多层复合膜中悬空台阶的消除方法
【专利摘要】本发明提出了一种多层复合膜中低压氮化硅层的悬空台阶的消除方法，包括：使用四氟化碳气体作为腐蚀气体在电场中分解与复合从而生成激发态氟基，以及通过使激发态氟基与所述低压氮化硅层反应生成气态的四氟化硅和氮气来腐蚀所述低压氮化硅层的悬空台阶。通过使用本发明，可以有效并且可靠地消除高反压用多层复合膜腐蚀形成的悬空台阶，而且腐蚀后的图形完好，可以大幅度提升产品的成品率，提高产品的可靠性。
【专利说明】多层复合膜中悬空台阶的消除方法
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及半导体制造工艺，尤其涉及半导体制造中的多层复合膜的腐蚀工艺。
【背景技术】
[0002]半导体制造中，为了满足制作平面高反压大功率器件的要求，在终端结构上，开发出了采用LPCVD工艺，制作多层复合膜的表面钝化技术，已经能够实现高反压大功率器件工艺由台面向平面的升级。这里的高反压在1500V以上。但是受多层复合膜腐蚀工艺所限，腐蚀后会形成悬空的台阶，简称“鸟嘴”。“鸟嘴”的存在可能导致后续光刻掩蔽失效，产品出现Bveb低击穿等参数不良及可靠性差等问题。
[0003]对于不希望在腐蚀工艺之后还存在的悬空台阶，现有技术中已经提出了一些具有针对性的方案。例如，1988年《半导体技术》03期的“用于VHSIC的低缺陷无‘鸟嘴’等平面氧化物隔离技术”一文中提出了一种无“鸟嘴”等平面氧化物隔离技术。其采用各向同性化学腐蚀形成硅槽以克服刻蚀硅造成的损伤。同时利用各向同性腐蚀中形成的氮化硅“屋檐”在蚀刻氮化娃时的掩蔽作用形成侧壁氮化娃掩蔽层。
[0004]但是，对于上述多层复合膜中的“鸟嘴”问题，现有技术中尚没有非常可靠的解决方案。
【发明内容】
[0005]为了至少解决上述问题的一个方面，本发明提出一种多层复合膜中低压氮化硅层的悬空台阶的消除方法，包括:使用四氟化碳气体作为腐蚀气体在电场中分解与复合从而生成激发态氟基，以及通过使激发态氟基与所述低压氮化硅层反应生成气态的四氟化硅和氮气来腐蚀所述低压氮化硅层的悬空台阶。
[0006]根据本发明的一个方面的多层复合膜中氮化硅的悬空台阶的消除方法，其中，所述多层复合膜包括热氧化层、低压化学气相沉积层和所述低压氮化硅层。
[0007]根据本发明的一个方面的多层复合膜中氮化硅的悬空台阶的消除方法，其中，所述低压氮化硅层的悬空台阶是在所述低压化学气相沉积层的腐蚀过程中形成的。
[0008]根据本发明的一个方面的多层复合膜中氮化硅的悬空台阶的消除方法，其中，对所述低压化学气相沉积层进行腐蚀的材料是各向同性的腐蚀液。
[0009]根据本发明的一个方面的悬空台阶的消除方法，其中腐蚀所述低压氮化硅层的悬空台阶的腐蚀量取决于所述悬空台阶的长度。
[0010]为了至少解决上述问题的一个方面，本发明提出一种多层复合膜的腐蚀方法，所述多层复合膜包括热氧化层、低压化学气相沉积层和低压氮化硅层，所述方法包括:使用低压化学气相沉积专用腐蚀液湿法腐蚀所述低压化学气相沉积层；从所述低压化学气相沉积专用腐蚀液中快速取出所述多层复合膜并对所述多层复合膜冲水以去除残余的所述低压化学气相沉积专用腐蚀液；以及甩干所述多层复合膜后将其放在各向同性的干法腐蚀设备上，使用四氟化碳气体作为腐蚀气体对所述低压氮化硅层进行腐蚀程序处理。
[0011]根据本发明的一个方面的多层复合膜的腐蚀方法，其中，使用四氟化碳气体作为腐蚀气体对所述低压氮化硅层进行腐蚀程序处理的步骤中的腐蚀量取决于所述低压氮化硅层的悬空台阶的长度。
