减少刻蚀副产物的湿法刻蚀方法与流程

背景技术：

为了改善存储器件的密度，业界已经广泛致力于研发减小二维布置的存储器单元的尺寸的方法。随着二维(2d)存储器件的存储器单元尺寸持续缩减，信号冲突和干扰会显著增大，以至于难以执行多电平单元(mlc)操作。为了克服2d存储器件的限制，具有三维(3d)结构的存储器件今年来的研究逐渐升温，通过将存储器单元三维地布置在衬底之上来提高集成密度。

在3dnand的制备工艺中，去除栅极线中的氮化硅是关键步骤之一。目前，去除栅极线中的氮化硅采用的是将形成了栅线隔槽的半导体结构放入磷酸箱中、由高温的磷酸对栅线隔槽中的氮化硅进行刻蚀的方法。然而，随着反应的进行，磷酸箱中不同位置的硅浓度不同，磷酸箱中存在局部硅浓度过高的现象。磷酸箱中的局部硅浓度过高，会使得磷酸对氮化硅进行刻蚀的过程中副产物的数量也增多，回沾到栅线隔槽的氧化硅上的氧化物增多，形成大头现象，影响后续处理。

技术实现要素：

本发明中提供了一种减少刻蚀副产物的湿法刻蚀方法，能够使槽体中的刻蚀溶液中各种离子均匀分布。

为了解决上述技术问题，本发明中提供了一种减少刻蚀副产物的湿法刻蚀方法，包括以下步骤：提供一槽体，所述槽体内盛放有刻蚀溶液；提供一放置在所述槽体内的流量均匀板，所述流量均匀板设有若干通孔，并将所述槽体所围成的空间沿所述槽体的深度方向分隔为上腔和下腔；将待刻蚀半导体结构放入所述上腔；向所述下腔内注入刻蚀溶液，所述刻蚀溶液流经所述流量均匀板到达上腔，并对所述待刻蚀半导体结构进行湿法刻蚀。

可选的，在向所述下腔内注入刻蚀溶液的同时，将所述下腔内的刻蚀溶液排出，并将排出的刻蚀溶液通入所述下腔，以实现刻蚀溶液的循环流动。

可选的，所述槽体还设有排水口；所述槽体外还设有循环管路，所述循环管路至少包括连通的若干进水支管和若干排水支管，所述排水支管的一端与所述排水口连接并导通，所述进水支管的一端与所述进水口连接并导通；使用所述排水口将所述下腔内的刻蚀溶液排出至所述排水支管，并使用与所述排水支管连通的若干进水支管将刻蚀溶液通入至所述下腔，以实现刻蚀溶液的循环流动。

可选的，在将刻蚀溶液从循环管路通入至所述下腔时，对刻蚀溶液加压，使刻蚀溶液通入至所述下腔时速度大于一预设值。

可选的，所述循环管路上设置有增压泵；使用所述增压泵对将从循环管路通入至所述下腔的刻蚀溶液加压，使刻蚀溶液从所述循环管路通入至所述槽体内时的速度大于一预设值。

可选的，所述槽体的底部设置有进水口，所述进水口处设置有喷嘴；自所述喷嘴向所述下腔内注入刻蚀溶液。

可选的，所述槽体的底部至少设置有三排进水口；自所述槽体的所有进水口同时向所述下腔内注入刻蚀溶液。

可选的，所述待刻蚀半导体结构包括衬底，所述衬底表面形成有堆叠结构，所述堆叠结构包括沿垂直衬底表面方向相互堆叠的若干层氮化硅层和氧化硅层，且所述堆叠结构内形成有栅线隔槽，所述栅线隔槽贯穿所述堆叠结构至所述衬底表面。

可选的，刻蚀溶液为磷酸溶液。

可选的，所述磷酸溶液的质量浓度为85％～90％。

本发明的减少刻蚀副产物的湿法刻蚀方法具有流量均匀板，通过设置在所述流量均匀板上的孔对穿过所述流量均匀板的刻蚀溶液进行分流，使得通过所述孔进入到上腔的刻蚀溶液被分流成更多股，更多股的刻蚀溶液对上腔内存放的刻蚀溶液进行推动、搅拌，因此具有更好的推动效果，能够使槽体中的刻蚀溶液中各种离子均匀分布。

