一種防止圖案缺失的方法及其晶圓制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種防止圖案缺失的方法，尤其是防止掩膜層圖案缺失的方法，依次包括：在晶圓的一個(gè)表面上生長(zhǎng)多晶硅層；在多晶硅層表面形成掩膜層；在多晶硅層表面形成的掩膜層上形成厚度在4000埃以上的保護(hù)層；去除多余掩膜層；去除保護(hù)層。本發(fā)明還提供了一種防止圖案缺失的晶圓制造方法，依次包括：在晶圓上的一個(gè)表面上生長(zhǎng)多晶硅層；在多晶硅層上形成掩膜層；在掩膜層上形成厚度在4000埃以上的保護(hù)層；去除晶圓背面的掩膜層；去除保護(hù)層；刻蝕晶圓形成電路圖案。本發(fā)明提供的方法科學(xué)有效的避免了圖案缺失的問(wèn)題，尤其是避免了掩膜層圖案缺失，而且不會(huì)增加工藝時(shí)間和生產(chǎn)成本。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種防止圖案缺失的方法及其晶圓制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造方法，尤其涉及一種防止圖案缺失的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]多晶硅步驟是芯片制造過(guò)程的重要環(huán)節(jié)，如圖1所示，在現(xiàn)有技術(shù)中，這個(gè)過(guò)程包括在晶圓101 —表面上生長(zhǎng)多晶硅層102，然后擴(kuò)散形成掩膜層103、103’，再生長(zhǎng)保護(hù)層104，去除晶圓背面所不需要的掩膜層103’，再去除保護(hù)層104，最后進(jìn)行掩膜層和多晶硅層的刻蝕/光刻，形成電路圖案。如圖1所示，其中的掩膜層103、103’以氮化硅(SiN)為例，保護(hù)層104以氧化硅(SiO2)為例進(jìn)行說(shuō)明。
[0003]在步驟SI中，在晶圓101的一個(gè)表面上形成多晶娃層102,相對(duì)于多晶娃層的另一側(cè)成為晶圓101的背面。
[0004]步驟S2中，采用爐管擴(kuò)散(Diffusion)的方法生成氮化硅掩膜層103、103’，這里，形成的氮化硅的厚度為1400-1600埃。氮化硅掩膜層的作用是為多晶硅層的光刻提供防反射層，使得其覆蓋住的部分不被刻蝕，而刻蝕其沒(méi)有覆蓋的部分，從而形成所需的電路圖案。由于爐管生長(zhǎng)的特點(diǎn)是在晶圓101的正面和背面都生成氮化硅，而背面的氮化硅是不需要的，會(huì)產(chǎn)生不必要的應(yīng)力，所以需要去除。因此，需要在所需要保留的正面氮化硅層103的表面形成保護(hù)層，再將背面不需要的氮化硅層103’去除。
[0005]在步驟S3中，通過(guò)CVD氣相沉積法在正面氮化硅層103的表面形成二氧化硅保護(hù)層104。由于CVD方法能夠只在晶圓101的一個(gè)表面上形成保護(hù)層，因而，在該步驟中，不會(huì)在晶圓101的背面形成保護(hù)層，而暴露出需要去除的氮化硅層103’。
[0006]在接下來(lái)的步驟S4中，將晶圓101進(jìn)行酸洗，去除氮化硅103’。通常采用不與氧化硅反應(yīng)而只與氮化硅反應(yīng)的磷酸作為清洗液，將晶圓放入磷酸溶液中浸泡，即可去除所不需要的氮化硅層103’。如上所述的，如果晶圓101正面的氮化硅103沒(méi)有氧化硅104的保護(hù)，會(huì)在酸洗步驟一同被去除，這正是氧化硅的作用。在步驟S5中，再去除保護(hù)層104。在步驟S6中對(duì)晶圓進(jìn)曝光和刻蝕，形成電路圖案。
[0007]如圖2A和2B所示，在現(xiàn)有技術(shù)中，由于CVD生長(zhǎng)方法非常容易產(chǎn)生膜層內(nèi)顆粒(in-filmparticle) 1100，現(xiàn)有工藝中所產(chǎn)生的SiO2厚度通常只有2000埃，而比較大的膜層內(nèi)顆粒會(huì)縱向貫穿SiO2，并且和SiN層接觸，圖2A示出了在步驟S3和S4中形成膜層內(nèi)顆粒的晶圓截面結(jié)構(gòu)示意圖。因此，在下一步進(jìn)行磷酸酸洗去除3102層的時(shí)候，磷酸會(huì)腐蝕掉膜層內(nèi)顆粒，然后與SiN接觸并腐蝕SiN,形成圖案缺失(pattern missing),圖2B示出了該膜層內(nèi)顆粒導(dǎo)致圖案缺失的照片，該膜層內(nèi)顆粒最終導(dǎo)致SiN的腐蝕，甚至晶圓的報(bào)廢。