[0012]根据本发明的一个方面的多层复合膜的腐蚀方法，其中，所述低压氮化硅层的悬空台阶是在所述低压化学气相沉积层的腐蚀过程中形成的。
[0013]根据本发明的一个方面的多层复合膜的腐蚀方法，其中，所述低压化学气相沉积专用腐蚀液是各向同性的腐蚀液。
[0014]根据本发明的一个方面的多层复合膜中氮化硅的悬空台阶的消除方法，其中使用四氟化碳气体作为腐蚀气体对所述低压氮化硅层进行腐蚀程序处理包括:使用四氟化碳气体作为腐蚀气体在电场中分解与复合从而生成激发态氟基，以及通过使激发态氟基与所述低压氮化硅层反应生成气态的四氟化硅和氮气来腐蚀所述低压氮化硅层的悬空台阶。
[0015]通过使用本发明，可以有效并且可靠地消除高反压用多层复合膜腐蚀形成的悬空台阶，而且腐蚀后的图形完好，可以大幅度提升产品的成品率，提高产品的可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]为便于理解，下面参照附图通过非限定性例子来描述本发明的实施例。图中:
图1示出了多层复合膜中的悬空台阶；
图2示出了多层复合膜的腐蚀步骤。
【具体实施方式】
[0017]化学气相沉积法就是化学气相反应物经过化学反应之后在基板表面形成非挥发性的固态薄膜的方法，一般包含有下列五个步骤:
a.反应物传输到基板表面；
b.吸附或化学吸附到基板表面；
c.经基板表面催化起异质间的化学反应；
d.气相生成物脱离基板表面；以及
e.生成物传输离开基板表面。
[0018]在实际应用中，化学反应后所生成的固态材料不仅在基板表面发生，也会在气相中反应。前者是期望的，因为这样的反应只会选择性在有加热的基板上发生，而且能生成品质好的薄膜。而后者是不期望的，因为他们会形成欲沉积物质的气相颗粒，造成很差的粘附性及拥有很多的缺陷，且密度低的薄膜。此外，后者反应将会消耗掉很多的反应物而导致沉积速率的下降。
[0019]常用的化学气相沉积法有常压化学气相沉积法(APCVD)、低压化学气相沉积法(LPCVD)和等离子增强化学气相沉积法(PECVD)。它们各有特点，其中低压化学气相沉积法的优点包括拥有很均匀的阶梯覆盖性、很好的组成成份和结构的控制、很高的沉积速率及输出量、以及很低的制程成本。另外，载子气体是引起污染的主要原因之一，而不同于其它几种方法，低压化学气相沉积法在实施过程中不需要载子气体，因此这种方法大大降低了颗粒污染源。所以低压化学气相沉积法得到了广泛的应用。[0020]低压气相沉积法通常是在27_270Pa的反应压力下进行。其一般工艺流程包括:
(I)装片；(2)进舟；(3)对反应室抽真空；(4)检查设备是否正常；(5)充N2吹扫并升温；
(6)再抽真空；(7)保持压力稳定后开始淀积；(8)关闭所有工艺气体；(9)重新抽真空；
(10)回冲N2到常压；(11)出炉等多个步骤。
[0021]在低压化学气相淀积中需要使用氮化硅(Si3N4)15低压氮化硅(LP-Si3N4)在工艺中主要作为局部氧化的掩蔽膜、电容的介质膜等。CMOS工艺最常用的隔离技术就是硅的选择氧化(L0C0S)，它以氮化硅为掩膜实现了硅的选择氧化。在这种工艺中除了形成有源晶体管的区域外，其他所有重掺杂硅区上均生长一层厚的氧化层，该厚氧化层通常称为场氧。
[0022]在超大规模集成电路(VLSL)工艺中，由于沿器件有源区方向上的场氧侵蚀和场注入杂质的横向扩散，使得硅的选择氧化工艺受到很大的限制，场氧的横向侵蚀使硅的选择氧化的氧化层和栅氧的交界面形成类似鸟嘴的结构。
