湿法刻蚀方法与流程

本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别是涉及一种湿法刻蚀方法。

背景技术：

在集成电路芯片的制造过程中，湿法刻蚀是很重要的制造技术之一。在湿法刻蚀的设备中，常见的一种是把整个批次(lot)或多个lot的硅晶圆即硅片同时浸没入湿法刻蚀槽中。使得刻蚀槽中的化学溶液和硅片表面发生反应，进行湿法刻蚀。此时，湿法刻蚀槽内的化学溶液遵循一定的流向规律进行刻蚀槽内外的循环。

由于刻蚀槽内的化学溶液温度和浓度都受到精确的管控，此时优化湿法刻蚀槽内的化学溶液流向对于硅片面内的刻蚀速率以及硅片面内表面的粗糙度会产生影响。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种湿法刻蚀方法，能消除在晶圆的表面上产生溶液对冲区，从而能消除由溶液对冲所产生的刻蚀量加大和晶圆表面层粗糙度恶化的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的湿法刻蚀方法包括如下步骤：

步骤一、将晶圆竖直浸没在湿法刻蚀槽的化学溶液中，所述化学溶液对所述晶圆进行湿法刻蚀。

步骤二、在所述湿法刻蚀中，驱动所述化学溶液在所述湿法刻蚀槽内做如下槽内循环流动：

步骤21、进行第一种循环流动，所述第一种循环流动中经过所述晶圆的表面时，所述化学溶液从所述晶圆外的第一侧区域流动到所述晶圆外的第二侧区域中，使所述化学溶液流过所述晶圆表面时为同方向层流。

步骤22、进行第二种循环流动，所述第二种循环流动中经过所述晶圆的表面时，所述化学溶液从所述晶圆外的第二侧区域流动到所述晶圆外的第一侧区域中，使所述化学溶液流过所述晶圆表面时为同方向层流。

所述槽内循环流动中，步骤21和步骤22交替进行。

进一步的改进是，沿垂直于所述晶圆正面的方向观察，所述晶圆外的第一侧区域为所述晶圆外的左侧区域，所述晶圆外的第二侧区域为所述晶圆外的右侧区域。

进一步的改进是，步骤21中，进入到所述晶圆外的第二侧区域中的所述化学溶液在所述第二侧区域中上升到所述晶圆的顶部区域中并从所述晶圆的顶部区域中回流到所述第一侧区域中。

进一步的改进是，步骤22中，进入到所述晶圆外的第一侧区域中的所述化学溶液在所述第一侧区域中上升到所述晶圆的顶部区域中并从所述晶圆的顶部区域中回流到所述第二侧区域中。

进一步的改进是，所述晶圆为硅晶圆。

进一步的改进是，步骤二中，所述化学溶液还在所述湿法刻蚀槽内外进行循环流动。

进一步的改进是，在所述湿法刻蚀槽内设置有喷嘴，通过所述喷嘴控制所述化学溶液的流向。

进一步的改进是，在所述湿法刻蚀槽的第一侧面上设置有所述喷嘴，在步骤21中，启动所述湿法刻蚀槽的第一侧面上的所述喷嘴，驱动形成所述第一种循环流动。

进一步的改进是，在所述湿法刻蚀槽的第二侧面上设置有所述喷嘴，在步骤22中，启动所述湿法刻蚀槽的第二侧面上的所述喷嘴，驱动形成所述第二种循环流动。

进一步的改进是，所述槽内循环流动中，每一个由步骤21和步骤22组成的循环周期中，步骤21的工艺时间和步骤22的工艺时间相等或者不相等。

进一步的改进是，步骤一中，所述晶圆的数量包括多片，多片所述晶圆平行放置且一起竖直浸没在湿法刻蚀槽的化学溶液中。

进一步的改进是，多片所述晶圆为同一批次的所述晶圆或者为多个批次的所述晶圆。

进一步的改进是，在所述湿法刻蚀之前或完成后，同一批次的所述晶圆放置在同一晶圆盒中。

进一步的改进是，同一批次的所述晶圆的片数最大值为25片。

进一步的改进是，在所述湿法刻蚀槽中设置有晶舟，各所述晶圆设置在晶舟内。

本发明对湿法刻蚀过程中槽内循环流动做了特别的设置，将槽内循环流动分成了两步，两种循环流动方向对称且都是从晶圆的一侧流动到另一侧，化学溶液流过晶圆表面时都为同方向层流，故能消除在晶圆的表面上产生溶液对冲区，从而能消除由溶液对冲所产生的刻蚀量加大和晶圆表面层粗糙度恶化的问题，如消除由溶液对冲所产生的刻蚀量加大和晶圆表面层粗糙度恶化所产生的缺陷，最后能提高产品良率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是现有湿法刻蚀方法中湿法刻蚀槽内的溶液流向示意图；

图2是图1所示的现有方法对硅片的影响；

图3是本发明实施例湿法刻蚀方法的流程图；

图4a是本发明实施例方法中第一种循环流动的溶液流向示意图；

图4b是本发明实施例方法中第二种循环流动的溶液流向示意图。

具体实施方式

本发明实施例方法是在对现有方法的技术问题进行分析的基础上得到的，在详细介绍本发明实施例方法之前，先对现有方法做进一步的介绍。如图1所示，是现有湿法刻蚀方法中湿法刻蚀槽101内的溶液流向示意图；现有湿法刻蚀方法包括步骤：

步骤一、将晶圆102竖直浸没在湿法刻蚀槽101的化学溶液中，所述化学溶液对所述晶圆102进行湿法刻蚀；所述晶圆102通常为硅晶圆，故也称为硅片，在图1中所述晶圆102也用硅片标出。

