CN116453983A - Hna溶液反应状态的调节方法、系统和半导体器件刻蚀方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种HNA溶液反应状态的调节方法、系统和半导体器件刻蚀方法。其中，HNA溶液反应状态的调节方法通过将预设控片放入HNA溶液中进行反应得到反应液，并获取反应液的特征参数。由于特征参数表征了预设控片在HNA溶液中的反应程度，因此可以根据特征参数确定反应液中各成分含量，进而可以确定反应液的刻蚀状态。基于此，通过调节反应液的刻蚀状态，以使反应液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀率稳定在预设范围内，从而可以将反应液用于对半导体器件进行刻蚀，以实现对于反应液选择性刻蚀半导体器件的有效控制。
Description
技术领域
本发明涉及半导体刻蚀技术领域，特别是涉及HNA溶液反应状态的调节方法、系统和半导体器件刻蚀方法。
背景技术
晶圆减薄方法包括机械磨削方法、化学机械平坦化方法、湿法蚀刻方法等。其中，湿法蚀刻是指使用液体化学品或蚀刻剂从晶圆上去除材料。例如，利用HNA溶液对半导体器件进行选择性蚀刻，其中，HNA溶液是氢氟酸、硝酸和醋酸的混合溶液。由于HNA溶液对半导体器件进行选择性刻蚀的过程中各成分含量会发生变化，HNA溶液对半导体器件的刻蚀率很不稳定，从而无法有效的控制HNA溶液对半导体器件的刻蚀进程。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种HNA溶液反应状态的调节方法、系统和半导体器件刻蚀方法。
本申请实施例提供了一种HNA溶液反应状态的调节方法，所述方法包括：
获取预设控片在HNA溶液中反应后得到的反应液；
获取所述反应液的特征参数，所述特征参数用于表征所述预设控片在所述HNA溶液中的反应程度；
根据所述特征参数调节所述反应液的刻蚀状态，以使所述反应液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀率稳定在预设范围内。
在其中一个实施例中，获取所述反应液的特征参数的步骤，包括：
利用分光计采集所述反应液的颜色。
在其中一个实施例中，根据所述特征参数调节所述反应液的刻蚀状态的步骤，包括：
根据所述特征参数确定所述反应液中二氧化氮的浓度信息，所述浓度信息用于表征所述预设控片在所述HNA溶液中的反应程度；
根据所述浓度信息调节所述反应液的刻蚀状态，以使所述反应液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀率稳定在预设范围内。
在其中一个实施例中，根据所述浓度信息调节所述反应液的刻蚀状态的步骤，包括：
在所述浓度信息低于第一浓度阈值的情况下，向所述反应液中加入第一类型控片，以使所述浓度信息稳定在所述第一浓度阈值和第二浓度阈值之间；
在所述浓度信息高于所述第二浓度阈值的情况下，向所述反应液中加入第二类型控片，以使所述浓度信息稳定在所述第一浓度阈值和所述第二浓度阈值之间；其中，所述第一类型控片的电导率小于所述第二类型控片的电导率，所述第一浓度阈值小于所述第二浓度阈值。
在其中一个实施例中，根据所述浓度信息调节所述反应液的刻蚀状态的步骤，包括：
在所述浓度信息低于所述第一浓度阈值的情况下，向所述反应液中加入硝酸和氢氟酸，以使所述浓度信息稳定在所述第一浓度阈值和所述第二浓度阈值之间。
上述实施例提供的HNA溶液反应状态的调节方法，通过将预设控片放入HNA溶液中进行反应得到反应液，并获取反应液的特征参数。由于特征参数表征了预设控片在HNA溶液中的反应程度，因此可以根据特征参数确定反应液中各成分含量，进而可以确定反应液的刻蚀状态。基于此，通过调节反应液的刻蚀状态，以使反应液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀率稳定在预设范围内，从而可以将反应液用于对半导体器件进行刻蚀，以实现对于反应液选择性刻蚀半导体器件的有效控制。
本申请实施例还提供了一种HNA溶液反应状态的调节系统，包括：
溶液槽，用于容置HNA溶液；
机台，用于根据预设控片在所述HNA溶液中反应后得到的反应液的特征参数，调节所述反应液的刻蚀状态，以使所述反应液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀率稳定在预设范围内。