[0023]如图1所示，上文提到的高反压用多层复合膜一般由热氧化层(未示出)、低压氮化硅层(102)和低压化学气相沉积层(103)组成。101表示光刻胶层。膜质的腐蚀分为干法腐蚀和湿法腐蚀。由于低压化学气相沉积层膜质的特殊性，需要使用湿法腐蚀。湿法腐蚀是各向同性的，由于低压化学气相沉积层膜质的腐蚀液对低压氮化硅没有作用，所以在低压化学气相沉积层膜质腐蚀后，覆盖在低压化学气相沉积层上的低压氮化硅层两侧会形成悬空的台阶(104)。
[0024]使用化学气相腐蚀工艺可以去除氮化硅材料形成的悬空台阶结构。腐蚀材料要具有各向同性的特点，例如可以采用四氟化碳(CF4)气体作为腐蚀气体。四氟化碳在电场中分解与复合的反应过程很复杂，但可以通过下式来简单地表示:
【权利要求】
1.一种多层复合膜中低压氮化硅层的悬空台阶的消除方法，包括: 使用四氟化碳气体作为腐蚀气体在电场中分解与复合从而生成激发态氟基，以及 通过使激发态氟基与所述低压氮化硅层反应生成气态的四氟化硅和氮气来腐蚀所述低压氮化硅层的悬空台阶。
2.如权利要求1所述的多层复合膜中氮化硅的悬空台阶的消除方法，其中，所述多层复合膜包括热氧化层、低压化学气相沉积层和所述低压氮化硅层。
3.如权利要求1所述的多层复合膜中氮化硅的悬空台阶的消除方法，其中，所述低压氮化硅层的悬空台阶是在所述低压化学气相沉积层的腐蚀过程中形成的。
4.如权利要求1所述的多层复合膜中氮化硅的悬空台阶的消除方法，其中，对所述低压化学气相沉积层进行腐蚀的材料是各向同性的腐蚀液。
5.一种多层复合膜中低压氮化硅层的悬空台阶的消除方法，其中腐蚀所述低压氮化硅层的悬空台阶的腐蚀量取决于所述悬空台阶的长度。
6.一种多层复合膜的腐蚀方法，所述多层复合膜包括热氧化层、低压化学气相沉积层和低压氮化硅层，所述方法包括: 使用低压化学气相沉积专用腐蚀液湿法腐蚀所述低压化学气相沉积层； 从所述低压化学气相沉积专用腐蚀液中快速取出所述多层复合膜并对所述多层复合膜冲水以去除残余的所述低压化学气相沉积专用腐蚀液；以及 甩干所述多层复合膜后将其放在各向同性的干法腐蚀设备上，使用四氟化碳气体作为腐蚀气体对所述低压氮化硅层进行腐蚀程序处理。
7.如权利要求6所述的多层复合膜的腐蚀方法，其中，使用四氟化碳气体作为腐蚀气体对所述低压氮化硅层进行腐蚀程序处理的步骤中的腐蚀量取决于所述低压氮化硅层的悬空台阶的长度。
8.如权利要求7所述的多层复合膜的腐蚀方法，其中，所述低压氮化硅层的悬空台阶是在所述低压化学气相沉积层的腐蚀过程中形成的。
9.如权利要求8所述的多层复合膜的腐蚀方法，其中，所述低压化学气相沉积专用腐蚀液是各向同性的腐蚀液。
10.如权利要求7所述的多层复合膜中氮化硅的悬空台阶的消除方法，其中使用四氟化碳气体作为腐蚀气体对所述低压氮化硅层进行腐蚀程序处理包括: 使用四氟化碳气体作为腐蚀气体在电场中分解与复合从而生成激发态氟基，以及 通过使激发态氟基与所述低压氮化硅层反应生成气态的四氟化硅和氮气来腐蚀所述低压氮化硅层的悬空台阶。
【文档编号】H01L21/3105GK103632952SQ201210311915
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年8月29日 优先权日:2012年8月29日
【发明者】宋矿宝 申请人:无锡华润华晶微电子有限公司