專利名稱：氮化硅濕法腐蝕方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜太陽能電池、氮化硅(S0N0S)浮柵非揮發(fā)存儲器 和納米電子器件和納米加工領(lǐng)域，尤其涉及一種采用鉻金屬作為掩蔽層選 擇性濕法腐蝕氮化硅的方法。
背景技術(shù)：
氮化硅薄膜已經(jīng)成為制備第二、三代太陽能電池，新型電荷捕獲型非 揮發(fā)存儲器等微納電子器件的重要組件之一，被廣泛應(yīng)用于微電子、光電 子的各個領(lǐng)域。通過等離子體化學氣相沉積(PECVD)方法制備的氮化硅薄 膜具有均勻性好、致密、介電常數(shù)大、折射率高等優(yōu)點。但現(xiàn)有的對氮化 硅薄膜的濕法腐蝕方法還主要集中在無選擇性的大面積的腐蝕整個氮化硅 薄膜區(qū)域。這種方法很難滿足第二、三代太陽能電池的制備要求在不增 加制造成本的考慮下，具有"自停止"特性的濕法腐蝕氮化硅薄膜成為制 備太陽能電池的首選方法，現(xiàn)有技術(shù)提供了大面積無選擇性的腐蝕整個區(qū) 域的方法。專利200410066298. 2通過PECVD原位生長二氧化硅掩蔽層對硅 片一側(cè)的氮化硅形成保護層，實現(xiàn)了對硅片背面氮化硅的選擇性腐蝕效果。 但是，該方法不能在指定區(qū)域選擇性掩蔽氮化硅。然而，通過直接圖形化 的光阻作為抗蝕劑的氮化硅濕法腐蝕中，有機的光阻抗蝕劑會被腐蝕氣氛 氧化最終起不到掩蔽的效果。
在現(xiàn)代半導體制造生產(chǎn)線上，需要用專門的硅單晶襯底背面氮化硅層 腐蝕設(shè)備，設(shè)備費用昂貴，且不宜操作。而且無法選擇性的腐蝕指定區(qū)域 的氮化硅薄膜，實現(xiàn)圖形化氮化硅。
有鑒于上述現(xiàn)有的氮化硅圖形化方法存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事 此類產(chǎn)品設(shè)計制造多年豐富的實務(wù)經(jīng)驗及專業(yè)知識，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新的氮化硅濕法腐蝕方法，使其更具有實用性。經(jīng)過不斷的 研究、設(shè)計，并經(jīng)反復試作樣品及改進后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實用價值的本 發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于，克服現(xiàn)有的氮化硅濕法腐蝕方法存在的缺陷， 而提供一種新的氮化硅濕法腐蝕方法，所要解決的技術(shù)問題是使其能夠通 過金屬的圖形掩蔽層，在不改變濕法腐蝕液的前提下，實現(xiàn)選擇性的腐蝕 氮化硅薄膜，從而更加適于實用。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù) 本發(fā)明提出的一種氮化硅濕法腐蝕方法，包括以下步驟
A、 提供一氮化硅層，并通過光刻法在該氮化硅層上形成具有一次圖形 的光刻膠層；
B、 采用電子束蒸發(fā)方法蒸發(fā)鉻金屬形成金屬絡(luò)層；
C、 剝離上述的光刻膠層，在氮化硅層上形成具有二次圖形的金屬鉻掩 蔽層；
D、 進行濕法腐蝕氮化硅層形成三次圖形；以及
E、 去除金屬鉻掩蔽層，得到圖形化的氮化硅薄膜。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。
優(yōu)選的，前述的氮化硅濕法腐蝕方法，其中所述的步驟A中所述的氮 化硅層是通過等離子體化學氣相沉積法形成的。
優(yōu)選的，前述的氮化硅濕法腐蝕方法，其中所述的步驟A中所述的氮 化硅層是沉積在單晶硅襯底、或者單晶硅及非晶硅襯底上，形成太陽能電 池組件的增透膜；或者氮化硅層是沉積在熱氧化形成的遂穿氧化層上，作 為浮柵電荷存儲層，形成氮化硅非揮發(fā)存儲器(S0N0S)。
