[发明专利]蚀刻溶液、基板的表面处理方法及形成浅沟槽隔离的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种蚀刻溶液、半导体基板的表面处理方法以及形成浅沟槽隔离的方法，且特别涉及一种应用于硅材料基板的蚀刻溶液、半导体基板的表面处理方法以及形成浅沟槽隔离的方法。

背景技术

随着集成电路中集成度的增加，在半导体元件之间防止漏电或短路的隔离工艺相对地扮演愈来愈重要的角色。传统上一般采用硅区域氧化法(LocalOxidation of Silicon，LOCOS)作为半导体元件之间的隔离技术，主要的步骤包括垫氧化层及垫氮化层的形成、垫氧化层及垫氮化层的蚀刻，以及以热氧化法生长二氧化硅材料的场氧化层。然而，在进行场氧化层的生长时，位于垫氧化层及垫氮化层边缘的硅，亦受到热氧化环境中的氧分子及水气等影响，生成二氧化硅，并且推挤垫氧化层及垫氮化层的边缘，使其向上翘起而成鸟嘴(Bird’s Beak)。此处所形成的鸟嘴减少了有源区域的长度，随着半导体工艺的向下推进，鸟嘴的长度更加显著地影响有源区域的长度，进一步影响了半导体元件的后续工艺。

因此，近来发展出一种浅沟槽隔离(Shallow Trench Isolation，STI)技术，通过在硅芯片上先蚀刻出沟槽后再填入二氧化硅等材料的方式，形成半导体元件之间的隔离区域。浅沟槽隔离技术主要利用垫氧化层及垫氮化层作为硅芯片沟槽蚀刻时的掩模层，并且于完成填沟及平坦化的步骤后，清除此掩模层。然而，利用湿法蚀刻的方式移除上述掩模层时，蚀刻剂亦会侵蚀硅芯片的硅材料或多晶硅材料，造成硅芯片表面性质的破坏，并且于移除掩模层之后，残留氮化物于硅芯片上，造成硅芯片表面损坏以及成品率的下降。

为了避免上述所谓库依效应(kooi effect)及其伴随的白色带状区间(white ribbon)现象，业界发展出一种利用牺牲氧化层(Sacrificial OxideLayer)来接决硅芯片表面受损的方法。主要是于硅芯片的表面氧化出一层牺牲氧化层后，再将此牺牲氧化层移去。然而此种利用牺牲氧化层改善硅芯片表面品质的方式，具有增加工艺步骤以及拉长工艺时间等不利的条件。此外，为了避免湿法蚀刻垫氮化层所造成的问题，业界更发展出一种不需使用垫氮化层的浅沟槽隔离技术。然而此种不使用垫氮化层的方式，大大增加了工艺的步骤以及复杂度，并且增加了生产成本。

因此，如何能够在不增加工艺复杂度，并且符合成本考量的条件下，解决上述硅芯片表面品质劣化的问题，实为目前亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明涉及一种蚀刻溶液、半导体基板的表面处理方法以及形成浅沟槽隔离的方法，其利用氧化物移除剂以及氧化剂来备制蚀刻溶液，并且使半导体基板的表面直接接触蚀刻溶液以进行表面处理。其具有提高半导体基板的表面品质、减缓库依效应、处理步骤简单以及节省成本等优点。

根据本发明的一方面，提出一种蚀刻溶液，用以进行半导体基板的表面处理。此蚀刻溶液包括氧化剂、氧化物移除剂以及去离子水。氧化剂是用来将半导体基板氧化为半导体氧化物，而氧化物移除剂则用来移除上述的半导体氧化物。该氧化剂包括双氧水，该氧化物移除剂包括氢氧化铵，该氧化物移除剂所占的体积比例大于该氧化剂所占的体积比例，该氧化物移除剂、该氧化剂及该去离子水的体积比例大约为2～4∶1∶80～200。或者，该氧化剂包括双氧水，该氧化物移除剂包括氟化氢，该氧化物移除剂、该氧化剂及去离子水的体积比例大约为1∶2∶500。

根据本发明的另一方面，提出一种半导体基板的表面处理方法。首先，提供半导体基板。接着，使上述半导体基板接触蚀刻溶液。此蚀刻溶液包括氧化剂、氧化物移除剂及去离子水。该氧化剂用以将该半导体基板氧化为半导体氧化物，以及该氧化物移除剂用以移除该半导体氧化物。该氧化剂包括双氧水，该氧化物移除剂包括氢氧化铵，该氧化物移除剂所占的体积比例大于该氧化剂所占的体积比例，该氧化物移除剂、该氧化剂及该去离子水的体积比例大约为2～4∶1∶80～200。或者，该氧化剂包括双氧水，该氧化物移除剂包括氟化氢，该氧化物移除剂、该氧化剂及该去离子水的体积比例大约为1∶2∶500。