一种去除晶圆上难挥发物质的方法与流程

本发明涉及半导体制备技术领域，尤其涉及一种去除晶圆上难挥发物质的方法。

背景技术：

在现有的深沟槽隔离制成工艺中，在晶圆上形成半导体结构时，可通过w-cmp(钨化学机械研磨)对半导体结构中位于temos氧化物层上的金属层以及氮化物层进行去除，或者采用wetchback(钨回刻工艺)，对半导体结构中位于temos氧化物层上的金属层以及氮化物层进行去除，而wetchback(钨回刻工艺)在刻蚀过程中，对于半导体结构沉积金属氧化层时形成的难挥发的物质不易去除，并且在沉积金属层的过程掉落于半导体的金属，附着在半导体衬底的晶粒上，如对于这些难挥发的物质和附着在晶粒上的金属不及时去除，会影响半导体结构的最终良率。

技术实现要素：

针对现有技术中对半导体进行钨回刻工艺中存在的上述问题，现提供一种旨在将形成于晶圆上的难挥发的物质进行去除，并且对附着在晶圆上的金属杂质进行去除的方法。

具体技术方案如下：

一种去除晶圆上难挥发物质的方法，应用于深槽隔离制程工艺的钨回刻工艺中，在所述深槽隔离制程工艺中易生成难挥发的物质，且所述难挥发的物质附着在晶圆上；

其中，所述晶圆具有一半导体结构，所述半导体结构包括一衬底，所述衬底刻蚀有一沟槽，于所述沟槽内壁以及所述沟槽的顶部依次沉积一层氧化层、第一氧化物层、第二氧化物层以及氮化物层，于所述沟槽内位于所述氮化物层上填充一层金属层；

包括以下步骤：

步骤s1、将所述晶圆放置于一反应腔体中；

步骤s2、对所述晶圆进行加热，并于所述反应腔体中通入一第一反应气体以及一第二反应气体；

步骤s3、控制对所述晶圆的加热温度，以去除附着在所述晶圆上的金属杂质；

步骤s4、维持通入的所述第二反应气体的流量，使所述第二反应气体与难挥发的物质反应形成挥发性物质。

优选的，所述第一氧化物层包括，铝氧化物层以及钽氧化物层；

所述铝氧化物层通过化学沉积工艺生长于所述氧化层上，所述钽氧化物层通过化学沉积工艺生长于所述铝氧化物层上；或者

所述铝氧化物层通过物理沉积工艺生长于所述氧化层上，所述钽氧化物层通过物理沉积工艺生长于所述铝氧化物层上。

优选的，所述难挥发物质为沉积所述铝氧化物层过程中，掉落于所述晶圆上的金属铝。

优选的，当通入的所述第二反应气体为氯气时，通过所述氯气与所述金属铝反应生成氯化铝。

优选的，通过所述钨回刻工艺对所述半导体进行刻蚀的方法包括以下步骤：

步骤a1、于所述反应腔体内通入一第一反应气体，以刻蚀去除位于所述氮化物层上的所述金属层，使刻蚀后的所述金属层的顶部与所述第二氧化物层的顶部齐平；

步骤a2、通过通入的所述第二反应气体，以刻蚀去除位于所述第二氧化物层顶部上的所述氮化物层。

优选的，所述第一反应气体为六氟化硫。

优选的，所述第二反应气体为氯气。

优选的，所述金属层的金属为钨。

优选的，所述反应腔体中设置有一静电吸附盘，所述晶圆正面朝上放置于所述静电吸附盘上；

所述静电吸附盘上设置有加热装置，通过所述加热装置对放置于所述静电吸附盘上的所述晶圆进行加热处理。

优选的，所述第二氧化物层为四乙基原硅酸盐层。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：在对晶圆上的半导体结构进行钨回刻工艺中，可通过对晶圆的表面进行加热升温，以去除附着在晶圆上的金属杂质，并通过通入的第二反应气体与难挥发的物质进行反应生成可挥发物质，克服了现有技术中由于存在的难挥发的物质以及金属杂质附着在晶圆造成晶圆良率较低的缺陷。

附图说明

参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。

图1为本发明一种去除晶圆上难挥发物质的方法的实施例的流程图；

图2为本发明一种去除晶圆上难挥发物质的方法的实施例中，关于通过钨回刻工艺对所述半导体结构进行刻蚀的流程图；

图3-4为本发明一种去除晶圆上难挥发物质的方法的实施例中，关于晶圆上结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本发明的技术方案中包括一种去除晶圆上难挥发物质的方法。

一种去除晶圆上难挥发物质的方法，应用于深槽隔离制程工艺的钨回刻工艺中，在深槽隔离制程工艺中易生成难挥发的物质，且难挥发的物质附着在晶圆上；

其中，晶圆具有一半导体结构，半导体结构包括一衬底，衬底刻蚀有一沟槽，于沟槽内壁以及沟槽的顶部依次沉积一层氧化层、第一氧化物层、第二氧化物层以及氮化物层，于沟槽内位于氮化物层上填充一层金属层；

