專利名稱：硅、氧化硅和氮化硅的堆棧結(jié)構(gòu)刻蝕方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及硅、氧化硅和氮化硅的堆棧結(jié)構(gòu)刻蝕方法。
背景技術(shù)：
硅、氧化硅和氮化硅的堆棧結(jié)構(gòu)廣泛使用于半導(dǎo)體器件制造領(lǐng)域，例如在淺溝道隔離技術(shù)(STI)中，采用硅、氧化硅和氮化硅的堆棧結(jié)構(gòu)(形成在硅襯底上的作為隔離介質(zhì)層的氧化硅層和形成在氧化硅層上的作為刻蝕阻擋層的氮化硅層)可以提高淺溝道刻蝕質(zhì)量。但上述結(jié)構(gòu)在形成器件之后通常會采用濕法刻蝕來去除氮化硅，具體是采用溫度約為160°C的磷酸(H3PO4)來去除氮化硅。磷酸(H3PO4)來去除氮化硅的反應(yīng)機(jī)理為Si 3N4+4H3P04+IOH2O - Si3O2(OH)8+ 4順典 04;其中生成物中的Si3O2(OH)8經(jīng)過脫水和氧化物沉淀形成氧化硅和水，化學(xué)反應(yīng)式為Si3O2 (OH) 8 — 3Si02+4H20 ；生成物中NH4H2PO4的會NH3分解，化學(xué)反應(yīng)式為 NH4H2PO4 — ΝΗ3+Η3Ρ04。由上述機(jī)理可知，在去除氮化硅的反應(yīng)中，磷酸可以被認(rèn)為是催化劑。 但是，磷酸去除氮化硅的同時也會去除氧化硅，上述的刻蝕工藝會受到磷酸濃度以及刻蝕溶液中硅濃度的參數(shù)影響，請參考圖1，圖1是磷酸刻蝕液的刻蝕速率與磷酸刻蝕液中的硅濃度的關(guān)系圖，可以看出，當(dāng)刻蝕液中硅含量高，刻蝕液對氮化硅的刻蝕速率保持穩(wěn)定，但刻蝕液對氧化硅的刻蝕速率呈線性下降，直至磷酸刻蝕液中的硅含量大于lOOppm，刻蝕液對氧化硅幾乎沒有刻蝕效果。由上圖還可以看出，隨著磷酸刻蝕液中的硅含量增加，酸刻蝕液中的微粒也隨之增加，該現(xiàn)象的出現(xiàn)是由于Si3O2 (OH) 8脫水會產(chǎn)生的二氧化硅和水，而二氧化硅達(dá)到飽和溶解度后會形成沉淀，造成酸刻蝕液中的微粒增加，降低半導(dǎo)體工藝的良率。由上述的分析可知，硅濃度的控制是維持固定的氮化硅對氧化硅的刻蝕選擇比以及保持固定氮化硅和氧化硅刻蝕速率，以及提高半導(dǎo)體工藝的良率的重要因素，現(xiàn)有的采用濕法去除氮化硅工藝通常是采用容納有磷酸刻蝕液的酸槽浸泡去除，根據(jù)經(jīng)驗或者固定的產(chǎn)品的參數(shù)來設(shè)定浸泡批次，并且通常行業(yè)規(guī)則默認(rèn)一批次浸泡的產(chǎn)品數(shù)量為50pcs，當(dāng)進(jìn)行刻蝕工藝時，讀取該次刻蝕的批次，將讀取的值與設(shè)定的批次值做比較，當(dāng)讀取的值小于設(shè)定的批次值，直接進(jìn)行浸泡刻蝕工藝；當(dāng)讀取的值大于設(shè)定的批次值，更換酸槽里的磷酸刻蝕液，然后再進(jìn)行浸泡刻蝕工藝。但是，實際的半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝中，產(chǎn)品的參數(shù)例如氮化硅的厚度、氮化硅的致密度、氧化硅的厚度以及氧化硅的致密度會隨著工藝的變化而變化，并且每批次浸泡刻蝕液的產(chǎn)品有可能少于50pcs，采用現(xiàn)有的濕法去除氮化硅工藝會因為上述原因而出現(xiàn)磷酸刻蝕液還能夠使用卻被更換的現(xiàn)象，浪費磷酸刻蝕液，提高生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種硅、氧化硅和氮化硅的堆棧結(jié)構(gòu)刻蝕方法，避免刻蝕液浪費。