CN113066719A - 一种硅片制作方法及硅片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅片制作方法及硅片，涉及微电子技术领域，硅片制作方法包括：首先在硅片的表面形成氧化层；然后通过化学气相沉积法在氧化层的表面形成保护膜；接着在保护膜的表面形成光刻胶层，并利用光刻版上的图形进行光刻工艺，再利用腐蚀液在氧化层上腐蚀出图形；然后利用硅槽腐蚀液根据图形对硅片的本体进行槽腐蚀，以形成基于图形确定的硅槽；最终去除光刻胶层，形成具有硅槽的硅片，通过上述步骤，相较于现有技术中硅槽制作过程中由于光刻胶层过早的脱落造成的硅槽结构不完整的问题，利用化学气相沉积法形成的保护膜能够实现一种能够保证硅槽结构完整的硅片制作技术方案。
Description
技术领域
本发明涉及领域，具体而言，涉及微电子技术领域。
背景技术
随着微电子行业的发展，各类硅产品应用在各种场景中，硅槽作为硅产品的重要结构特征，用于容纳芯片以及相关微电子器件的作用。而在现有技术中，硅槽的制作过程一般采取传统的硅槽腐蚀工艺，由于在硅槽腐蚀过程中放热量巨大，随着台面腐蚀时间进行，用于进行曝光显影的光刻胶的耐腐蚀性逐渐变差，在未达到硅槽形貌的情况下，光刻胶已完全脱落，光刻胶的脱落一方面导致硅槽的造型发生变化，如槽深、槽宽不符合工艺要求，影响芯片的反向电压；另一方面光刻胶脱落导硅片表面氧化层被台面腐蚀液腐蚀，氧化层厚度发生变化，或出现发黑的现象，影响芯片可靠性。
有鉴于此，如何提供一种能够保证硅槽结构完整的硅片制作方案，是本领域技术人员需要解决的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硅片制作方法及硅片。
第一方面，本发明提供一种硅片制作方法，包括：
将硅片放置于具有设定温度的氧化环境，在硅片的表面形成氧化层；
通过化学气相沉积法在氧化层的表面形成保护膜；
在保护膜的表面形成光刻胶层，并利用光刻版上的图形进行光刻工艺，保护膜用于增强光刻胶层与氧化层的粘附性；
利用腐蚀液按照图形对氧化层进行腐蚀，以在氧化层上腐蚀出图形；
利用硅槽腐蚀液根据图形对硅片的本体进行槽腐蚀，以形成基于图形确定的硅槽；
去除光刻胶层，形成具有硅槽的硅片。
可选地，设定温度为800℃至1100℃之间。
可选地，通过化学气相沉积法在氧化层的表面形成保护膜，包括：
利用化学气相沉积法将液态源Si(OC2H5)4淀积至氧化层的表面形成保护膜。
可选地，保护膜的厚度为1500埃到2500埃之间。
可选地，在保护膜的表面形成光刻胶层，并利用光刻版上的图形进行光刻工艺，包括：
对硅片进行脱水烘焙；
将光刻胶以旋涂方式涂覆在保护膜的表面形成光刻胶层；
对硅片进行烘干，以使光刻胶层干燥；
通过光刻版对干燥后的光刻胶层进行光刻去除光刻胶层的一部分，完成光刻工艺。
可选地，利用腐蚀液按照图形对氧化层进行腐蚀，包括：
利用氢氟酸腐蚀液对氧化层进行腐蚀。
可选地，利用硅槽腐蚀液根据图形对硅片的本体进行槽腐蚀，以形成基于图形确定的硅槽，包括：
将硅片在预设温度环境下放入硝酸、氢氟酸和冰乙酸后制作形成的硅槽腐蚀液中，腐蚀预设时间后取出，以形成基于图形确定的硅槽。
可选地，预设温度为-8℃，预设时间为25min至30min。
可选地，去除光刻胶层，形成具有硅槽的硅片，包括：
将硅片放入到118℃至122℃的硫酸中去除光刻胶层后，并用清水进行冲洗，得到具有硅槽的硅片。
第二方面，本发明提供一种硅片，包括由第一方面的硅片制作方法制作形成的硅槽。
相比现有技术，本发明提供的有益效果包括：采用本发明实施例一种硅片制作方法及硅槽，通过将硅片放置于具有设定温度的氧化环境，在硅片的表面形成氧化层；然后通过化学气相沉积法在氧化层的表面形成保护膜；再在保护膜的表面形成光刻胶层，并利用光刻版上的图形进行光刻工艺，保护膜用于增强光刻胶层与氧化层的粘附性；接着利用腐蚀液按照图形对氧化层进行腐蚀，以在氧化层上腐蚀出图形；并利用硅槽腐蚀液根据图形对硅片的本体进行槽腐蚀，以形成基于图形确定的硅槽；最终去除光刻胶层，形成具有硅槽的硅片。通过上述步骤，巧妙地利用了通过化学气相沉积法在氧化层的表面形成保护膜，以此来实现一种能够保证硅槽完整性的硅片制作方案。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的一种硅片制作方法的步骤流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种氧化层的制备工艺示意图；