在其中一个实施例中，所述HNA溶液反应状态的调节系统还包括分光计，所述分光计设置在所述溶液槽中，所述分光计用于获取所述预设控片在所述HNA溶液中的反应液的颜色；其中，
所述机台，用于根据所述反应液的颜色调节所述反应液的刻蚀状态，以使所述反应液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀速率稳定在预设范围内。
上述实施例提供的HNA溶液反应状态的调节系统，包括溶液槽和机台，其中，溶液槽用于容置HNA溶液，机台用于根据预设控片在HNA溶液中反应后得到的反应液的特征参数，调节所述反应液的刻蚀状态，以使所述反应液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀率稳定在预设范围内。由于特征参数表征了预设控片在HNA溶液中的反应程度，因此可以根据特征参数确定反应液中各成分含量，进而可以确定反应液的刻蚀状态。基于此，可以将反应液用于对半导体器件进行刻蚀，以实现对于反应液选择性刻蚀半导体器件的有效控制。
本申请实施例还提供了一种半导体器件刻蚀方法，所述方法包括：
采用如上述任一实施例所述的HNA溶液反应状态的调节方法获取刻蚀液，所述刻蚀液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀率稳定在预设范围内；
利用所述刻蚀液对所述半导体器件进行刻蚀。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
获取所述刻蚀液的刻蚀参数，所述刻蚀参数用于表征所述刻蚀液对所述半导体器件的刻蚀性能；
根据所述刻蚀参数控制所述刻蚀液对所述半导体器件进行刻蚀的刻蚀率稳定在所述预设范围内。
在其中一个实施例中，所述刻蚀参数为氢氟酸浓度；其中，根据所述刻蚀参数控制所述刻蚀液对所述半导体器件进行刻蚀的刻蚀率稳定在所述预设范围内的步骤，包括：
在所述氢氟酸浓度小于预设浓度阈值的情况下，向所述刻蚀液中加入氢氟酸，使所述刻蚀液中的氢氟酸浓度超过所述预设浓度阈值且小于所述刻蚀液中的硝酸浓度。
上述实施例提供的半导体器件刻蚀方法，采用HNA溶液反应状态的调节方法获取刻蚀液，由于刻蚀液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀率稳定在预设范围内，因此利用刻蚀液对半导体器件进行刻蚀，可以有效地控制刻蚀液对半导体器件进行选择性刻蚀的刻蚀进程，避免了由于刻蚀液的刻蚀状态不稳定导致刻蚀失控的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。
图1为一个实施例提供的HNA溶液反应状态的调节方法的流程示意图；
图2为另一个实施例提供的HNA溶液反应状态的调节方法的流程示意图；
图3为一个实施例提供的HNA溶液反应状态的调节系统的框架示意图；
图4为一个实施例提供的半导体器件刻蚀方法的流程示意图；
图5为另一个实施例提供的半导体器件刻蚀方法的流程示意图；
图6为一个实施例提供的半导体器件刻蚀方法的步骤S504的流程示意图；
图7为一个实施例提供的HNA溶液反应状态的调节方法和半导体器件刻蚀方法的应用场景示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
正如背景技术所述，无法有效的控制HNA溶液对半导体器件的刻蚀进程，因此，本申请实施例提供了一种HNA溶液反应状态的调节方法、系统和半导体器件刻蚀方法，实现对于半导体器件进行刻蚀的有效控制。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种HNA溶液反应状态的调节方法，该HNA溶液反应状态的调节方法包括以下S101-S103。
S101：获取预设控片在HNA溶液中反应后得到的反应液。
HNA溶液是氢氟酸（HF）、硝酸（）和醋酸（/>）的混合溶液。示例性的，HNA溶液中的氢氟酸浓度可以设置为8%，硝酸浓度可以设置为20%，醋酸浓度可以设置为55%。由于配制好的HNA溶液对半导体器件没有刻蚀率，因此需要利用预设控片对HNA溶液进行激活，使得HNA溶液对半导体器件具有一定的刻蚀率。对HNA溶液的激活过程，就是将预设控片放入HNA溶液中，预设控片作为催化剂，促进HNA溶液中的硝酸分解，反应过程用化学式表示为：
（1）
其中，表示硝酸，/>表示二氧化氮，/>表示水，/>表示氧气。