為解決上述問題，本發(fā)明提供一種硅、氧化硅和氮化硅的堆棧結(jié)構(gòu)刻蝕方法提供一酸槽刻蝕液，所述酸槽刻蝕液具有刻蝕固定標(biāo)準(zhǔn)批次產(chǎn)品能力；提供多批次形成硅、氧化硅和氮化硅堆棧結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，并提供每批次產(chǎn)品的數(shù)量和參數(shù)；根據(jù)每批次產(chǎn)品的數(shù)量和參數(shù)，對該批次產(chǎn)品進(jìn)行判斷，當(dāng)該批次產(chǎn)品不超過酸槽刻蝕液刻蝕能力，對該批次產(chǎn)品進(jìn)行酸槽刻蝕；當(dāng)該批次產(chǎn)品超過酸槽刻蝕液刻蝕能力，更換酸槽刻蝕液，然后對該批次產(chǎn)品進(jìn)行酸槽刻蝕。本發(fā)明采用先進(jìn)的優(yōu)化刻蝕工藝，能夠避免酸槽內(nèi)的刻蝕液未完全消耗就被更換，提高酸槽內(nèi)的刻蝕液利用率，降低生產(chǎn)成本。


圖1是磷酸刻蝕液的刻蝕速率與磷酸刻蝕液中的硅濃度的關(guān)系圖；圖2是本發(fā)明提供的硅、氧化硅和氮化硅的堆棧結(jié)構(gòu)刻蝕方法流程圖。
具體實施例方式現(xiàn)有的采用濕法去除氮化硅工藝通常是采用容納有磷酸刻蝕液的酸槽浸泡去除， 根據(jù)經(jīng)驗或者固定的產(chǎn)品的參數(shù)來設(shè)定浸泡批次，并且通常行業(yè)規(guī)則默認(rèn)一批次浸泡的產(chǎn)品數(shù)量為50pcs，當(dāng)進(jìn)行刻蝕工藝時，讀取該次刻蝕的批次，將讀取的值與設(shè)定的批次值做比較，當(dāng)讀取的值小于設(shè)定的批次值，直接進(jìn)行浸泡刻蝕工藝；當(dāng)讀取的值大于設(shè)定的批次值，更換酸槽里的磷酸刻蝕液，然后再進(jìn)行浸泡刻蝕工藝。但是上述的工藝會造成磷酸刻蝕液浪費，在實際的生產(chǎn)過程中，由于待刻蝕產(chǎn)品產(chǎn)量的限制和出于提高工作效率的考慮，并不是每一批次刻蝕的產(chǎn)品都能夠達(dá)到50pcs，并且每次刻蝕的產(chǎn)品參數(shù)例如氮化硅厚度、氮化硅致密度也會有差異，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的批次值時，該酸槽中的磷酸刻蝕液可能并不需要更換卻被更換掉，造成浪費，提高生產(chǎn)成本。本發(fā)明提供一種硅、氧化硅和氮化硅的堆棧結(jié)構(gòu)刻蝕方法，參考圖2，包括如下步驟步驟S101，提供一酸槽刻蝕液，所述酸槽刻蝕液具有刻蝕固定標(biāo)準(zhǔn)批次產(chǎn)品能力；步驟S102，提供多批次形成硅、氧化硅和氮化硅堆棧結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，并提供每批次產(chǎn)品的數(shù)量和參數(shù)；步驟S103，根據(jù)每批次產(chǎn)品的數(shù)量和參數(shù)，對該批次產(chǎn)品進(jìn)行判斷，當(dāng)該批次產(chǎn)品不超過酸槽刻蝕液刻蝕能力，對該批次產(chǎn)品進(jìn)行酸槽刻蝕；當(dāng)該批次產(chǎn)品超過酸槽刻蝕液刻蝕能力，更換酸槽刻蝕液，然后對該批次產(chǎn)品進(jìn)行酸槽刻蝕。下面對上述步驟進(jìn)行詳細(xì)說明。