[0008]因此提供一種防止膜層內(nèi)顆粒導(dǎo)致圖案缺失的方法具有非常重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提出一種防止圖案缺失的方法，能夠有效地避免圖案缺失(pattern missing)。[0010]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0011]一種防止圖案缺失的方法，依次包括:在晶圓的一個(gè)表面上生長(zhǎng)多晶硅層；在多晶硅層表面形成掩膜層；在多晶硅層表面形成的掩膜層上形成厚度為4000埃以上的保護(hù)層；去除多余掩膜層；去除保護(hù)層。其中，掩膜層的厚度在4000埃至6000埃之間，例如，可以是4000埃、4500埃、5000埃、5500?；?000埃。掩膜層為氮化硅(SiN)層，也可以是氮氧化硅(SiON)層；并且保護(hù)層為SiO2層。采用爐管擴(kuò)散方法在多晶硅層表面和晶圓的背面均生成掩膜層。采用CVD氣相沉積方法生成保護(hù)層。采用化學(xué)機(jī)械拋光法去除保護(hù)層。
[0012]本發(fā)明還提供了一種防止圖案缺失的晶圓制造方法，依次包括:在晶圓上的一個(gè)表面上生長(zhǎng)多晶硅層；在多晶硅層上形成掩膜層；在掩膜層上形成大于4000埃的保護(hù)層；去除晶圓背面的掩膜層；去除保護(hù)層；刻蝕晶圓形成電路圖案。其中，保護(hù)層的厚度在4000埃至6000埃之間，例如，可以是4000埃、4500埃、5000埃、5500?；?000埃。掩膜層為氮化硅或氮氧化硅，并且所述保護(hù)層為氧化硅。采用爐管擴(kuò)散方法生成所述掩膜層。采用CVD氣相沉積法生成保護(hù)層。將晶圓浸入酸性溶液清洗晶圓的保護(hù)層。采用化學(xué)機(jī)械拋光法去除所述保護(hù)層。
[0013]本發(fā)明提供的方法，科學(xué)有效的避免了圖案缺失的問(wèn)題，尤其是掩膜層圖案缺失的問(wèn)題，而且不會(huì)增加工藝時(shí)間和生產(chǎn)成本。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中晶圓加工過(guò)程的示意圖。
[0015]圖2A是現(xiàn)有技術(shù)加工晶圓過(guò)程中步驟S3、S4產(chǎn)生膜層內(nèi)顆粒的示意圖。
[0016]圖2B是現(xiàn)有技術(shù)中產(chǎn)生圖案缺失的晶圓照片。
[0017]圖3是本發(fā)明提供的防止圖案缺失方法的工藝流程圖。
[0018]圖4是采用圖3的工藝每步驟所得到的晶圓截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖5是本發(fā)明提供的防止圖案缺失的晶圓制造方法流程圖。
[0020]圖中的附圖標(biāo)記所分別指代的技術(shù)特征為:
[0021]101、晶圓；102、多晶硅層；103、晶圓正面掩膜層；103’、晶圓背面掩膜層；104、保護(hù)層；1100、膜層內(nèi)顆粒；
[0022]201、晶圓；202、多晶硅層；203、晶圓正面掩膜層；203’、晶圓背面掩膜層；204、保護(hù)層。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明?？梢岳斫獾氖牵颂幩枋龅木唧w實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。另外還需要說(shuō)明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。
[0024]本發(fā)明提供了一種防止圖案缺失的方法，如圖3所示，該方法依次包括以下步驟:
[0025]SlOl:在晶圓的一表面上生長(zhǎng)多晶硅層；
[0026]S102:在多晶娃層表面形成掩膜層；
[0027]S103:在多晶硅層表面形成的所述掩膜層上形成厚度為4000埃以上的保護(hù)層；
[0028]S104:去除多余掩膜層；[0029]S105:去除保護(hù)層。
