多層復合膜中懸空臺階的消除方法
【專利摘要】本發明提出了一種多層復合膜中低壓氮化硅層的懸空臺階的消除方法，包括：使用四氟化碳氣體作為腐蝕氣體在電場中分解與復合從而生成激發態氟基，以及通過使激發態氟基與所述低壓氮化硅層反應生成氣態的四氟化硅和氮氣來腐蝕所述低壓氮化硅層的懸空臺階。通過使用本發明，可以有效并且可靠地消除高反壓用多層復合膜腐蝕形成的懸空臺階，而且腐蝕后的圖形完好，可以大幅度提升產品的成品率，提高產品的可靠性。
【專利說明】多層復合膜中懸空臺階的消除方法
【技術領域】
[0001]本發明總體上涉及半導體制造工藝，尤其涉及半導體制造中的多層復合膜的腐蝕工藝。
【背景技術】
[0002]半導體制造中，為了滿足制作平面高反壓大功率器件的要求，在終端結構上，開發出了采用LPCVD工藝，制作多層復合膜的表面鈍化技術，已經能夠實現高反壓大功率器件工藝由臺面向平面的升級。這里的高反壓在1500V以上。但是受多層復合膜腐蝕工藝所限，腐蝕后會形成懸空的臺階，簡稱“鳥嘴”。“鳥嘴”的存在可能導致后續光刻掩蔽失效，產品出現Bveb低擊穿等參數不良及可靠性差等問題。
[0003]對于不希望在腐蝕工藝之后還存在的懸空臺階，現有技術中已經提出了一些具有針對性的方案。例如，1988年《半導體技術》03期的“用于VHSIC的低缺陷無‘鳥嘴’等平面氧化物隔離技術”一文中提出了一種無“鳥嘴”等平面氧化物隔離技術。其采用各向同性化學腐蝕形成硅槽以克服刻蝕硅造成的損傷。同時利用各向同性腐蝕中形成的氮化硅“屋檐”在蝕刻氮化娃時的掩蔽作用形成側壁氮化娃掩蔽層。
[0004]但是，對于上述多層復合膜中的“鳥嘴”問題，現有技術中尚沒有非?？煽康慕鉀Q方案。

【發明內容】

[0005]為了至少解決上述問題的一個方面，本發明提出一種多層復合膜中低壓氮化硅層的懸空臺階的消除方法，包括:使用四氟化碳氣體作為腐蝕氣體在電場中分解與復合從而生成激發態氟基，以及通過使激發態氟基與所述低壓氮化硅層反應生成氣態的四氟化硅和氮氣來腐蝕所述低壓氮化硅層的懸空臺階。
[0006]根據本發明的一個方面的多層復合膜中氮化硅的懸空臺階的消除方法，其中，所述多層復合膜包括熱氧化層、低壓化學氣相沉積層和所述低壓氮化硅層。
[0007]根據本發明的一個方面的多層復合膜中氮化硅的懸空臺階的消除方法，其中，所述低壓氮化硅層的懸空臺階是在所述低壓化學氣相沉積層的腐蝕過程中形成的。
[0008]根據本發明的一個方面的多層復合膜中氮化硅的懸空臺階的消除方法，其中，對所述低壓化學氣相沉積層進行腐蝕的材料是各向同性的腐蝕液。
[0009]根據本發明的一個方面的懸空臺階的消除方法，其中腐蝕所述低壓氮化硅層的懸空臺階的腐蝕量取決于所述懸空臺階的長度。
[0010]為了至少解決上述問題的一個方面，本發明提出一種多層復合膜的腐蝕方法，所述多層復合膜包括熱氧化層、低壓化學氣相沉積層和低壓氮化硅層，所述方法包括:使用低壓化學氣相沉積專用腐蝕液濕法腐蝕所述低壓化學氣相沉積層；從所述低壓化學氣相沉積專用腐蝕液中快速取出所述多層復合膜并對所述多層復合膜沖水以去除殘余的所述低壓化學氣相沉積專用腐蝕液；以及甩干所述多層復合膜后將其放在各向同性的干法腐蝕設備上，使用四氟化碳氣體作為腐蝕氣體對所述低壓氮化硅層進行腐蝕程序處理。
[0011]根據本發明的一個方面的多層復合膜的腐蝕方法，其中，使用四氟化碳氣體作為腐蝕氣體對所述低壓氮化硅層進行腐蝕程序處理的步驟中的腐蝕量取決于所述低壓氮化硅層的懸空臺階的長度。