首先，進(jìn)行步驟S101，提供一酸槽刻蝕液，所述刻蝕液為含磷酸的刻蝕液，其中磷酸的質(zhì)量濃度為10%至70%，需要特別指出的是，可以根據(jù)實際刻蝕產(chǎn)品的參數(shù)，例如氮化硅的厚度等，選擇最優(yōu)的刻蝕液含磷酸的濃度。所述酸槽可以是公知的刻蝕酸槽，具有容納一標(biāo)準(zhǔn)批次需要刻蝕產(chǎn)品的能力，在本實施例中，以酸槽能夠容納50片需要刻蝕產(chǎn)品做示范性說明，此時，一標(biāo)準(zhǔn)批次需要刻蝕產(chǎn)品的能力為標(biāo)準(zhǔn)厚度X酸槽機(jī)器刻蝕液的壽命計數(shù)項X50，標(biāo)準(zhǔn)厚度為待刻蝕產(chǎn)品的最大厚度，以硅、氧化硅和氮化硅堆棧結(jié)構(gòu)為例，所述標(biāo)準(zhǔn)厚度為該批次的硅、氧化硅和氮化硅堆棧結(jié)構(gòu)的最大厚度。所述酸槽可以向生產(chǎn)廠家購買或者定制獲得，在這里不再贅述。根據(jù)酸槽的容量和酸槽刻蝕液參數(shù)，調(diào)配酸槽刻蝕液，并設(shè)定酸槽刻蝕液刻蝕固定標(biāo)準(zhǔn)批次值，具體地，可以根據(jù)酸槽刻蝕液的含磷酸的濃度、酸槽內(nèi)刻蝕液容量以及待刻蝕產(chǎn)品的參數(shù)來設(shè)定該酸槽內(nèi)的刻蝕液可以刻蝕多少批次的待刻蝕產(chǎn)品，例如設(shè)定為蝕刻
每批次為50pcs的產(chǎn)品的20批次、30批次......50批次。在本實施例中，以蝕刻每批次為
50pcs的產(chǎn)品50批次做示范性說明，需要指出的是，每批次50pcs是半導(dǎo)體產(chǎn)品生產(chǎn)的默認(rèn)批次數(shù)量，在這里沿用該設(shè)定，在其他實施例中可以根據(jù)實際需要設(shè)定每批次的產(chǎn)品數(shù)量。執(zhí)行步驟S102，提供多批次形成硅、氧化硅和氮化硅堆棧結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，并提供每批次產(chǎn)品的數(shù)量和參數(shù)。所述硅、氧化硅和氮化硅堆棧結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品可以通過化學(xué)氣相沉積工藝在硅片的襯底上依次沉積氧化硅、氮化硅得到，其中氧化硅還可以通過氧化方法將硅片的表面氧化得到，在這里不一一贅述。需要說明的是，所述硅、氧化硅和氮化硅堆棧結(jié)構(gòu)還可以按照生產(chǎn)需要對形成的氧化硅、氮化硅薄膜進(jìn)行光刻、刻蝕工藝后形成的結(jié)構(gòu)。在形成硅、氧化硅和氮化硅堆棧結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品后，采用薄膜測試設(shè)備，對形成的硅、 氧化硅和氮化硅堆棧結(jié)構(gòu)進(jìn)行測試，獲得每一產(chǎn)品的的薄膜數(shù)據(jù)，例如氮化硅厚度、氮化硅致密度、氧化硅厚度、氧化硅致密度等數(shù)據(jù)，并將獲得的數(shù)據(jù)存儲在存儲介質(zhì)中。需要說明的是，在半導(dǎo)體產(chǎn)品生產(chǎn)中，通常會以FOUP為單位進(jìn)行生產(chǎn)，1個FOUP能夠容納25片產(chǎn)品，生產(chǎn)完2個FOUP共50片產(chǎn)品為一個批次。并且不間斷的進(jìn)行生產(chǎn)，直至達(dá)到產(chǎn)量要求。