優(yōu)選的，前述的氮化硅濕法腐蝕方法，其中所述的步驟A中所述的光 刻法包括選用AZ5214翻轉(zhuǎn)光刻膠或9920正性光刻膠涂覆在氮化硅層上; 然后通過曝光和顯影，產(chǎn)生光阻圖形，形成所述的一次圖形。優(yōu)選的，前述的氮化硅濕法腐蝕方法，其中所述的步驟B中采用EVP92 電子束真空鍍膜系統(tǒng)，在真空度為壓力小于1.0X10—6Torr，蒸發(fā)金屬鉻， 金屬鉻層厚度為100 150 nm，蒸發(fā)速率為0. 1 0. 2 nm/秒。
優(yōu)選的，前述的氮化硅濕法腐蝕方法，其中所述的步驟C中采用丙酮 超聲剝離光刻膠層以及沉淀在該光刻膠層上的金屬鉻層，超聲溫度為30°C 40°C，時間為5 6分鐘。
優(yōu)選的，前述的氮化硅濕法腐蝕方法，其中所述的步驟D中所述的濕 法腐蝕是采用重量百分比濃度高于95%的濃磷酸作為腐蝕液，腐蝕的溫度范 圍是150°C-165aC。將帶有金屬鉻掩蔽層的氮化硅層浸入溫度范圍是15CTC 到165'C的濃磷酸(H3P04)腐蝕槽中進行濕法腐蝕形成氮化硅的三次圖形， 實現(xiàn)由光阻定義的一次圖形到氮化硅的三次圖形的轉(zhuǎn)化。
優(yōu)選的，前述的氮化硅濕法腐蝕方法，其中所述的步驟E中是采用硝 酸鈰銨、高氯酸和去離子水配制重量比在6: 25: 50至6: 25: 100范圍以 內(nèi)的"去鉻液"去除鉻掩蔽層，釋放圖形化的氮化硅薄膜，最終完成氮化 硅的選擇性腐蝕。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。由以上技術(shù)方案 可知，本發(fā)明的氮化硅濕法腐蝕方法至少具有下列優(yōu)點
本發(fā)明在通過金屬的圖形掩蔽層，在不增加成本、不改變濕法腐蝕液 的前提下，達到了選擇性的腐蝕氮化硅薄膜的目的。為新一代太陽能電池 的制造和研究打下基礎(chǔ)。
利用本發(fā)明中采取金屬鉻掩蔽層進行氮化硅的濕法腐蝕。不需要專用 的腐蝕設(shè)備而選擇性的對指定區(qū)域的氮化硅進行濕法腐蝕的目的。只需要
在PECVD生長的氮化硅層上通過光刻形成圖形，電子束蒸發(fā)形成金屬鉻的 掩蔽層，然后剝離出有圖形的金屬鉻掩蔽層，形成氮化硅的保護層。利用 熱磷酸腐蝕氮化硅而不腐蝕金屬鉻的特性，達到選擇性腐蝕氮化硅目的。
1、 本發(fā)明解決了選擇性濕法腐蝕氮化硅中，光阻在腐蝕液中被氧化， 無法起到刻蝕掩蔽作用的問題。
2、 本發(fā)明解決了原位沉積氧化硅薄膜，無法對指定區(qū)域進行濕法腐蝕的問題。
3、利用本發(fā)明提供的用鉻金屬掩蔽選擇性濕法腐蝕氮化硅的方法，大 大簡化了制備工藝，降低了制備成本，提高了工藝穩(wěn)定性和制備效率，非 常有利于本發(fā)明的廣泛推廣和應(yīng)用。
綜上所述，本發(fā)明特殊結(jié)構(gòu)的氮化硅濕法腐蝕方法，具有上述諸多的 優(yōu)點及實用價值，在技術(shù)上有較大的進步，并產(chǎn)生了好用及實用的效果， 從而更加適于實用。
上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的 技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例 并配合附圖詳細說明如后。


圖1為本發(fā)明濕法腐蝕氮化硅的方法流程圖2為在半導體襯底上通過等離子體化學氣相沉積(PECVD)法形成一 層氮化硅薄膜示意圖3為在氮化硅薄膜上通過光刻法形成一次圖形示意圖4為電子束蒸發(fā)金屬絡(luò)于光阻圖形上的示意圖5為剝離后形成的金屬鉻掩蔽層，即二次圖形示意圖。
圖6為以金屬鉻作為掩蔽層濕法腐蝕氮化硅的效果示意圖。
圖7為釋放掩蔽金屬鉻層后形成的圖形化氮化能即三次圖形示意圖。
難魏討