附图说明

图1为本发明的一种具体实施方式中减少刻蚀副产物的湿法刻蚀方法的流程示意图。

图2为本发明的一种具体实施方式中的槽体的结构示意图。

图3为本发明的一种具体实施方式中的流量均匀板的结构示意图。

图4为本发明的一种具体实施方式中的槽底的俯视示意图。

图5为本发明的一种具体实施方式中待刻蚀半导体结构的结构示意图。

图6为本发明的一种具体实施方式中被湿法刻蚀后的半导体结构的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的减少刻蚀副产物的湿法刻蚀方法作进一步详细说明。

请参阅图1至图4，其中图1为本发明的一种具体实施方式中减少刻蚀副产物的湿法刻蚀方法的流程示意图，图2为本发明的一种具体实施方式中的槽体的结构示意图，图3为本发明的一种具体实施方式中的流量均匀板的结构示意图，图4为本发明的一种具体实施方式中的槽底的俯视示意图。

在该具体实施方式中，减少刻蚀副产物的湿法刻蚀方法包括以下步骤：s11提供一槽体200，所述槽体200内盛放有刻蚀溶液；s12提供一放置在所述槽体200内的流量均匀板202，所述流量均匀板202设有若干通孔204，并将所述槽体200所围成的空间沿所述槽体200的深度方向分隔为上腔207和下腔208；s13将待刻蚀半导体结构203放入所述上腔207；s14向所述下腔208内注入刻蚀溶液，所述刻蚀溶液流经所述流量均匀板202到达上腔208，并对所述待刻蚀半导体结构203进行湿法刻蚀。

所述槽体200用于盛放刻蚀溶液，所述槽体200的底部设有若干进水口201；设有若干通孔的流量均匀板202，所述流量均匀板202用于放置在所述槽体200内，并将所述槽体200所围成的空间沿所述槽体200的深度方向分隔为上腔207和下腔208，待处理物体用于放置在所述上腔207，所述进水口201位于所述下腔208。

由于所述槽体200中盛放的刻蚀溶液可能呈现强烈的酸性或碱性，因此，在实际的使用过程中，所述槽体200需要由耐腐蚀的材料制成，或具有耐腐蚀的表面，以防止在盛放强酸强碱时被强酸强碱所腐蚀。

所述流量均匀板202可拆卸地安装在所述槽体200上，设置于所述槽体200的下腔208的进水口201流出的刻蚀溶液需要经过所述流量均匀板202才能进入至所述上腔207，而由于所述流量均匀板202上设置有若干通孔，经过所述流量均匀板202才进入至所述上腔207的刻蚀溶液被所述流量均匀板202均匀化，上腔207内的刻蚀溶液中各种离子均匀分布。

在一种具体实施方式中，所述流量均匀板202放置于所述槽体200内时，与进水口201的开口朝向垂直，对所述进水口201喷出的绝大部分刻蚀溶液进行均匀话处理，且此时所述流量均匀板202对所述进水口201喷出的刻蚀溶液的均匀化处理的效率最高。

实际上，本领域的技术人员也可以设置所述流量均匀板202与所述进水口201的开口朝向呈一非直角夹角，如40°、60°等，只是此时所述流量均匀板202对所述进水口201喷出的刻蚀溶液的均匀化处理的效率会发生变化。

所述流量均匀板202的尺寸与所述槽体200的尺寸相匹配，卡设于所述槽体200内，将所述槽体200隔断为上腔207和下腔208。

在一种具体实施方式中，所述流量均匀板202包括至少十五排孔204，所述孔204在垂直所述流量均匀板202表面方向上贯穿所述流量均匀板202，用于使穿过所述流量均匀板202的刻蚀溶液分流成更多股，被分流成的多股刻蚀溶液搅拌、推动上腔207中放置的刻蚀溶液，使所述上腔207中放置的刻蚀溶液的各种离子均匀分布。由于所述孔204设置于所述流量均匀板202的各个位置，因此当刻蚀溶液流经所述流量均匀板202、从所述流量均匀板202朝向所述槽体200底部的一侧进入到所述流量均匀板202朝向所述槽体200顶部的一侧时，会从所述流量均匀板202上的各个位置涌出，使所述流量均匀板202朝向所述槽体200顶部的一侧所盛放的刻蚀溶液被更多喷流所搅拌、推动，效果更佳。