示例性地，预设控片包括但不限于高P型掺杂量晶圆（P+ wafer）、低P型掺杂量晶圆（P- wafer），其中，可以将高P型掺杂量晶圆的电导率设置为小于0.01Ωm，低P型掺杂量晶圆的电导率范围设置在9Ωm～11Ωm。
S102：获取反应液的特征参数。
特征参数用于表征预设控片在HNA溶液中的反应程度。示例性的，特征参数包括颜色特征、电导率特征和电位特征中的至少一种。其中，颜色特征用于表示反应液的颜色，电导率特征用于表示反应液的电导率，电位特征用于表示反应液中发生氧化还原反应的电位。
由于颜色特征、电导率特征和电位特征均可反映预设控片在HNA溶液中的反应程度，因此，通过获取颜色特征、电导率特征和电位特征，可以精确地检测出反应液中各成分的含量，从而确定反应液对于半导体器件进行刻蚀的刻蚀率，进而实现对于反应液选择性刻蚀半导体器件的有效控制。
S103：根据特征参数调节反应液的刻蚀状态，以使反应液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀率稳定在预设范围内。
反应液的刻蚀状态是指利用反应液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀状态，或者说，反应液的激活（season）状态，具体可以包括反应液对于半导体器件进行刻蚀的刻蚀率。预设范围是预先设定的，实际可根据实验和经验进行设定，在此不做任何限定。
上述实施例提供的HNA溶液反应状态的调节方法，通过将预设控片放入HNA溶液中进行反应得到反应液，并获取反应液的特征参数。由于特征参数表征了预设控片在HNA溶液中的反应程度，因此可以根据特征参数确定反应液中各成分含量，进而可以确定反应液的刻蚀状态。基于此，通过调节反应液的刻蚀状态，以使反应液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀率稳定在预设范围内，从而可以将反应液用于对半导体器件进行刻蚀，以实现对于反应液选择性刻蚀半导体器件的有效控制。
在一个实施例中，可以利用分光计采集反应液的颜色，从而获取反应液的颜色特征。具体的，通过分光计测量光的波长获取反应液的颜色信息。在实际应用中，可以将分光计安装在容置HNA溶液的溶液槽（HNA tank）中，通过分光计检测HNA tank中的反应液颜色。
上述采用分光计获取反应液的颜色特征，相较于相关技术中通过人为判断颜色，提高了对于反应液的颜色检测准确度，避免了人为判断主观性较大所造成的结果波动，进而提高了基于该颜色特征调节反应液的刻蚀状态的精准控制。
在一个实施例中，可以利用电导仪测量反应液的电导率，从而获取反应液的电导特征，相较于通过人为判断反应液颜色以确定反应液的刻蚀状态，提高了测量精确度，进而提高了基于该电导特征调节反应液的刻蚀状态的精确控制。
在一个实施例中，可以利用电位测量仪测量反应液的电位，从而获取反应液的电位特征，相较于通过人为判断反应液颜色以确定反应液的刻蚀状态，提高了测量精确度，进而提高了基于该电位特征调节反应液的刻蚀状态的精确控制。
在一个实施例中，如图2所示，上述S103即根据特征参数调节反应液的刻蚀状态，以使反应液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀率稳定在预设范围内，可以包括以下S201和S202。
S201：根据特征参数确定反应液中二氧化氮的浓度信息。
二氧化氮的浓度信息用于表征预设控片在HNA溶液中的反应程度。基于上述公式（1）可知，HNA溶液中的硝酸会在预设控片的催化作用下分解生成有颜色的二氧化氮，反应液中二氧化氮的浓度反映了硝酸的分解程度。根据朗伯比尔定律，反应物浓度与颜色深度正相关，即二氧化氮的浓度与反应液的颜色正相关。具体的，二氧化氮浓度高，对应的反应液颜色深，反应液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀率高。二氧化氮浓度低，对应的反应液颜色浅，反应液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀率低。基于此，可以通过获取反应液的颜色特征，确定二氧化氮的浓度信息。
同样的，反应液的电导率特征和电位特征也反映了预设控片在HNA溶液中的反应程度。在实际应用中，可以通过获取反应液的颜色特征、电导率特征和电位特征中的至少一种，确定二氧化氮的浓度信息。
S202：根据浓度信息调节反应液的刻蚀状态，以使反应液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀率稳定在预设范围内。