[0030]其中，所形成的保護(hù)層在4000埃至6000埃之間，例如，可以是4000埃、4500埃、5000埃、5500?；?000埃，這樣使得保護(hù)膜的厚度大于形成的膜層內(nèi)顆粒尺寸，達(dá)到防止在酸洗過(guò)程中酸液接觸掩膜層而丟失圖案的效果?？梢岳斫獾氖?，該保護(hù)層的厚度可以在上述范圍之外，只要能夠達(dá)到其厚度大于所形成的膜層內(nèi)顆粒尺寸，以防止酸洗過(guò)程中酸液接觸掩膜層而丟失圖案的效果，就都屬于本發(fā)明的發(fā)明精神。
[0031]下面結(jié)合圖4對(duì)該防止圖案缺失的方法進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0032]具體來(lái)說(shuō)，在步驟SlOl中，在晶圓201的一個(gè)表面上形成多晶硅層202，該表面為晶圓201的正面，相對(duì)于多晶娃層的另一側(cè)成為晶圓201的背面。
[0033]步驟S102中，生成晶圓正面氮化硅掩膜層203和晶圓背面氮化硅掩膜層203’。這里以采用爐管擴(kuò)散(Diffusion)的方法為例，在晶圓201的正面和背面均形成氮化硅層，其厚度為1400-1600埃。也可以采用其他材料，例如氮氧化硅。其厚度也可以為1400-1600埃之間的任意厚度，如1500埃。
[0034]在步驟S103中，通過(guò)CVD氣相沉積法在正面氮化硅層203的表面形成二氧化硅保護(hù)層204。二氧化硅保護(hù)層204的厚度增加至4000-6000埃，這樣使SiO2厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)膜層內(nèi)顆粒的尺寸，在后續(xù)的磷酸酸洗步驟中，磷酸沒(méi)有機(jī)會(huì)接觸到膜層內(nèi)顆粒，更無(wú)法接觸到氮化硅層，因此不會(huì)腐蝕氮化硅，避免了 SiN層圖案缺失。為了達(dá)到這樣的效果，二氧化硅保護(hù)層的厚度還可以選擇其他數(shù)值，例如4000埃、4500埃、5000埃、5500?；?000埃
坐寸ο
[0035]在接下來(lái)的步驟S104中，將晶圓201進(jìn)行酸洗，去除晶圓背面的氮化硅203’。這里采用磷酸作為清洗液，將晶圓放入磷酸溶液中浸泡，即可去除所不需要的氮化硅層203’。如上所述，掩膜層可以采用其他材料制成，例如氮氧化硅，當(dāng)使用氮氧化硅作為掩膜層材料時(shí)，同樣也用磷酸作為清洗液。
[0036]步驟S105中，去除晶圓201表面的氧化硅層，也就是保護(hù)層204。通?？梢圆捎盟嵯吹姆绞竭M(jìn)行清洗。對(duì)于保護(hù)層的清洗過(guò)程和所用溶液，屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員常用技術(shù)手段，因此不再贅述。然而，由于氧化硅層被增厚，因此如果采用這種酸洗的方式需要更長(zhǎng)的加工時(shí)間。作為優(yōu)選，這里還可以采用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)的方式來(lái)去除SiO2，也就是保護(hù)層204。利用SiO2保護(hù)層204和SiN掩膜層203的研磨應(yīng)力和對(duì)光的放射率不同，CMP設(shè)備可以識(shí)別出膜層的變化，當(dāng)氧化硅磨光的時(shí)候，機(jī)臺(tái)會(huì)自動(dòng)停止研磨，從而CMP可以通過(guò)by-endpoint的方式,在磨掉SiO2后,通過(guò)所探測(cè)到的信號(hào)的變化，自動(dòng)停止在SiN掩膜層203表面。從而大大減少工藝時(shí)間。這樣消除了增厚保護(hù)層SiO2層所引起的增加了酸洗工藝時(shí)間的缺陷。
[0037]如圖5所示，本發(fā)明還提供了一種采用上述方法加工晶圓的方法。依次包括以下步驟:
[0038]S201:在晶圓上的一表面上生長(zhǎng)多晶硅層；
[0039]S202:在多晶硅層上形成掩膜層；
[0040]S203:在所述掩膜層上形成厚度為4000埃以上的保護(hù)層；
[0041]S204:去除所述晶圓背面的掩膜層；
[0042]S205:去除所述保護(hù)層；[0043]S206:刻蝕晶圓形成電路圖案。
[0044]其中所形成的保護(hù)層的厚度在4000埃至6000埃之間，可以是4000埃、4500埃、5000 埃、5500 ?；?6000 埃。