如图1所示，包括以下步骤：

步骤s1、将晶圆放置于一反应腔体中；

步骤s2、对晶圆进行加热，并于反应腔体中通入一第一反应气体以及一第二反应气体；

步骤s3、控制对晶圆的加热温度，以去除附着在晶圆上的金属杂质；

步骤s4、维持通入的第二反应气体的流量，使第二反应气体与难挥发的物质反应形成挥发性物质。

针对现有技术中，在该晶圆的半导体结构的衬底上沉积金属氧化物过程中易形成难挥发的物质，在衬底的沟槽中填充金属层时，掉落在半导体结构的上的金属会附着在衬底上，通过钨回刻工艺或者物化学研磨工艺对半导体结构位于第二氧化物层上的金属层以及氮化物层进行去除时，无法对上述的难挥发的物质以及附着在晶圆上的金属杂质进行去除存在的缺陷。

本发明中，通过在钨回刻工艺中，对位于反应腔体中的晶圆进行升温，通过升温之后可将附着晶圆上的金属杂质进行去除，然后在钨回刻工艺通入第二反应气体之后，通过第二反应气体与难挥发的物质进行反应之后，难挥发的物质形成可挥发性物质，进而可有效的去除难挥发的物质。

如图3-4所示，晶圆1具有一半导体结构，半导体结构包括一衬底11，衬底11刻蚀有一沟槽111，于沟槽111内壁以及沟槽的顶部依次沉积一层氧化层12、第一氧化物层13、第二氧化物层14以及氮化物层15，于沟槽内位于氮化物层15上填充一层金属层16。

在一种较优的实施方式中，第一氧化物层包括，铝氧化物层以及钽氧化物层；

铝氧化物层通过化学沉积工艺生长于氧化层上，钽氧化物层通过化学沉积工艺生长于铝氧化物层上。

在一种较优的实施方式中，金属氧化物层包括，铝氧化物层以及钽氧化物层，铝氧化物层通过物理沉积工艺生长于氧化层上，钽氧化物层通过物理沉积工艺生长于铝氧化物层上。

上述技术方案中，在通过化学沉积工艺或者物理沉积工艺沉积形成铝氧化物层或者钽氧化物层的方法为本领域技术人员熟知的技术此处不再赘述，在沉积铝氧化物层时金属铝会部分残留在晶圆上，因为晶圆在深槽隔离的两侧为衬底的区域，掉落在衬底上的金属铝会附着在衬底上，此时通过在钨回刻工艺中通入的氯气反应气体，氯气与金属铝反应生成可直接升华的氧化铝。

在一种较优的实施方式中，难挥发物质为沉积铝氧化物层过程中，掉落于晶圆上的晶粒上的金属铝。

在一种较优的实施方式中，当通入的第二反应气体为氯气时，通过氯气与金属铝反应生成氯化铝。

在一种较优的实施方式中，

通过钨回刻工艺对半导体进行刻蚀的方法包括以下步骤：

步骤a1、于反应腔体内通入一第一反应气体，以刻蚀去除位于氮化物层上的金属层，使刻蚀后的金属层的顶部与第二氧化物层的顶部齐平；

步骤a2、通过通入的第二反应气体，以刻蚀去除位于第二氧化物层顶部上的氮化物层。

在一种较优的实施方式中，第一反应气体为六氟化硫。

在一种较优的实施方式中，第二反应气体为氯气。

在一种较优的实施方式中，金属层的金属为钨。

上述技术方案中，钨回刻工艺中通入的第一反应气体为六氟化硫时，六氟化硫气体与金属钨放应如下式所示：

3sf6+w→wf6(气态)+3sf4，最终生成的wf6气态形式挥发，以到达刻蚀去除金属层的目的；

通入的第一反应气体为氯气时，通过氯气与氮化物层，优选为氮化钛层，氯气与氮化钛层反应通过复试氮化钛进而达到刻蚀氮化钛的目的；

同时通入的氯气还与掉金属铝会附着在衬底的晶粒上的金属铝进行反应，生成氧化铝。

并且在钨回刻工艺中，通过对反应腔体中的晶圆进行加热，使掉落在衬底上的金属钨进行去除。

在一种较优的实施方式中，第二氧化物层为四乙基原硅酸盐层。

在一种较优的实施方式中，反应腔体中设置有一静电吸附盘，晶圆正面朝上放置于静电吸附盘上；

静电吸附盘上设置有加热装置，通过加热装置对放置于静电吸附盘上的半导体结构进行加热处理。

上述技术方案中，将晶圆放置于静电吸附盘上之后，通过设置静电吸附盘上的加热装置以将加热的温度调至预定值，加热装置可方便使用者根据需求调整至相应的温度值。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。