上述实施例提供的HNA溶液反应状态的调节方法，根据预设控片在HNA溶液中获取的反应液的特征参数，确定二氧化氮的浓度信息，由此可以确定预设控片在HNA溶液中的反应程度，进而可以确定反应液中的各成分含量，从而可以对反应液的刻蚀状态进行调节，使得反应液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀率稳定在预设范围内，即有效地控制HNA溶液的激活状态处于稳态，继而可以将激活状态处于稳态的反应液用于对半导体器件进行刻蚀，实现对于半导体器件进行选择性刻蚀的有效控制。
在一个实施例中，执行完S201即根据特征参数确定反应液中二氧化氮的浓度信息后，若二氧化氮的浓度信息低于第一浓度阈值，表明反应液中的二氧化氮含量较低，未达到反应液刻蚀半导体器件所需要的浓度，因此可以向反应液中加入第一类型控片以增大反应液中二氧化氮的浓度，提高反应液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀率，以使二氧化氮的浓度信息稳定在第一浓度阈值和第二浓度阈值之间，从而使反应液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀率稳定在预设范围内。若二氧化氮的浓度信息高于第二浓度阈值，表明反应液中的二氧化氮含量较高，超过反应液刻蚀半导体器件所需要的浓度，因此可以向反应液中加入第二类型控片以减小反应液中二氧化氮的浓度，降低反应液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀率，以使二氧化氮的浓度信息稳定在第一浓度阈值和第二浓度阈值之间，从而使反应液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀率稳定在预设范围内。其中，第一类型控片的电导率小于第二类型控片的电导率，第一浓度阈值小于第二浓度阈值。
示例性的，第一类型控片为高P型掺杂量晶圆，第二类型控片为低P型掺杂量晶圆。在实际应用中，可以利用分光计对反应液的颜色进行监测，通过分光计定测量预设时间如1s内加入定量的高P型掺杂量晶圆会增大多少二氧化氮的浓度，预设时间如1s内加入定量的低P型掺杂量晶圆会减小多少二氧化氮的浓度，从而通过控制加入控片的类型和数量以及机台跑货程式（recipe）时间，使得反应液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀率稳定在第一浓度阈值和第二浓度阈值之间。
上述实施例提供的HNA溶液反应状态的调节方法，通过比较二氧化氮的浓度信息与第一浓度阈值、第二浓度阈值之间的大小关系，确定加入反应液中的控片类型，以使反应液中的二氧化氮浓度稳定在第一浓度阈值和第二浓度阈值之间，从而使反应液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀率稳定在预设范围内，实现了对于HNA溶液激活状态的有效控制，避免了由于HNA溶液激活失败，导致利用HNA溶液获取的刻蚀液刻蚀半导体器件失控的情况。
在一个实施例中，执行完S201即根据特征参数确定反应液中二氧化氮的浓度信息后，可以根据二氧化氮的浓度信息，通过少量补酸保证酸的浓度（spiking），以使二氧化氮的浓度信息稳定在第一浓度阈值和第二浓度阈值之间。具体的，基于上述公式（1）可知，反应液中的二氧化氮是由HNA溶液中的硝酸分解产生的，因此，在二氧化氮的浓度信息低于第一浓度阈值的情况下，可以向反应液中加入硝酸，以增大反应液中二氧化氮的浓度，并且向反应液中加入氢氟酸，通过氢氟酸刻蚀控片，促进反应液中的二氧化氮对控片中硅成分的氧化，以使二氧化氮的浓度信息可以稳定在第一浓度阈值和第二浓度阈值之间，从而使得反应液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀率稳定在预设范围内。
上述实施例提供的HNA溶液反应状态的调节方法，在二氧化氮的浓度信息低于第一浓度阈值的情况下，表明反应液中的二氧化氮含量较低，未达到反应液刻蚀半导体器件所需要的浓度，通过向反应液中加入硝酸，通过硝酸分解产生更多的二氧化氮，从而增大反应液中二氧化氮的浓度，使得二氧化氮的浓度信息可以稳定在第一浓度阈值和第二浓度阈值之间，从而实现了对于HNA溶液激活状态的有效控制。