在一种具体实施方式中，每排孔204的数目为二十五个以上，且各排孔204相互平行设置，任意两相邻孔204之间的距离相等。在一种具体实施方式中，所述孔204在所述流量均匀板202上均匀分布，使被喷出的刻蚀溶液被所述流量均匀板202在进入到上腔207时分流到各个位置，对上腔207内放置的刻蚀溶液也具有均匀的搅拌、推动作用。在其他的具体实施方式中，也可设置各个孔204在所述流量均匀板202上非等距分布。

实际上，本领域的技术人员可以根据需要设置所述流量均匀板202上孔204的个数。所述流量均匀板202上孔204的个数越多，流经所述流量均匀板202的刻蚀溶液被分流成的股数越多，对所述上腔207内放置的刻蚀溶液的搅拌、推动作用更均匀。

请参阅图3，所述流量均匀板202上均匀分布有25×25个孔204，即所述流量均匀板202上平行设置有二十五排的孔204，且每排孔204中包括二十五个孔204，相邻两孔204之间的距离相等，将所述流量均匀板202等分为20份，以获取较好的均匀化处理效果。

待刻蚀半导体结构203放置在所述上腔207内，经进水口流出的刻蚀溶液在流入所述槽体200的上半截时经过流量均匀板202的均匀化处理被分流成多股，多股刻蚀溶液流都能够对所述上腔207中盛放的刻蚀溶液进行搅拌、推动，因而能够获取更好的搅拌、推动效果。所述上腔207中盛放的刻蚀溶液经过了充分的搅拌、推动，各种离子在刻蚀溶液中的分布均匀，降低了由于刻蚀溶液中某种离子的分布不均匀而产生副作用的可能性。

在一种具体实施方式中，所述待刻蚀半导体结构203可以是需要进行清洗或湿法刻蚀等处理的晶圆，可以单片晶圆置于所述槽体200内，也可以多片晶圆置于晶圆装载盘上后，将晶圆装载盘置于所述槽体200内，从而能够通过时对多片晶圆进行处理。

在一种具体实施方式中，所述进水口201处设置有喷嘴。通过设置喷嘴，使得刻蚀溶液在进入所述槽体200时能够形成更集中的刻蚀溶液束，对槽体200内放置的刻蚀溶液具有较好的搅拌、推动效果。

在一种具体实施方式中，所述槽体200还设有排水口206；所述槽体还包括：位于所述槽体200外的循环管路205，所述循环管路205至少包括连通的若干进水支管210和若干排水支管209，所述排水支管209的一端与所述排水口206连接并导通，所述进水支管210的一端与所述进水口201连接并导通。

请参阅图3，为本具体实施方式中所述槽体的底面的俯视示意图。在该具体实施方式中，进水支管210具有伸入所述槽体200内的一段，且所述进水支管210伸入所述槽体200内的一段放置在所述槽体200的底面上，所述进水支管210伸入所述槽体200内的一段的长度方向与所述槽体200的宽度方向平行，所述进水口201均匀的分布于所述进水支管210伸入所述槽体200内的一段上。

通过将所述进水支管210伸入所述槽体200内的一段设置于所述槽体200的底面上，使得喷嘴喷出刻蚀溶液时喷出的高度范围为从槽体200的底面到所述刻蚀溶液的喷出高度，可以通过控制所述刻蚀溶液的喷出高度使得整个槽体200内放置的刻蚀溶液都可以被喷嘴喷出的刻蚀溶液搅拌到，具有更好的搅拌效果。