[0045]具體來(lái)說(shuō)，在S203生成氧化硅保護(hù)層204時(shí)，使其厚度增厚至大于有可能形成的膜層內(nèi)顆粒的尺寸，達(dá)到防止在酸洗過(guò)程中酸液接觸顆粒，并進(jìn)而接觸SiN的效果。而后，在去除保護(hù)層的步驟中，同樣采用酸式清洗或者CMP化學(xué)機(jī)械拋光的方式對(duì)SiO2層進(jìn)行清洗。在完成上述過(guò)程后，對(duì)晶圓進(jìn)行之后的光影、刻蝕等步驟，來(lái)形成所需要的電路圖案，最終完成晶圓的制作過(guò)程。其中掩膜層還可以是氮氧化硅層。
[0046]本發(fā)明所述的技術(shù)方案能夠有效的避免在圖案缺失(pattern missing)的發(fā)生，尤其是防止掩膜層圖案缺失的發(fā)生，由于保護(hù)層SiO2膜層內(nèi)顆粒是一種非常普遍的缺陷，經(jīng)常造成SiN的腐蝕和晶圓的報(bào)廢，因而本發(fā)明所提供的方法科學(xué)有效地避免了掩膜層圖案缺失的問(wèn)題，而且不會(huì)增加工藝時(shí)間和生產(chǎn)成本。
[0047]如上所述，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)能夠理解，在實(shí)施例中僅僅以氮化硅、當(dāng)氧化硅和氧化硅分別作為掩膜層和保護(hù)層為例進(jìn)行說(shuō)明，其他材料同樣可以被用在晶圓制作的過(guò)程中，并且其形成方式也不僅僅限于上述的CVD、爐管擴(kuò)散等方式。在上述實(shí)施例中，對(duì)晶圓的清洗方法也僅僅以酸式清洗、CMP光學(xué)機(jī)械拋光方式清洗為例進(jìn)行說(shuō)明，不排除其他方式的清洗。在不背離本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神和保護(hù)范圍的情況下，可以對(duì)上述方法和過(guò)程進(jìn)行多種改
盡
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【權(quán)利要求】
1.一種防止圖案缺失的方法，其特征在于，該方法依次包括以下步驟: 在晶圓的一表面上生長(zhǎng)多晶娃層； 在所述多晶硅層表面形成掩膜層； 在所述多晶硅層表面形成的所述掩膜層上形成厚度為4000埃以上的保護(hù)層； 去除多余掩I吳層； 去除保護(hù)層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述掩膜層厚度為4000至6000埃之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述掩膜層為SiN層或SiON層，并且所述保護(hù)層為SiO2層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所述晶圓浸入酸性溶液去除所述掩膜層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，采用化學(xué)機(jī)械拋光法去除所述保護(hù)層。
6.一種防止圖案缺失的晶圓制造方法，其特征在于，所述方法依次包括以下步驟: 在晶圓上的一表面上生長(zhǎng)多晶硅層； 在多晶硅層上形成掩膜層； 在所述掩膜層上形成厚度為4000埃以上的保護(hù)層； 去除所述晶圓背面的掩膜層； 去除所述保護(hù)層； 刻蝕晶圓形成電路圖案。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述掩膜層厚度為4000埃至6000埃之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述掩膜層為氮化硅或氮氧化硅，并且所述保護(hù)層為氧化硅。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，采用浸入酸式清洗法去除所述掩膜層。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，采用化學(xué)機(jī)械拋光法去除所述保護(hù)層。
【文檔編號(hào)】H01L21/318GK103972082SQ201310036476
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月30日
【發(fā)明者】李健 申請(qǐng)人:無(wú)錫華潤(rùn)上華科技有限公司