一种湿法刻蚀中清除晶圆表面缺陷的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半导体制备方法，特别是涉及一种湿法刻蚀中清除晶圆表面缺陷的方法。
【背景技术】
[0002]氮化硅是一种广泛使用于晶圆制程中的介电材料。氮化硅薄膜典型地是形成在半导体基底上，一般用作刻蚀晶圆中二氧化硅的阻挡层，形成于二氧化硅层的上表面。而在湿法刻蚀工艺过程中，常常用磷酸来刻蚀或腐蚀该氮化硅阻挡层。在腐蚀的过程中，通常是将数目众多的晶圆同时置于磷酸溶液中，由于处于磷酸溶液中的氮化硅和二氧化硅具有不同的刻蚀速率(刻蚀选择比)，即同样时间内磷酸腐蚀氮化硅和二氧化硅的速率不同。
[0003]影响氮化硅和二氧化硅在磷酸中的刻蚀选择比的因素通常有浸泡时间、磷酸溶液的温度以及刻蚀反应槽的槽寿命等；若这些影响因素掌握不当则有可能造成在腐蚀氮化硅的同时也对二氧化硅造成腐蚀，因此便形成了晶圆的缺陷。
[0004]当含有磷酸的刻蚀槽中的硅浓度增加时，二氧化硅的刻蚀速率会降低。目前为了使得在腐蚀氮化硅的同时不对二氧化硅形成腐蚀，常常在磷酸溶液中加入硅粉或硅化物等物质来抑制对二氧化硅形成腐蚀。该方法一方面造成制造成本的上升；另一方面腐蚀氮化硅后形成的硅化物和氧化物等杂质粘附在晶圆的表面会进一步对晶圆造成缺陷。
[0005]另外一种降低二氧化硅被腐蚀的方法是尽量控制刻蚀槽中晶圆的数目，这样不得不降低生产的效率。
[0006]因此，有必要提出一种新的湿法刻蚀中用于清除晶圆表面缺陷的方法，来解决上述问题。
【发明内容】
[0007]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种湿法刻蚀中清除晶圆表面缺陷的方法，用于解决现有技术中在磷酸溶液中另外添加硅物质弓I起的成本上升、氮化硅被刻蚀后形成的杂质易对晶圆造成缺陷以及为降低晶圆缺陷而不得不降低生产效率的问题。
[0008]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种湿法刻蚀中清除晶圆表面缺陷的方法，该方法至少包括:(I)提供若干含二氧化硅和氮化硅薄膜的控片；(2)将所述控片浸于含有磷酸溶液的第一腐蚀槽中；(3)调节浸泡时间使得所述控片上的氮化硅薄膜被完全溶解；溶解于磷酸的氮化硅在所述第一腐蚀槽中形成硅化物以抑制磷酸对二氧化硅的腐蚀；(4)将若干含有二氧化硅和氮化硅薄膜的制程晶圆置于经步骤(3)中处理过的第一腐蚀槽中将氮化硅薄膜去除；(5)提供含有磷酸和硫酸溶液的第二腐蚀槽；(6)调节所述第二腐蚀槽中磷酸和硫酸的配比使得氮化硅对二氧化硅的刻蚀选择比最高；(7)将步骤(4)中的所述制程晶圆置于与步骤￠)中相同配比的磷酸和硫酸溶液中以去除所述制程晶圆表面的杂质，得到无缺陷的制程晶圆。
[0009]作为本发明的湿法刻蚀中清除晶圆表面缺陷的方法的一种优选方案，所述步骤
(2)中第一腐蚀槽中磷酸溶液的温度为150°C?160°C。
[0010]作为本发明的湿法刻蚀中清除晶圆表面缺陷的方法的一种优选方案，所述步骤
(1)中控片的数目为100片?200片。
[0011]作为本发明的湿法刻蚀中清除晶圆表面缺陷的方法的一种优选方案，所述步骤
(3)中的浸泡时间为20分钟?60分钟。
[0012]作为本发明的湿法刻蚀中清除晶圆表面缺陷的方法的一种优选方案，所述步骤
(3)中所述磷酸溶液中娃的浓度为30ppm?50ppm。
[0013]作为本发明的湿法刻蚀中清除晶圆表面缺陷的方法的一种优选方案，所述步骤
(2)中的所述第一腐蚀槽中只含有磷酸一种溶液；所述步骤￠)中的所述第二腐蚀槽中只含有由磷酸和硫酸组成的混合溶液。
[0014]作为本发明的湿法刻蚀中清除晶圆表面缺陷的方法的一种优选方案，所述步骤
(4)中的制程晶圆数目不大于所述步骤⑴中的控片数目。
[0015]作为本发明的湿法刻蚀中清除晶圆表面缺陷的方法的一种优选方案，所述步骤
(4)中的制程晶圆数目与所述步骤(I)中的控片数目相同。