為更進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功 效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的氮化硅濕法腐蝕方法 其具體實施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細說明如后。
如圖1所示，圖1為本發(fā)明提供的用鉻金屬掩蔽選擇性濕法腐蝕氮化 硅的方法流程圖，該方法包括以下步驟
步驟101:在通過PECVD沉積的氮化硅層上，采用光刻法形成具有一次圖形的光刻膠層；
步驟102:采用電子束蒸發(fā)方法蒸發(fā)鉻，形成金屬鉻層；
步驟103:通過剝離工藝形成金屬鉻的二次圖形作為濕法腐蝕掩蔽層；
步驟104:濕法腐蝕氮化硅層形成氮化硅的三次圖形；
步驟105:去除金屬鉻，釋放圖形化的氮化硅薄膜，最終完成氮化硅的
選擇性腐蝕。
上述步驟101中所述的氮化硅薄膜沉積在單晶硅襯底上，或沉積在單 晶硅及非晶硅薄膜上，形成太陽能電池組件的增透膜?；虺练e在熱氧化形 成的遂穿氧化層上作為浮柵電荷存儲層，形成氮化硅非揮發(fā)存儲器
(SONOS)。通過臥式等離子體化學氣相沉積(PECVD)方法制備而成，爐溫 為500'C，沉積膜厚為200 nm。然后，通過對AZ5214翻轉(zhuǎn)光刻膠曝光、顯 影形成一次光阻圖形。
上述步驟102中所述的采用EVP92電子束真空鍍膜系統(tǒng)，在真空度為 1.1X10—6Torr下，室溫蒸發(fā)金屬鉻層。厚度為100 nm,蒸發(fā)速率為0.1 nm/seco
上述步驟103中所述的采用丙酮超聲剝離金屬掩蔽層形成二次圖形。 超聲溫度為30°C，功率為50 W，時間為5分鐘。
上述步驟104中所述的將帶有金屬鉻掩蔽層的氮化硅薄膜浸入溫度范 圍是15(TC到165°(:的濃度高于95%的濃磷酸(H3P04)腐蝕槽中進行濕法腐 蝕，利用熱磷酸腐蝕氮化硅而不腐蝕金屬鉻的特性，達到選擇性腐蝕氮化 硅目的。從而，形成氮化硅的三次圖形。實現(xiàn)由光阻定義的一次圖形到氮 化硅的三次圖形的轉(zhuǎn)化。
上述步驟105中所述的采用硝酸鈰銨、高氯酸和去離子水配制的重量 比在6: 25: 50至6: 25: 100范圍以內(nèi)的"去鉻液"去除鉻掩蔽層。禾U用 "去鉻液"不腐蝕氮化硅而只腐蝕金屬鉻的特性，釋放已經(jīng)圖形化的氮化 硅薄膜，最終完成氮化硅的選擇性腐蝕。
圖2至圖7是用來說明本發(fā)明一個具體實施例的示意圖。
選用P型高阻硅片作為襯底，晶向為〈1.0.0〉，厚度400nm。電阻率為P =3 Qcm—1。
如圖2所示首先在該硅襯底上201通過PECVD的方法沉積一層氮化 硅層202。
如圖3所示通過光刻法在氮化硅層202上形成光刻膠的一次圖形， 采用AZ5214光刻膠，旋涂速度為3000 rps,膠厚為1.6 ^m。曝光時間為 10 s，選用AZ5214專用顯影液，顯影60s。將涂有光刻膠的氮化硅片用去 離子水清洗后烘干，產(chǎn)生具有一次圖形的光刻膠層203。
如圖4所示采用電子束蒸發(fā)法在氮化硅層202和光刻膠層203的表 面形成鉻金屬層204。選用EVP92真空電子束鍍膜系統(tǒng)，在真空度為1. IX 10—6Torr下，室溫蒸發(fā)金屬鉻，蒸發(fā)速率為0. lnm/sec，形成的金屬鉻層的 厚度為100 nm。
如圖5所示將蒸發(fā)有鉻的氮化硅片浸入丙酮中超聲剝離。超聲溫度 為3(TC，功率為50W,時間為5分鐘，剝離光刻膠層203以及附在其表面 上的部分鉻金屬層204，從而在氮化硅層202上形成金屬鉻掩蔽層304，此 時的金屬鉻掩蔽層具有的圖形即為二次圖形。
如圖6所示以金屬鉻作為掩蔽層濕法腐蝕氮化硅。將帶有金屬鉻掩 蔽層304的氮化硅層浸入溫度范圍是15(TC到165"C的濃磷酸(H3P04)腐蝕 槽中進行濕法腐蝕，腐蝕速率為3 nm/min。腐蝕至硅襯底201的表面自停 止。利用熱磷酸腐蝕氮化硅而不腐蝕金屬鉻的特性，達到選擇性腐蝕氮化 硅目的。從而使氮化硅層202形成圖形，即三次圖形。