图3为本发明实施例提供的一种保护膜的制备工艺示意图；
图4为本发明实施例提供的一种光刻胶层的制备工艺示意图；
图5为本发明实施例提供的一种腐蚀氧化层的工艺示意图；
图6为本发明实施例提供的一种腐蚀硅片本体的工艺示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。
在现有技术中，传统的硅槽制备工作在制备硅槽的过程中，在进行到硅槽腐蚀阶段，由于存在较为巨大的放热量或者腐蚀液搅拌或者硅片的震动，往往硅槽还未腐蚀到预设的结构，光刻胶就已经完全脱落，光刻胶的脱落不仅会导致硅槽的造型改变，还会造成硅槽所在硅片的氧化层被腐蚀，进而影响芯片的可靠性。
有鉴于此，请结合参考图1，图1为本发明实施例提供的一种硅片制作方法的步骤流程示意图。
步骤201，将硅片放置于具有设定温度的氧化环境，在硅片的表面形成氧化层。
步骤202，通过化学气相沉积法在氧化层的表面形成保护膜。
步骤203，在保护膜的表面形成光刻胶层，并利用光刻版上的图形进行光刻工艺。
其中，保护膜用于增强光刻胶层与氧化层的粘附性。
步骤204，利用腐蚀液按照图形对氧化层进行腐蚀，以在氧化层上腐蚀出图形。
步骤205，利用硅槽腐蚀液根据图形对硅片的本体进行槽腐蚀，以形成基于图形确定的硅槽。
步骤206，去除光刻胶层，形成具有硅槽的硅片。
应当理解的是，本发明实施例中氧化层的可以是在扩散炉内生长得到的二氧化硅。可以是由硅片与扩散炉中氧气以及与氧气中携带的水汽进行方案生成，采用上述热氧化方式形成的氧化膜的致密性较好。可以理解为Si+O2＝SiO2的过程。
在此基础上，利用化学气相沉积法生成的保护膜，则是在化学气氛下生成二氧化硅，应原理因使用了对应的化学气体与氧化环境不同，采用化学气相沉积法生成的作为保护膜的二氧化硅，可以理解为含“Si”化合物+“O2”或含“O2”化合物＝SiO2+副产物的过程，其折射率和密度都低于高温氧化形成的作为氧化层的二氧化硅，在此基础上，采用化学气相沉积法生成的保护膜的台阶覆盖性和对孔洞的填充能力都高于高温氧化形成氧化层，同时化学气相沉积法生成的保护膜的致密性一般，不及高温氧化形成氧化层的致密性。正是基于上述高温氧化形成氧化层以及化学气相沉积法生成的保护膜特征的区别，形成的保护膜便能够实现增强光刻胶层与氧化层的粘附性的功能。
由于有保护膜的存在，在进行对氧化层以及硅片本体进行腐蚀的过程中涉及加热、腐蚀等相关流程时，形成的光刻胶层与氧化层粘附性强，光刻胶层不会脱落，因此除了需要进行开槽腐蚀的区域外，其他需要保留的氧化层并不会受到影响，能够保证后续芯片功能的稳定性，同时在进行槽腐蚀的过程中，也能够使得硅片的结构不会发生改变，由此便可以实现一种能够保证硅槽结构完整性的方案。
作为一种可替换的具体实施方式，设定温度为800℃至1100℃之间。
如前所描述的，请结合参考图2，在基于高温氧化形成氧化层101的方案，设定的温度可以是在800℃至1100℃之间，可以由氧化剂(O2、H2O)从气相经附面层扩散到气体-Si02界面，然后氧化剂扩散穿过Si02层，到达Si－Si02界面，接着在界面处与Si氧化反应，最后反应的副产物(H2)扩散出Si02层，逸出反应室(扩散炉)，以此便可以在硅片10的表面形成氧化层101。
为了能够更加清楚的描述本发明实施例提供的方案，前述步骤202可以由以下的具体实施方式实现。
子步骤202-1，利用化学气相沉积法将液态源Si(OC2H5)4淀积至氧化层101的表面形成保护膜102。