在一个实施例中，如图3所示，提供了一种HNA溶液反应状态的调节系统。该系统包括溶液槽10和机台20。其中，溶液槽10用于容置HNA溶液。机台20与溶液槽10连接，机台20用于根据预设控片在HNA溶液中反应后得到的反应液的特征参数，调节反应液的刻蚀状态，以使反应液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀率稳定在预设范围内,具体过程可参见上述HNA溶液反应状态的调节方法实施例，在此不再赘述。
上述实施例提供的HNA溶液反应状态的调节系统，包括溶液槽10和机台20，其中，溶液槽10用于容置HNA溶液，机台20用于根据预设控片在HNA溶液中反应后得到的反应液的特征参数，调节所述反应液的刻蚀状态，以使所述反应液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀率稳定在预设范围内。由于特征参数表征了预设控片在HNA溶液中的反应程度，因此可以根据特征参数确定反应液中各成分含量，进而可以确定反应液的刻蚀状态。基于此，可以将反应液用于对半导体器件进行刻蚀，以实现对于反应液选择性刻蚀半导体器件的有效控制。
请继续参见图3，在一个实施例中，HNA溶液反应状态的调节系统包括溶液槽10和机台20，还包括分光计30，分光计30设置在溶液槽10中，该分光计30用于获取预设控片在HNA溶液中反应后得到的反应液的颜色。其中，机台20用于根据反应液的颜色，调节反应液的刻蚀状态，以使反应液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀速率稳定在预设范围内。由此，能够将反应液用于对半导体器件进行刻蚀，从而实现了对于反应液选择性刻蚀半导体器件的有效控制。
在一个实施例中，如图4所示，提供了一种半导体器件刻蚀方法，半导体器件刻蚀方法包括以下S401和S402。
S401：采用上述任一实施例所述的HNA溶液反应状态的调节方法获取刻蚀液，刻蚀液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀率稳定在预设范围内。
S402：利用刻蚀液对半导体器件进行刻蚀。
基于上述公式（1）可知，HNA溶液中的硝酸分解产生了二氧化氮，因此，刻蚀液中包括二氧化氮。在实际刻蚀过程中，通过二氧化氮对半导体器件中的硅成分进行氧化，生成二氧化硅，进而通过刻蚀液中的氢氟酸对二氧化硅进行刻蚀，具体反应过程可以用化学式表示为：
（2）
（3）
其中，表示二氧化氮，Si表示硅，/>表示二氧化硅，NO表示一氧化氮，HF表示氢氟酸，/>表示氟硅酸，/>表示水，/>表示氧气。
示例性的，半导体器件为外延（Epitaxy, EPI）晶圆。外延是指在经过切、磨、抛等仔细加工的单晶衬底上生长一层新单晶的过程，新单晶可以与衬底为同一材料，也可以是不同材料（同质外延或者是异质外延）。
上述实施例提供的半导体器件刻蚀方法，采用HNA溶液反应状态的调节方法获取刻蚀液，由于刻蚀液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀率稳定在预设范围内，因此利用刻蚀液对半导体器件进行刻蚀，可以有效地控制刻蚀液对半导体器件进行选择性刻蚀的刻蚀进程，避免了由于刻蚀液的刻蚀状态不稳定导致刻蚀失控的问题。
在一个实施例中，如图5所示，提供了另一种半导体器件刻蚀方法，该半导体器件刻蚀方法包括以下S501-S504，其中，S501与S401相同，S502与402相同，具体可参见上述S401和S402的相关内容，在此不再赘述。
S501：采用上述任一实施例所述的HNA溶液反应状态的调节方法获取刻蚀液，刻蚀液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀率稳定在预设范围内。
S502：利用刻蚀液对半导体器件进行刻蚀。
S503：获取刻蚀液的刻蚀参数。
刻蚀参数用于表征刻蚀液对半导体器件的刻蚀性能。在一个实施例中，刻蚀参数包括颜色参数、电导率参数、电位参数和氢氟酸浓度中的至少一种。其中，颜色参数用于表示刻蚀液的颜色，电导率参数用于表示刻蚀液的电导率，电位参数用于表示刻蚀液中发生氧化还原反应的电位。示例性的，可以利用分光计采集刻蚀液的颜色，可以利用电导仪测量刻蚀液的电导率，可以利用电位测量仪测量刻蚀液的电位。
S504：根据刻蚀参数控制刻蚀液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀率稳定在预设范围内。
