[发明专利]解决保护环刻蚀后残留的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体制造中的氧化膜残留的解决方法，特别是涉及一种解决保护环刻蚀后残留的方法。

背景技术

针对超结器件(SUPER JUNCTION)制程中，为了增加器件的横向耐击穿能力，保护环(GUARD RING)得到广泛的应用，由于常规保护环氧化膜生长都是使用单步热氧，而长时间高温氧化会造成器件损伤，因而在超结器件上使用了两步法生长保护环氧化膜，以较低温度的高密度等离子体氧化膜替代热氧。

同时，为了增加保护环边缘的坡度需要用到干、湿结合的刻蚀方法，其工艺流程如图1所示，而实际生产中，当先湿法后干法的刻蚀工艺容易在第一道湿法刻蚀过后将晶圆边缘无效单元(DIE)区域残存的光刻胶冲到晶圆有效区域，从而使得第二道干法刻蚀过程中被冲洗进来的光刻胶残片阻挡，无法将剩余的氧化膜刻蚀干净，即会产生氧化膜残留，其中，经湿、干法刻蚀后的效果图如图2所示，而保护环氧化膜残留缺陷的形貌如图3所示。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种解决保护环刻蚀后残留的方法，该方法在原有刻蚀工艺的基础上，通过增加高温退火工艺以及刻蚀方法的顺序对调，解决了保护环刻蚀后所产生的氧化膜残留。

为解决上述技术问题，本发明的解决保护环刻蚀后残留的方法，包括：通过在保护环两次成膜后，增加高温退火工艺，并对后续进行的保护环薄膜刻蚀，采用先干法刻蚀、后湿法刻蚀的顺序。

上述方法，其具体步骤包括：

(1)两步法生长保护环氧化膜；

(2)高温退火；

(3)掩膜图形定义；

(4)掩膜干法刻蚀；

(5)掩膜湿法刻蚀。

(6)光刻胶灰化；

(7)湿法聚合物去除。

所述步骤(1)中，两步法生长保护环氧化膜，其步骤为：先以1050℃生长900～1100埃热氧薄膜，后以380℃生长7125～7815埃高密度氧化薄膜。

所述步骤(2)中，高温退火的温度为1030～1070℃，退火时间为20～40秒。

本发明通过在保护环两次成膜后增加高温退火工艺来加大薄膜的致密度，拉近两层薄膜间的密度差，使先干法、后湿法刻蚀后不会在两层薄膜的交界面形成凹口，并通过先干法后湿法的工艺顺序，解决保护环刻蚀后所产生的氧化膜残留。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是原有的保护环刻蚀工艺流程图；

图2是采用原有的保护环刻蚀工艺，经湿、干法刻蚀后的效果图；其中，圆圈处为经湿、干法刻蚀完后的侧壁形貌；

图3是原有工艺产生的保护环氧化膜残留缺陷形貌图；

图4是原有工艺产生的经光学扫描显微镜检测所得缺陷分布图；

图5是本发明的工艺流程图；

图6是对原有工艺进行第一次改进后的刻蚀效果图；

图7是对原有工艺进行第二次改进后的刻蚀效果图；

图8是本发明工艺改进后的经光学扫描显微镜检测所得缺陷分布图；

具体实施方式

本发明的解决保护环刻蚀后残留的方法，在原有工艺的基础上(如图1所示)进行改进，其流程图如图5所示，具体步骤包括：

(1)两步法生长保护环氧化膜(即保护环薄膜)，具体步骤为：先以1050℃生长900～1100埃热氧薄膜，后以380℃生长7125～7815埃高密度氧化薄膜；

(2)在1030～1070℃进行高温退火20～40秒，但一般可选在1050℃进行高温快速退火30秒；

(3)掩膜图形定义：通过光刻机将产品图形已曝光显影的方式定义在晶圆表面；

(4)掩膜干法刻蚀：用多晶硅刻蚀设备刻蚀掉3500～4500埃的氧化膜；

(5)掩膜湿法刻蚀：按常规工艺，使用酸液，将剩余的氧化膜除去；

(6)使用灰化机，通入流量为500立方厘米每分钟的氧气，将表面光刻胶在250℃进行高温灰化；

(7)湿法聚合物去除：按常规工艺，使用化学药液，将灰化后剩余的聚合物去除。

按照上述步骤进行操作，可有效解决原有工艺产生的保护环氧化膜残留问题。其中，当对原有工艺进行第一次改进时，即只将刻蚀方法进行顺序对调：先进行干法刻蚀、然后进行湿法刻蚀，结果显示，虽然经第一次改进后，无氧化膜残留，但在两层薄膜交界面会有凹口(如图6所示)。由此可知，如果简单将干法和湿法刻蚀的先后顺序交换，来避免湿法刻蚀后冲洗出来的晶边光刻胶残片阻挡第二道干法刻蚀，会使得保护环侧壁在两层不同密度的氧化膜交界面形成凹口，影响后续工艺。因此，在第一次改进基础上，再对原有工艺进行第二次改进，即：在保护环两次成膜后，增加高温退火工艺，并对于保护环薄膜刻蚀，采用先干法刻蚀、后湿法刻蚀的顺序，结果显示，经第二次改进后，无氧化膜残留，而且在两层薄膜交界面无凹口(如图7所示)。因而，采用本发明的方法，不仅操作简单，而且保护环氧化膜残留问题得到有效解决，且已无图4中密布的缺陷(如图8所示)。