如前所描述的，请结合参考图3，可以在对应的反应室内进行保护膜102的生成，具体可以采用低压化学气相沉积法(LPCVD)，可以先将反应剂(即液态源Si(OC2H5)4)从气相(平流主气流区)经附面层(边界层)扩散到(Si)表面，以使反应剂附在硅片10的表面(此时已经生成了氧化层101，因此是指在硅片10的氧化层101的表面)，通过对应的化学反应，生成薄膜分子(即保护膜102)及副产物，脱吸的副产物和未反应的反应剂从表面扩散到气相(主气流区)，逸出反应室，至此，便可以得到保护膜102，可以参考化学式：Si(OC2H5)4+O2→SiO2+H2O+CXHY，反应温度在250℃至450℃。值得说明的是，前述高温氧化过程会消耗Si，而利用化学气相沉积法制作保护膜102的过程中并不会消耗Si，而是从液态源Si(OC2H5)4中获取Si，再加上液态源Si(OC2H5)4具备的气压小、不易泄露等安全特性，淀积的薄膜(即保护膜102)特性好，保护膜102表面粗糙，能够实现增加光刻胶与硅片10表面的粘附性的作用。作为一种可替换的具体实施方式，保护膜102的厚度可以为1500埃到2500埃之间。应当理解的是，上述过程可以由预先编写的膜厚程序实现。
作为一种可替换的具体实施方式，前述步骤203可以通过以下示例实现。
子步骤203-1，对硅片10进行脱水烘焙。
子步骤203-2，将光刻胶以旋涂方式涂覆在保护膜102的表面形成光刻胶层103。
子步骤203-3，对硅片10进行烘干，以使光刻胶层103干燥。
子步骤203-4，通过光刻版对干燥后的光刻胶层103进行光刻去除光刻胶层103的一部分，完成光刻工艺。
请结合参考图4，可以先将硅片10放至在通有HMDS(六甲基乙硅氮烷)的烘箱中进行脱水烘焙，以此去掉SiO2表面的-OH，增强光刻胶与硅片10的附着力。为了保证制作的光刻胶层103的稳定性，可以采用旋涂方式进行涂胶，以此实现一种粘附良好、均匀、薄厚适当光刻胶层103制备方式。然后可以进行前烘，即对硅片10进行烘干，以使光刻胶层103干燥，以便促进胶膜内溶剂充分挥发，使胶膜干燥；增加胶膜与SiO2(Al膜等)的粘附性及耐磨性，最后便可以进行曝光，可以采用高压汞灯光源产生紫外(UV)光，光谱范围为350～450nm，方式可以为接触式曝光，曝光时间可以在25-30s左右，然后将未感光的负胶或感光的正胶溶解去除，显现出所需的图形，该图形可以位于图像区域A，以此完成光刻工艺。
在前述基础上，前述步骤204可以由以下详细的步骤执行实施。
子步骤204-1，利用氢氟酸腐蚀液对氧化层101进行腐蚀。
可以先进行坚膜，以使原本软化、膨胀的光刻胶层103与硅片10粘附更牢，并能够增加光刻胶层103的抗蚀能力，坚膜过程可以在恒温烘箱中实现，设定温度133℃至137℃，设定时间30min。在完成坚膜后，可以采用氢氟酸腐蚀液对裸露的(即没有被光刻胶层103保护的)SiO2，采用具有各向同性的湿法腐蚀，可以结合参考图5，腐蚀区域B则是由光刻版图形所确定出的需要被腐蚀的裸露的氧化层101。应当理解的是，后续还会进行槽腐蚀相关流程，为了能保证槽结构的完整性，在此先不除去光刻胶层103。
为了能够更加清楚的描述本发明实施例提供的方案，请结合参考图6，前述步骤205可以通过以下具体的实施方式实现。
子步骤205-1，将硅片10在预设温度环境下放入硝酸、氢氟酸和冰乙酸后制作形成的硅槽104腐蚀液中，腐蚀预设时间后取出，以形成基于图形确定的硅槽104。
在此基础上，预设温度可以为-8℃，预设时间可以为25min至30min。通过上述步骤，能够实现一种双面开槽的硅片10，其两个硅槽104均具备完整的结构，除此之外，本发明实施例提供的硅片制作方法，也适用于单面开槽或者共用中间硅槽104的方案，在此不做限制。
作为一种可替换的具体实施方式，前述步骤206可以由以下详细的步骤执行实施。
子步骤206-1，将硅片10放入到118℃至122℃的硫酸中去除光刻胶层103后，并用清水进行冲洗，得到具有硅槽104的硅片10。
除去光刻胶层103的方式可以采取将硅片10放入到118℃至122℃的硫酸中实现，然后用清水进行冲洗后即可。
可以按照上述条件进行硅槽104的制作，应当理解的是，由于制作了保护膜102增加了氧化层101和光刻胶层103之间的粘附性，不论是在对氧化层101进行腐蚀的过程中，还是对硅片10的本体进行槽腐蚀的过程中，均不会对硅片10造成多余损坏，提高了后续制作得到的芯片的稳定性，同时在硅槽104腐蚀过程中，在达到需求的造型的基础上(预设深度、宽度等)，由于光刻胶层103不会脱落以及未主动去除，硅槽104造型和氧化层101厚度没有发生变化，符合产品设计要求。
本发明实施例提供一种硅片10，由前述的硅片制作方法制作形成的硅槽104。