上述实施例提供的半导体器件刻蚀方法，在利用刻蚀液对半导体器件进行刻蚀的过程中，由于刻蚀液中的各成分含量会发生变化，从而刻蚀液对半导体器件的刻蚀率也会随之改变，因此通过获取刻蚀液的刻蚀参数，对刻蚀液的刻蚀状态进行监测，并控制刻蚀液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀率稳定在预设范围内，从而有效地控制了刻蚀液对于半导体器件进行刻蚀的刻蚀进程，保证了刻蚀后得到的半导体器件的质量稳定性。
在一个实施例中，若获取刻蚀液的刻蚀参数为氢氟酸浓度，则在氢氟酸浓度小于预设浓度阈值的情况下，通过少量补酸保证酸的浓度（spiking），即向刻蚀液中加入氢氟酸，使刻蚀液中的氢氟酸浓度超过预设浓度阈值且小于刻蚀液中的硝酸浓度。氢氟酸浓度小于预设浓度阈值，表明刻蚀液中的氢氟酸浓度较低，用于刻蚀二氧化硅的氢氟酸不够，此时刻蚀液对于半导体器件的刻蚀率较低，因为可以向刻蚀液中加入氢氟酸以提高氢氟酸的浓度，从而提高刻蚀液对半导体器件的刻蚀率。
上述实施例提供的半导体器件刻蚀方法，在利用刻蚀液对半导体器件进行刻蚀的过程中，通过补酸的方法加入氢氟酸，保证刻蚀液中氢氟酸的浓度，从而有效地控制了刻蚀液对于半导体器件的刻蚀率，尽可能地延长了刻蚀液刻蚀半导体器件的刻蚀时长（lifetime）或刻蚀半导体器件的数量（life count）,保证了刻蚀后得到的半导体器件的质量稳定性。
在一个实施例中，如图6所示，上述步骤S504，根据刻蚀参数，控制刻蚀液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀率稳定在预设范围内，可以包括以下S5041和S5042。其中，S5041与S201过程相同，S5042与S202过程相同，具体可参见上述S201和S202的相关内容，在此不再赘述。
S5041：根据刻蚀参数确定刻蚀液中二氧化氮的浓度信息。其中，浓度信息用于表征预设控片在HNA溶液中的反应程度。
S5042：根据浓度信息控制刻蚀液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀率稳定在预设范围内。
在一个实施例中，上述S5042，根据浓度信息调节刻蚀液的刻蚀状态，以使刻蚀液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀率稳定在预设范围内，可以包括：在浓度信息低于第一浓度阈值的情况下，向刻蚀液中加入第一类型控片，或者，在浓度信息高于第二浓度阈值的情况下，向刻蚀液中加入第二类型控片，以使浓度信息稳定在第一浓度阈值和第二浓度阈值之间，其中，第一类型控片的电导率小于第二类型控片的电导率，第一浓度阈值小于第二浓度阈值。
可以理解的是，可以采用图3所示的HNA溶液反应状态的调节系统，对半导体器件的刻蚀过程进行有效控制。为了更好的理解，下面结合图7提供的HNA溶液反应状态的调节方法和半导体器件刻蚀方法的应用场景示意图，对上述实施例提供的HNA溶液反应状态的调节方法和半导体器件刻蚀方法进行说明。
在容置HNA溶液的溶液槽10中加装分光计30，溶液槽10与机台20连接，机台20通过分光计30实时监测溶液槽10中反应液的激活（season）状态。
具体的，将由氢氟酸、硝酸和醋酸混合得到的HNA溶液512容置于溶液槽10中，并向溶液槽10中加入高P型掺杂量晶圆513激活HNA溶液512，得到反应液。在激活HNA溶液512的过程中，通过分光计30监测溶液槽10中反应液的颜色，确定反应液中二氧化氮的浓度。在二氧化氮的浓度小于第一浓度阈值的情况下，向溶液槽10中加入高P型掺杂量晶圆513和/或补酸518，即加入硝酸514和氢氟酸517。在二氧化氮的浓度大于第二浓度阈值的情况下，向溶液槽10中加入低P型掺杂量晶圆515，并控制晶圆在反应液中的反应时间。当反应液中二氧化氮的浓度稳定在第一浓度阈值和第二浓度阈值之间时，将反应液作为刻蚀液用于对外延晶圆516进行刻蚀。
在刻蚀过程中，将外延晶圆516放入溶液槽10中，利用刻蚀液对外延晶圆516进行刻蚀。并且，利用分光计30对刻蚀液的颜色进行监测，确定刻蚀液中二氧化氮的浓度。在二氧化氮的浓度小于第一浓度阈值的情况下，向溶液槽10中加入高P型掺杂量晶圆513和/或补酸518，即加入硝酸514和氢氟酸517，或者，在二氧化氮的浓度大于第二浓度阈值的情况下，向溶液槽10中加入低P型掺杂量晶圆515，并控制晶圆在刻蚀液中的反应时间，或者，在刻蚀液中的氢氟酸浓度小于预设浓度阈值的情况下，向刻蚀液中加入氢氟酸517，使刻蚀液中的氢氟酸浓度超过预设浓度阈值且小于刻蚀液中的硝酸浓度，从而使得刻蚀液中二氧化氮的浓度稳定在第一浓度阈值和第二浓度阈值之间，以控制刻蚀液对外延晶圆的刻蚀率。