[0012]根據本發明的一個方面的多層復合膜的腐蝕方法，其中，所述低壓氮化硅層的懸空臺階是在所述低壓化學氣相沉積層的腐蝕過程中形成的。
[0013]根據本發明的一個方面的多層復合膜的腐蝕方法，其中，所述低壓化學氣相沉積專用腐蝕液是各向同性的腐蝕液。
[0014]根據本發明的一個方面的多層復合膜中氮化硅的懸空臺階的消除方法，其中使用四氟化碳氣體作為腐蝕氣體對所述低壓氮化硅層進行腐蝕程序處理包括:使用四氟化碳氣體作為腐蝕氣體在電場中分解與復合從而生成激發態氟基，以及通過使激發態氟基與所述低壓氮化硅層反應生成氣態的四氟化硅和氮氣來腐蝕所述低壓氮化硅層的懸空臺階。
[0015]通過使用本發明，可以有效并且可靠地消除高反壓用多層復合膜腐蝕形成的懸空臺階，而且腐蝕后的圖形完好，可以大幅度提升產品的成品率，提高產品的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]為便于理解，下面參照附圖通過非限定性例子來描述本發明的實施例。圖中:
圖1示出了多層復合膜中的懸空臺階；
圖2示出了多層復合膜的腐蝕步驟。
【具體實施方式】
[0017]化學氣相沉積法就是化學氣相反應物經過化學反應之后在基板表面形成非揮發性的固態薄膜的方法，一般包含有下列五個步驟:
a.反應物傳輸到基板表面；
b.吸附或化學吸附到基板表面；
c.經基板表面催化起異質間的化學反應；
d.氣相生成物脫離基板表面；以及
e.生成物傳輸離開基板表面。
[0018]在實際應用中，化學反應后所生成的固態材料不僅在基板表面發生，也會在氣相中反應。前者是期望的，因為這樣的反應只會選擇性在有加熱的基板上發生，而且能生成品質好的薄膜。而后者是不期望的，因為他們會形成欲沉積物質的氣相顆粒，造成很差的粘附性及擁有很多的缺陷，且密度低的薄膜。此外，后者反應將會消耗掉很多的反應物而導致沉積速率的下降。
[0019]常用的化學氣相沉積法有常壓化學氣相沉積法(APCVD)、低壓化學氣相沉積法(LPCVD)和等離子增強化學氣相沉積法(PECVD)。它們各有特點，其中低壓化學氣相沉積法的優點包括擁有很均勻的階梯覆蓋性、很好的組成成份和結構的控制、很高的沉積速率及輸出量、以及很低的制程成本。另外，載子氣體是引起污染的主要原因之一，而不同于其它幾種方法，低壓化學氣相沉積法在實施過程中不需要載子氣體，因此這種方法大大降低了顆粒污染源。所以低壓化學氣相沉積法得到了廣泛的應用。[0020]低壓氣相沉積法通常是在27_270Pa的反應壓力下進行。其一般工藝流程包括:
(I)裝片；(2)進舟；(3)對反應室抽真空；(4)檢查設備是否正常；(5)充N2吹掃并升溫；
(6)再抽真空；(7)保持壓力穩定后開始淀積；(8)關閉所有工藝氣體；(9)重新抽真空；
(10)回沖N2到常壓；(11)出爐等多個步驟。
[0021]在低壓化學氣相淀積中需要使用氮化硅(Si3N4)15低壓氮化硅(LP-Si3N4)在工藝中主要作為局部氧化的掩蔽膜、電容的介質膜等。CMOS工藝最常用的隔離技術就是硅的選擇氧化(L0C0S)，它以氮化硅為掩膜實現了硅的選擇氧化。在這種工藝中除了形成有源晶體管的區域外，其他所有重摻雜硅區上均生長一層厚的氧化層，該厚氧化層通常稱為場氧。
[0022]在超大規模集成電路(VLSL)工藝中，由于沿器件有源區方向上的場氧侵蝕和場注入雜質的橫向擴散，使得硅的選擇氧化工藝受到很大的限制，場氧的橫向侵蝕使硅的選擇氧化的氧化層和柵氧的交界面形成類似鳥嘴的結構。
