 2019-07-23 |
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