但是在生產(chǎn)過程中，由于良率等原因，會剔除不符合要求的產(chǎn)品，從而使得一個批次會不夠50片。本發(fā)明的發(fā)明人還考慮到由于半導(dǎo)體生產(chǎn)過程中的差異，同一批次的每片產(chǎn)品的薄膜厚度等參數(shù)也會有差異，現(xiàn)有的刻蝕技術(shù)機(jī)械的選取一個參考薄膜厚度，從而會造成刻蝕液浪費。為此，本發(fā)明的發(fā)明人提供一種優(yōu)化的刻蝕工藝，如步驟S103所述，根據(jù)每批次產(chǎn)品的數(shù)量和參數(shù)，對該批次產(chǎn)品進(jìn)行判斷，當(dāng)該批次產(chǎn)品不超過酸槽刻蝕液刻蝕能力，對該批次產(chǎn)品進(jìn)行酸槽刻蝕；當(dāng)該批次產(chǎn)品超過酸槽刻蝕液刻蝕能力，更換酸槽刻蝕液，然后對該批次產(chǎn)品進(jìn)行酸槽刻蝕。具體地，以標(biāo)準(zhǔn)厚度的50pcs的產(chǎn)品50批次做示范性說明，當(dāng)[第1批次產(chǎn)品厚度+第2批次產(chǎn)品厚度+. . . +第η批次產(chǎn)品厚度] <標(biāo)準(zhǔn)厚度X酸槽機(jī)器刻蝕液的壽命計數(shù)項Χ50時，繼續(xù)刻蝕下一批次產(chǎn)品。當(dāng)[第1批次產(chǎn)品厚度+第2批次產(chǎn)品厚度+. . . +第η批次產(chǎn)品厚度]彡標(biāo)準(zhǔn)厚度χ酸槽機(jī)器刻蝕液的壽命計數(shù)項χ50時，跟換酸槽內(nèi)的刻蝕液，然后對該批次產(chǎn)品進(jìn)行酸槽刻蝕。還需要說明的是，在本實施例中，刻蝕固定標(biāo)準(zhǔn)批次產(chǎn)品能力設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)厚度X 酸槽機(jī)器刻蝕液的壽命計數(shù)項Χ50 ；在其他實施例中，可以根據(jù)需要，設(shè)定刻蝕固定標(biāo)準(zhǔn)批次產(chǎn)品能力，例如刻蝕固定標(biāo)準(zhǔn)批次產(chǎn)品能力設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)厚度X酸槽機(jī)器刻蝕液的壽命計數(shù)項X 20，標(biāo)準(zhǔn)厚度X酸槽機(jī)器刻蝕液的壽命計數(shù)項X 40，標(biāo)準(zhǔn)厚度X酸槽機(jī)器刻蝕液的壽命計數(shù)項Χ60...標(biāo)準(zhǔn)厚度X酸槽機(jī)器刻蝕液的壽命計數(shù)項Xm(m為酸槽機(jī)器刻蝕液刻蝕標(biāo)準(zhǔn)厚度的數(shù)量)。
本發(fā)明采用先進(jìn)的優(yōu)化刻蝕工藝，能夠避免酸槽內(nèi)的刻蝕液未完全消耗就被更換，提高酸槽內(nèi)的刻蝕液利用率，降低生產(chǎn)成本。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種硅、氧化硅和氮化硅的堆棧結(jié)構(gòu)刻蝕方法，其特征在于，包括提供一酸槽刻蝕液，所述酸槽刻蝕液具有刻蝕固定標(biāo)準(zhǔn)批次產(chǎn)品能力；提供η批次的形成有硅、氧化硅和氮化硅堆棧結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，并提供每批次產(chǎn)品的數(shù)量和參數(shù)；根據(jù)每批次產(chǎn)品的數(shù)量和參數(shù)，對該批次產(chǎn)品進(jìn)行判斷，當(dāng)該批次產(chǎn)品不超過酸槽刻蝕液刻蝕能力，對該批次產(chǎn)品進(jìn)行酸槽刻蝕；當(dāng)該批次產(chǎn)品超過酸槽刻蝕液刻蝕能力，更換酸槽刻蝕液，然后對該批次產(chǎn)品進(jìn)行酸槽刻蝕。