[0023]如圖1所示，上文提到的高反壓用多層復合膜一般由熱氧化層(未示出)、低壓氮化硅層(102)和低壓化學氣相沉積層(103)組成。101表示光刻膠層。膜質的腐蝕分為干法腐蝕和濕法腐蝕。由于低壓化學氣相沉積層膜質的特殊性，需要使用濕法腐蝕。濕法腐蝕是各向同性的，由于低壓化學氣相沉積層膜質的腐蝕液對低壓氮化硅沒有作用，所以在低壓化學氣相沉積層膜質腐蝕后，覆蓋在低壓化學氣相沉積層上的低壓氮化硅層兩側會形成懸空的臺階(104)。
[0024]使用化學氣相腐蝕工藝可以去除氮化硅材料形成的懸空臺階結構。腐蝕材料要具有各向同性的特點，例如可以采用四氟化碳(CF4)氣體作為腐蝕氣體。四氟化碳在電場中分解與復合的反應過程很復雜，但可以通過下式來簡單地表示:
【權利要求】
1.一種多層復合膜中低壓氮化硅層的懸空臺階的消除方法，包括: 使用四氟化碳氣體作為腐蝕氣體在電場中分解與復合從而生成激發態氟基，以及 通過使激發態氟基與所述低壓氮化硅層反應生成氣態的四氟化硅和氮氣來腐蝕所述低壓氮化硅層的懸空臺階。
2.如權利要求1所述的多層復合膜中氮化硅的懸空臺階的消除方法，其中，所述多層復合膜包括熱氧化層、低壓化學氣相沉積層和所述低壓氮化硅層。
3.如權利要求1所述的多層復合膜中氮化硅的懸空臺階的消除方法，其中，所述低壓氮化硅層的懸空臺階是在所述低壓化學氣相沉積層的腐蝕過程中形成的。
4.如權利要求1所述的多層復合膜中氮化硅的懸空臺階的消除方法，其中，對所述低壓化學氣相沉積層進行腐蝕的材料是各向同性的腐蝕液。
5.一種多層復合膜中低壓氮化硅層的懸空臺階的消除方法，其中腐蝕所述低壓氮化硅層的懸空臺階的腐蝕量取決于所述懸空臺階的長度。
6.一種多層復合膜的腐蝕方法，所述多層復合膜包括熱氧化層、低壓化學氣相沉積層和低壓氮化硅層，所述方法包括: 使用低壓化學氣相沉積專用腐蝕液濕法腐蝕所述低壓化學氣相沉積層； 從所述低壓化學氣相沉積專用腐蝕液中快速取出所述多層復合膜并對所述多層復合膜沖水以去除殘余的所述低壓化學氣相沉積專用腐蝕液；以及 甩干所述多層復合膜后將其放在各向同性的干法腐蝕設備上，使用四氟化碳氣體作為腐蝕氣體對所述低壓氮化硅層進行腐蝕程序處理。
7.如權利要求6所述的多層復合膜的腐蝕方法，其中，使用四氟化碳氣體作為腐蝕氣體對所述低壓氮化硅層進行腐蝕程序處理的步驟中的腐蝕量取決于所述低壓氮化硅層的懸空臺階的長度。
8.如權利要求7所述的多層復合膜的腐蝕方法，其中，所述低壓氮化硅層的懸空臺階是在所述低壓化學氣相沉積層的腐蝕過程中形成的。
9.如權利要求8所述的多層復合膜的腐蝕方法，其中，所述低壓化學氣相沉積專用腐蝕液是各向同性的腐蝕液。
10.如權利要求7所述的多層復合膜中氮化硅的懸空臺階的消除方法，其中使用四氟化碳氣體作為腐蝕氣體對所述低壓氮化硅層進行腐蝕程序處理包括: 使用四氟化碳氣體作為腐蝕氣體在電場中分解與復合從而生成激發態氟基，以及 通過使激發態氟基與所述低壓氮化硅層反應生成氣態的四氟化硅和氮氣來腐蝕所述低壓氮化硅層的懸空臺階。
【文檔編號】H01L21/3105GK103632952SQ201210311915
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年8月29日 優先權日:2012年8月29日
【發明者】宋礦寶 申請人:無錫華潤華晶微電子有限公司