步骤二、在所述湿法刻蚀中，驱动所述化学溶液在所述湿法刻蚀槽101内做如下槽内循环流动：

图1中所述化学溶液的流动方向用虚线表示。

首先、所述化学溶液会从两侧向所述晶圆102流动，如虚线103d所示。

两侧的所述化学溶液会在所述晶圆102的表面如所述晶圆102的中轴线上对冲汇合，之后沿虚线103a上升。

所述化学溶液上升后会在所述晶圆102的顶部向两侧的外侧流动之后再向流动，如虚线103b和103c所示。

图1所示的现有湿法刻蚀方法的槽内循环流动由于会在所述晶圆102的表面上产生溶液对冲，这种溶液对冲会对所述晶圆102的表面产生冲击，且越靠近所述晶圆102的中轴线下端冲击力越大。所述化学溶液对所述晶圆102表面的冲击会使得被冲击区域的刻蚀量加大以晶圆表面层粗糙度恶化，且冲击力越大影响越大，进而有可能在所述晶圆102上产生缺陷(defect)，如图2所示，在所述晶圆102的中轴线的下端形成了标记104所示的缺陷。

本发明实施例湿法刻蚀方法：

如图3所示，是本发明实施例湿法刻蚀方法的流程图；如图4a所示，是本发明实施例方法中第一种循环流动的溶液流向示意图；如图4b所示，是本发明实施例方法中第二种循环流动的溶液流向示意图；本发明实施例湿法刻蚀方法包括如下步骤：

步骤一、如图4a所示，将晶圆2竖直浸没在湿法刻蚀槽1的化学溶液中，所述化学溶液对所述晶圆2进行湿法刻蚀。

本发明实施例方法中，所述晶圆2为硅晶圆，也简称硅片，图4a中所述晶圆2中也采用硅片标示。

所述晶圆2的数量包括多片，多片所述晶圆2平行放置且一起竖直浸没在湿法刻蚀槽1的化学溶液中。

多片所述晶圆2为同一批次的所述晶圆2或者为多个批次的所述晶圆2。

在所述湿法刻蚀之前或完成后，同一批次的所述晶圆2放置在同一晶圆2盒中。

同一批次的所述晶圆2的片数最大值为25片。

在所述湿法刻蚀槽1中设置有晶舟，各所述晶圆2设置在晶舟内。

步骤二、在所述湿法刻蚀中，驱动所述化学溶液在所述湿法刻蚀槽1内做如下槽内循环流动：

步骤21、如图4a所示，进行第一种循环流动，所述第一种循环流动中经过所述晶圆2的表面时，所述化学溶液从所述晶圆2外的第一侧区域流动到所述晶圆2外的第二侧区域中，流动方向如虚线3a所示，使所述化学溶液流过所述晶圆2表面时为同方向层流。

步骤22、如图4b所示，进行第二种循环流动，所述第二种循环流动中经过所述晶圆2的表面时，所述化学溶液从所述晶圆2外的第二侧区域流动到所述晶圆2外的第一侧区域中，流动方向如虚线4a所示，使所述化学溶液流过所述晶圆2表面时为同方向层流。

所述槽内循环流动中，步骤21和步骤22交替进行。

本发明实施例方法中，沿垂直于所述晶圆2正面的方向观察，所述晶圆2外的第一侧区域为所述晶圆2外的左侧区域，所述晶圆2外的第二侧区域为所述晶圆2外的右侧区域。

步骤21中，进入到所述晶圆2外的第二侧区域中的所述化学溶液在所述第二侧区域中上升到所述晶圆2的顶部区域中并从所述晶圆2的顶部区域中回流到所述第一侧区域中，流动方向如虚线3b、3c和3d所示。

步骤22中，进入到所述晶圆2外的第一侧区域中的所述化学溶液在所述第一侧区域中上升到所述晶圆2的顶部区域中并从所述晶圆2的顶部区域中回流到所述第二侧区域中，流动方向如虚线4b、4c和4d所示。

在所述湿法刻蚀槽1内设置有喷嘴，通过所述喷嘴控制所述化学溶液的流向。

在所述湿法刻蚀槽1的第一侧面上设置有所述喷嘴，在步骤21中，启动所述湿法刻蚀槽1的第一侧面上的所述喷嘴，驱动形成所述第一种循环流动。

在所述湿法刻蚀槽1的第二侧面上设置有所述喷嘴，在步骤22中，启动所述湿法刻蚀槽1的第二侧面上的所述喷嘴，驱动形成所述第二种循环流动。

所述槽内循环流动中，每一个由步骤21和步骤22组成的循环周期中，步骤21的工艺时间和步骤22的工艺时间相等或者不相等。

步骤二中，所述化学溶液还在所述湿法刻蚀槽1内外进行循环流动。

所述化学溶液的温度和浓度在所述湿法刻蚀槽1内得到精确控制，通常，所述化学溶液的温度通过加热装置控制。

所述湿法刻蚀用于对所述晶圆2表面上的介质层进行刻蚀或者对金属层进行刻蚀或者对半导体材料进行刻蚀或者对光刻胶进行刻蚀或者由于去除颗粒污染。

本发明实施例对湿法刻蚀过程中槽内循环流动做了特别的设置，将槽内循环流动分成了两步，两种循环流动方向对称且都是从晶圆2的一侧流动到另一侧，化学溶液流过晶圆2表面时都为同方向层流，故能消除在晶圆2的表面上产生溶液对冲区，从而能消除由溶液对冲所产生的刻蚀量加大和晶圆表面层粗糙度恶化的问题，如消除由溶液对冲所产生的刻蚀量加大和晶圆表面层粗糙度恶化所产生的缺陷，最后能提高产品良率。

以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。