在一种具体实施方式中，为了使所述喷嘴喷出的刻蚀溶液具有一定的喷出高度，所述循环管路205上设置有增压泵。所述增压泵的扬程与所述刻蚀溶液从喷嘴喷出时的高度直接相关。在一种具体实施方式中，所述增压泵的扬程使得刻蚀溶液在喷出时能够从所述槽体200的底面垂直喷射至所述槽体200的顶部，以获取在槽体200的深度方向上的最大的搅动范围。

在一种具体实施方式中，所述循环管路205中还包括过滤单元和加热单元。通过设置过滤单元，可以对流经所述循环管路205的刻蚀溶液进行过滤，滤除所述刻蚀溶液中的固体渣，或去除所述刻蚀溶液中的杂质离子。通过设置加热单元，可以对流经所述循环管路205的刻蚀溶液进行加热。在一种具体实施方式中，所述过滤单元可以为离子交换膜等，所述加热单元可以为加热丝等，本领域的技术人员可以根据需要进行设置。

在图1至4所示的具体实施方式中，所述槽体200至少设置有三排进水口201，其中一排所述进水口201位于槽底的中部，即槽体200的底面的中部，另外两排所述进水口201关于位于所述中部的一排进水口201对称排布，相邻两排进水口201之间的距离相等，同一排内的进水口201等距设置。每一进水口201处对应有一喷嘴，因此所述喷嘴的数目、排布方式与所述进水口201的数目、排布方式相同。由于所述进水口201分布在某处时就会向该处喷出刻蚀溶液，对该处原来放置的刻蚀溶液具有搅拌、推动作用，该处的刻蚀溶液中各种离子的分布就会更均匀，因此本领域的技术人员可根据需要设置各排进水口201的放置位置。

在图1至4所示的具体实施方式中，相邻两排进水口201之间的距离相等，同一排内的进水口201等距设置，使得各个进水口201喷出的刻蚀溶液之间的距离也相等，搅拌、推动槽体200内的刻蚀溶液时，具有均匀的搅拌、推动效果。实际上，由于所述进水口201分布在某处时就会向该处喷出刻蚀溶液，对该处原来放置的刻蚀溶液具有搅拌、推动作用，该处的刻蚀溶液中各种离子的分布就会更均匀，因此本领域的技术人员可根据需要设置各个进水口201的放置位置。

在一种具体实施方式中，n排进水口201放置于所述槽体200的底面时，将槽底在长度方向平均分成n+1份，且n为大于等于3的整数。在n排进水口201将槽底在长度方向上均分之后，各个进水口201在空间上的分布更加均匀，各个进水口201喷出的刻蚀溶液对槽体200内的刻蚀溶液的推动、搅动效果也更好。

在图1至4所示的具体实施方式中，所述槽体200内平行设置有三排进水口201，每排包括26个进水口201，对应的，包括三排平行设置的喷嘴，每排喷嘴包括26个喷嘴。本领域的技术人员可根据需要所述进水口201的数目，所述进水口201的数目与所述槽体200内放置的刻蚀溶液的循环流动程度、各种离子在所述刻蚀溶液中的均匀程度直接相关。设置的进水口201的数目越多，所述槽体200内放置的刻蚀溶液的循环流动和各种离子的均匀化就更彻底。但随着水口个数的增多，成本也逐渐增大，本领域的技术人员在设置水口的数目时，需要平衡槽体的成本，以及所需的刻蚀溶液在槽体200内的循环流动程度。

在一种具体实施方式中，在向所述下腔208内注入刻蚀溶液的同时，将所述下腔208内的刻蚀溶液排出，并将排出的刻蚀溶液通入所述下腔208，以实现刻蚀溶液的循环流动。具体的，使用所述排水口206将所述下腔208内的刻蚀溶液排出至所述排水支管209，并使用与所述排水支管209连通的若干进水支管210将刻蚀溶液通入至所述下腔208，以实现刻蚀溶液的循环流动。