[0016]作为本发明的湿法刻蚀中清除晶圆表面缺陷的方法的一种优选方案，所述步骤(6)中第二腐蚀槽中的磷酸的质量浓度为20%?40%。
[0017]作为本发明的湿法刻蚀中清除晶圆表面缺陷的方法的一种优选方案，所述步骤
(6)中氮化硅对二氧化硅的刻蚀选择比最高的情况为:氮化硅被完全腐蚀，二氧化硅完全没有被腐蚀。
[0018]如上所述，本发明的湿法刻蚀中清除晶圆表面缺陷的方法，具有以下有益效果:采用控片代替制程晶圆制作适当的含有硅化物的磷酸溶液，降低了生产成本；控片自带的氮化硅薄膜与磷酸反应生成用于抑制二氧化硅腐蚀的硅化物，有效避免了由于单独在磷酸中添加硅化物造成声场成本上升的问题；采用适当配比的磷酸与硫酸的混合溶液来去除控片中氮化硅腐蚀后在晶圆表面粘附的杂质，以相同配比的磷酸和硫酸的混合溶液来清除制程晶圆表面杂质，使得晶圆表面无缺陷的情况下有效降低了产品的良率。
【附图说明】
[0019]图1显示为本发明的湿法刻蚀中清除晶圆表面缺陷的方法的流程示意图。
[0020]图2?图5显TJK为本发明各个步骤的工序TJK意图。
[0021]元件标号说明
[0022]SI ?S7步骤
[0023]20第一腐蚀槽
[0024]201控片
[0025]202磷酸溶液
[0026]203硅化物
[0027]204制程晶圆
[0028]21第二腐蚀槽
[0029]205磷酸和硫酸的混合溶液
【具体实施方式】
[0030]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0031]请参阅图1。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0032]如图1所示，图1表示的是本发明的用于湿法刻蚀中清除晶圆表面缺陷的方法的流程示意图；步骤(I):提供若干含二氧化硅和氮化硅薄膜的控片；在半导体生产过程中，所述控片的主要作用是监控机台的稳定性和重复性。或者用来进行某道工艺的实验，然后测试控片的性能。因此，控片不是真正用于生产的晶圆，即不是制程晶圆。本发明中的控片含有二氧化娃层和氮化娃薄膜，所述氮化娃薄膜一般形成于所述二氧化娃的上表面，一般用作刻蚀的阻挡层。本发明中刻蚀形成于所述二氧化硅上表面的氮化硅的方式为湿法刻蚀或湿法腐蚀。接着实施步骤(2):将所述控片浸于含有磷酸溶液的第一腐蚀槽中；如图2所示，该步骤中将所述控片201置于含有磷酸溶液202的第一腐蚀槽20中的目的是将所述氮化硅薄膜腐蚀掉；而一般情况下，当浸泡达到一定时间后，磷酸对氮化硅薄膜和二氧化硅都会形成腐蚀，并且腐蚀过程中，磷酸溶液的温度也会对氮化硅和二氧化硅形成不同的刻蚀选择比，即磷酸对该二者的腐蚀速率不同。为了使得氮化硅对二氧化硅的刻蚀选择比最高，优选地，所述第一腐蚀槽20中只含有磷酸一种溶液，虽然，其他酸溶液也会对氮化硅形成腐蚀，但为了保证氮化硅对二氧化硅刻蚀的选择比稳定，本实施例中的所述第一腐蚀槽中只有磷酸一种溶液。
[0033]实施步骤(3):如图3所示，调节浸泡时间使得所述控片201上的氮化硅薄膜被完全溶解；即浸泡于所述磷酸溶液202中的控片201上的氮化硅薄膜被磷酸腐蚀；溶解于磷酸的氮化硅在所述第一腐蚀槽20中形成硅化物203以抑制磷酸对二氧化硅的腐蚀；由于磷酸对氮化硅和二氧化硅都具有腐蚀性，该步骤的目的是保护二氧化硅避免受磷酸的腐蚀，而需要去掉位于二氧化硅上表面的氮化硅薄膜，而磷酸溶液中，氮化硅与磷酸反应形成的硅化物对磷酸腐蚀二氧化硅具有抑制作用，因此，只要调节浸泡时间就能达到上述效果，作为本发明的一种优选方案，所述浸泡时间为20分钟?60分钟；在该时间范围内，氮化娃被腐蚀完全而磷酸对二氧化硅不会形成腐蚀。同样，第一腐蚀槽中的磷酸溶液的温度也影响氮化硅对二氧化硅的刻蚀选择比，因此，优选地，本发明的所述第一腐蚀槽中磷酸溶液的温度为150°C?160°C。该温度范围内，磷酸溶液中，氮化硅对二氧化硅的刻蚀选择比最高。
[0034]根据现有技术的实验证明，由于一次性浸泡于磷酸溶液中的控片数目决定着产生硅化物203的多少，在上