综上所述，采用本发明实施例一种硅片制作方法及硅槽，通过将硅片放置于具有设定温度的氧化环境，在硅片的表面形成氧化层；然后通过化学气相沉积法在氧化层的表面形成保护膜；再在保护膜的表面形成光刻胶层，并利用光刻版上的图形进行光刻工艺，保护膜用于增强光刻胶层与氧化层的粘附性；接着利用腐蚀液按照图形对氧化层进行腐蚀，以在氧化层上腐蚀出图形；并利用硅槽腐蚀液根据图形对硅片的本体进行槽腐蚀，以形成基于图形确定的硅槽；最终去除光刻胶层，形成具有硅槽的硅片。通过上述步骤，巧妙地利用了通过化学气相沉积法在氧化层的表面形成保护膜，以此来实现一种能够保证硅槽完整性的硅片制作方案。
出于说明目的，前面的描述是参考具体实施例而进行的。但是，上述说明性论述并不打算穷举或将本公开局限于所公开的精确形式。根据上述教导，众多修改和变化都是可行的。选择并描述这些实施例是为了最佳地说明本公开的原理及其实际应用，从而使本领域技术人员最佳地利用本公开，并利用具有不同修改的各种实施例以适于预期的特定应用。出于说明目的，前面的描述是参考具体实施例而进行的。但是，上述说明性论述并不打算穷举或将本公开局限于所公开的精确形式。根据上述教导，众多修改和变化都是可行的。选择并描述这些实施例是为了最佳地说明本公开的原理及其实际应用，从而使本领域技术人员最佳地利用本公开，并利用具有不同修改的各种实施例以适于预期的特定应用。
Claims (10)
1.一种硅片制作方法，其特征在于，包括：
将硅片放置于具有设定温度的氧化环境，在所述硅片的表面形成氧化层；
通过化学气相沉积法在所述氧化层的表面形成保护膜；
在所述保护膜的表面形成光刻胶层，并利用光刻版上的图形进行光刻工艺，所述保护膜用于增强所述光刻胶层与所述氧化层的粘附性；
利用腐蚀液按照所述图形对所述氧化层进行腐蚀，以在所述氧化层上腐蚀出所述图形；
利用硅槽腐蚀液根据所述图形对所述硅片的本体进行槽腐蚀，以形成基于所述图形确定的硅槽；
去除所述光刻胶层，形成具有所述硅槽的硅片。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设定温度为800℃至1100℃之间。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过化学气相沉积法在所述氧化层的表面形成保护膜，包括：
利用化学气相沉积法将液态源Si(OC2H5)4淀积至所述氧化层的表面形成保护膜。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述保护膜的厚度为1500埃到2500埃之间。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述保护膜的表面形成光刻胶层，并利用光刻版上的图形进行光刻工艺，包括：
对所述硅片进行脱水烘焙；
将光刻胶以旋涂方式涂覆在所述保护膜的表面形成所述光刻胶层；
对所述硅片进行烘干，以使所述光刻胶层干燥；
通过光刻版对干燥后的所述光刻胶层进行光刻去除所述光刻胶层的一部分，完成光刻工艺。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用腐蚀液按照所述图形对所述氧化层进行腐蚀，包括：
利用氢氟酸腐蚀液对所述氧化层进行腐蚀。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用硅槽腐蚀液根据所述图形对所述硅片的本体进行槽腐蚀，以形成基于所述图形确定的硅槽，包括：
将所述硅片在预设温度环境下放入硝酸、氢氟酸和冰乙酸后制作形成的所述硅槽腐蚀液中，腐蚀预设时间后取出，以形成基于所述图形确定的硅槽。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述预设温度为-8℃，所述预设时间为25min至30min。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述去除所述光刻胶层，形成具有所述硅槽的硅片，包括：
将硅片放入到118℃至122℃的硫酸中去除所述光刻胶层后，并用清水进行冲洗，得到具有所述硅槽的硅片。
10.一种硅片，其特征在于，包括由权利要求1-9中任一项所述的硅片制作方法制作形成的硅槽。
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