2.如權(quán)利要求1所述的刻蝕方法，其特征在于，所述酸槽刻蝕液具有刻蝕固定標(biāo)準(zhǔn)批次產(chǎn)品能力為標(biāo)準(zhǔn)厚度X酸槽機(jī)器刻蝕液的壽命計數(shù)項X酸槽機(jī)器刻蝕液刻蝕標(biāo)準(zhǔn)厚度的數(shù)量。
3.如權(quán)利要求1所述的刻蝕方法，其特征在于，根據(jù)每批次產(chǎn)品的數(shù)量和參數(shù)，對該批次產(chǎn)品進(jìn)行判斷，當(dāng)該批次產(chǎn)品不超過酸槽刻蝕液刻蝕能力，對該批次產(chǎn)品進(jìn)行酸槽刻蝕； 當(dāng)該批次產(chǎn)品超過酸槽刻蝕液刻蝕能力，更換酸槽刻蝕液，然后對該批次產(chǎn)品進(jìn)行酸槽刻蝕為當(dāng)[第1批次產(chǎn)品厚度+第2批次產(chǎn)品厚度+. . . +第η批次產(chǎn)品厚度] <標(biāo)準(zhǔn)厚度X 酸槽機(jī)器刻蝕液的壽命計數(shù)項X酸槽機(jī)器刻蝕液刻蝕標(biāo)準(zhǔn)厚度的數(shù)量時，繼續(xù)刻蝕下一批次產(chǎn)品；當(dāng)[第1批次產(chǎn)品厚度+第2批次產(chǎn)品厚度+. . . +第η批次產(chǎn)品厚度] >標(biāo)準(zhǔn)厚度X 酸槽機(jī)器刻蝕液的壽命計數(shù)項X酸槽機(jī)器刻蝕液刻蝕標(biāo)準(zhǔn)厚度的數(shù)量時，跟換酸槽內(nèi)的刻蝕液，然后對該批次產(chǎn)品進(jìn)行酸槽刻蝕。
4.如權(quán)利要求1所述的刻蝕方法，其特征在于，所述刻蝕液為含磷酸的刻蝕液。
5.如權(quán)利要求3所述的刻蝕方法，其特征在于，所述含磷酸的刻蝕液的濃度為磷酸的質(zhì)量濃度10%至70%。
全文摘要
一種硅、氧化硅和氮化硅的堆棧結(jié)構(gòu)刻蝕方法，包括提供一酸槽刻蝕液，所述酸槽刻蝕液具有刻蝕固定標(biāo)準(zhǔn)批次產(chǎn)品能力；提供多批次形成硅、氧化硅和氮化硅堆棧結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，并提供每批次產(chǎn)品的數(shù)量和參數(shù)；根據(jù)每批次產(chǎn)品的數(shù)量和參數(shù)，對該批次產(chǎn)品進(jìn)行判斷，當(dāng)該批次產(chǎn)品不超過酸槽刻蝕液刻蝕能力，對該批次產(chǎn)品進(jìn)行酸槽刻蝕；當(dāng)該批次產(chǎn)品超過酸槽刻蝕液刻蝕能力，更換酸槽刻蝕液，然后對該批次產(chǎn)品進(jìn)行酸槽刻蝕。本發(fā)明采用先進(jìn)的優(yōu)化刻蝕工藝，能夠避免酸槽內(nèi)的刻蝕液未完全消耗就被更換，提高酸槽內(nèi)的刻蝕液利用率，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號H01L21/306GK102403213SQ20101028578
公開日2012年4月4日 申請日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者周海鋒, 李芳 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司