应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种HNA溶液反应状态的调节方法，其特征在于，所述方法包括：
获取预设控片在HNA溶液中反应后得到的反应液；
获取所述反应液的特征参数，所述特征参数用于表征所述预设控片在所述HNA溶液中的反应程度；
根据所述特征参数调节所述反应液的刻蚀状态，以使所述反应液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀率稳定在预设范围内。
2.根据权利要求1所述的HNA溶液反应状态的调节方法，其特征在于，获取所述反应液的特征参数的步骤，包括：
利用分光计采集所述反应液的颜色。
3.根据权利要求1所述的HNA溶液反应状态的调节方法，其特征在于，根据所述特征参数调节所述反应液的刻蚀状态的步骤，包括：
根据所述特征参数确定所述反应液中二氧化氮的浓度信息，所述浓度信息用于表征所述预设控片在所述HNA溶液中的反应程度；
根据所述浓度信息调节所述反应液的刻蚀状态，以使所述反应液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀率稳定在预设范围内。
4.根据权利要求3所述的HNA溶液反应状态的调节方法，其特征在于，根据所述浓度信息调节所述反应液的刻蚀状态的步骤，包括：
在所述浓度信息低于第一浓度阈值的情况下，向所述反应液中加入第一类型控片，以使所述浓度信息稳定在所述第一浓度阈值和第二浓度阈值之间；
在所述浓度信息高于所述第二浓度阈值的情况下，向所述反应液中加入第二类型控片，以使所述浓度信息稳定在所述第一浓度阈值和所述第二浓度阈值之间；其中，所述第一类型控片的电导率小于所述第二类型控片的电导率，所述第一浓度阈值小于所述第二浓度阈值。
5.根据权利要求4所述的HNA溶液反应状态的调节方法，其特征在于，根据所述浓度信息调节所述反应液的刻蚀状态的步骤，包括：
在所述浓度信息低于所述第一浓度阈值的情况下，向所述反应液中加入硝酸和氢氟酸，以使所述浓度信息稳定在所述第一浓度阈值和所述第二浓度阈值之间。
6.一种HNA溶液反应状态的调节系统，其特征在于，包括：
溶液槽，用于容置HNA溶液；
机台，用于根据预设控片在所述HNA溶液中反应后得到的反应液的特征参数，调节所述反应液的刻蚀状态，以使所述反应液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀率稳定在预设范围内。
7.根据权利要求6所述的HNA溶液反应状态的调节系统，其特征在于，所述HNA溶液反应状态的调节系统还包括分光计，所述分光计设置在所述溶液槽中，所述分光计用于获取所述预设控片在所述HNA溶液中的反应液的颜色；其中，
所述机台，用于根据所述反应液的颜色调节所述反应液的刻蚀状态，以使所述反应液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀速率稳定在预设范围内。
8.一种半导体器件刻蚀方法，其特征在于，所述方法包括：
采用如权利要求1-5任一项所述的HNA溶液反应状态的调节方法获取刻蚀液，所述刻蚀液对半导体器件进行刻蚀的刻蚀率稳定在预设范围内；
利用所述刻蚀液对所述半导体器件进行刻蚀。
9.根据权利要求8所述的半导体器件刻蚀方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述刻蚀液的刻蚀参数，所述刻蚀参数用于表征所述刻蚀液对所述半导体器件的刻蚀性能；
根据所述刻蚀参数控制所述刻蚀液对所述半导体器件进行刻蚀的刻蚀率稳定在所述预设范围内。
10.根据权利要求9所述的半导体器件刻蚀方法，其特征在于，所述刻蚀参数为氢氟酸浓度；其中，
根据所述刻蚀参数控制所述刻蚀液对所述半导体器件进行刻蚀的刻蚀率稳定在所述预设范围内的步骤，包括：
在所述氢氟酸浓度小于预设浓度阈值的情况下，向所述刻蚀液中加入氢氟酸，使所述刻蚀液中的氢氟酸浓度超过所述预设浓度阈值且小于所述刻蚀液中的硝酸浓度。
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