在将刻蚀溶液从循环管路205通入至所述下腔208时，对刻蚀溶液加压，使刻蚀溶液通入至所述下腔208时速度大于一预设值。具体的，所述循环管路205上设置有增压泵，使用所述增压泵对将从循环管路205通入至所述下腔208的刻蚀溶液加压，使刻蚀溶液从所述循环管路205通入至所述槽体200内时的速度大于一预设值。

在一种具体实施方式中，所述槽体200的底部设置有进水口201，所述进水口201处设置有喷嘴；自所述喷嘴向所述下腔208内注入刻蚀溶液。具体的，所述槽体200的底部至少设置有三排进水口201；自所述槽体200的所有进水口201同时向所述下腔208内注入刻蚀溶液。

将所述待刻蚀半导体结构203放入盛放有所述刻蚀溶液的所述槽体200的上腔207，使得从下腔208注入所述槽体200的刻蚀溶液需要流经所述流量均匀板202，被所述流量均匀板202分流成多股，多股刻蚀溶液作用于上腔207中的刻蚀溶液，对上腔207中的刻蚀溶液进行搅拌、推动，可以起到更好的均匀效果的效果，使上腔207中放置的刻蚀溶液中各种离子的分布更加均匀，具有更好的刻蚀效果，不会由于所述刻蚀溶液的离子分布不均而导致出现过多的副产物。

请参阅图5、6，分别为本发明的一种具体实施方式中待刻蚀半导体结构203的结构示意图，以及本发明的一种具体实施方式中被湿法刻蚀后的半导体结构的结构示意图。

所述待刻蚀半导体结构包括衬底501，所述衬底501表面形成有堆叠结构502，所述堆叠结构502包括沿垂直衬底501表面方向相互堆叠的若干层氮化硅层503和氧化硅层504，且所述堆叠结构502内形成有栅线隔槽505，所述栅线隔槽505贯穿所述堆叠结构502至所述衬底501表面。在该具体实施方式中，待刻蚀的是堆叠结构502中的氮化硅层503，需要保留所述氧化硅层504。因此刻蚀溶液为磷酸溶液。为了获取到更好的刻蚀效果，所述磷酸溶液的质量浓度为85％～90％。实际上，本领域的技术人员可以根据需要设置所述刻蚀溶液，只需要保证所述刻蚀溶液对氮化硅层503和氧化硅层504具有不同的刻蚀速率比即可。

在图5、6所示的具体实施方式中，使用质量浓度为85％～90％的磷酸溶液，使所述磷酸溶液对氮化硅层503和氧化硅层504的刻蚀速率比始终大于500:1，使得在使用所述磷酸溶液刻蚀所述氮化硅层503时，所述氧化硅504得以保留。本领域的技术人员可根据需要设置对应的质量浓度的磷酸溶液，使所述磷酸溶液对氮化硅层503和氧化硅层504的刻蚀速率比符合要求即可。

当将所述刻蚀溶液放置在所述槽体中时，由于所述刻蚀溶液在所述槽体内循环流动，因此所述磷酸溶液中的各种离子分布均匀，槽体内的不同位置的硅离子浓度都相同，不会出现局部硅离子浓度过高的现象，减少了使用磷酸溶液对氮化硅层503进行刻蚀的过程时副产物的产生数量，也进一步防止了副产物，即硅的氧化物，回沾到所述栅线隔槽505的氧化硅层504上，避免氧化硅层504出现“大头现象”。

本发明的减少刻蚀副产物的湿法刻蚀方法具有流量均匀板，能够对从下腔流入到上腔的刻蚀溶液进行均匀化处理，使待刻蚀半导体结构放置到所述上腔时，上腔内的刻蚀溶液中各种离子分布均匀，降低由于刻蚀溶液中某种离子的分布不均匀而产生副作用的可能性。

进一步的，由于设置有至少三排进水口，因此可以将流入所述槽体的刻蚀溶液分流成至少三排，流入到槽体内的刻蚀溶液被分流后更加均匀，并且可以对槽体内盛放的刻蚀溶液起到搅拌、推动作用，且搅拌、推动的作用范围更加广，进一步防止出现所述刻蚀溶液中各种离子分布不均而引起的刻蚀过程中副产物过多的问题。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。