如圖7所示采用硝酸鈰銨、去離子水和高氯酸配制的"去鉻液"去 除鉻掩蔽層304。利用"去鉻液"不腐蝕氮化硅而只腐蝕金屬鉻的特性，釋 放已經(jīng)圖形化的氮化硅層202，最終完成氮化硅的選擇性腐蝕，得到圖形化 的氮化硅層。
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，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā) 明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當可利 用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(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 所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍 內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種氮化硅濕法腐蝕方法，其特征在于，該方法包括以下步驟A、提供一氮化硅層，并通過光刻法在該氮化硅層上形成具有一次圖形的光刻膠層；B、采用電子束蒸發(fā)方法蒸發(fā)鉻金屬形成金屬鉻層；C、剝離上述的光刻膠層，在氮化硅層上形成具有二次圖形的金屬鉻掩蔽層；D、進行濕法腐蝕氮化硅層形成三次圖形；以及E、去除金屬鉻掩蔽層，得到圖形化的氮化硅薄膜。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化硅濕法腐蝕方法，其特征在于，步驟A 中所述的氮化硅層是通過等離子體化學氣相沉積法形成的。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氮化硅濕法腐蝕方法，其特征在于，步驟A中所述的氮化硅層是沉積在單晶硅襯底、單晶硅及非晶硅襯底、或者熱氧 化形成的遂穿氧化層上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化硅濕法腐蝕方法，其特征在于，步驟A 中所述的光刻法包括-選用AZ5214翻轉(zhuǎn)光刻膠或9920正性光刻膠涂覆在氮化硅層上； 然后通過曝光和顯影形成所述的一次圖形。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化硅濕法腐蝕方法，其特征在于，步驟B 中采用電子束真空鍍膜系統(tǒng)，在真空度為壓力小于1.0X10—6Torr，蒸發(fā)金 屬鉻，金屬鉻層厚度為100 150 nm，蒸發(fā)速率為O. 1 0.2 nm/秒。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化硅濕法腐蝕方法，其特征在于，步驟C 中采用丙酮超聲剝離光刻膠層以及沉淀在該光刻膠層上的金屬鉻層，超聲 溫度為30°C 40°C,時間為5 6分鐘。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化硅濕法腐蝕方法，其特征在于，步驟D 中所述的濕法腐蝕是采用重量百分比濃度高于95%的濃磷酸作為腐蝕液，腐 蝕的溫度范圍是150°C-165°C。
8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化硅濕法腐蝕方法，其特征在于，步驟E 中是采用硝酸鈰銨、高氯酸和去離子水配制的重量比在6: 25: 50至6: 25: 100范圍以內(nèi)的混合溶液去除鉻掩蔽層。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種氮化硅濕法腐蝕方法，包括A.提供一氮化硅層，并通過光刻法在該氮化硅層上形成具有一次圖形的光刻膠層；B.采用電子束蒸發(fā)方法蒸發(fā)鉻金屬形成金屬鉻層；C.剝離上述的光刻膠層，在氮化硅層上形成具有二次圖形的金屬鉻掩蔽層；D.進行濕法腐蝕氮化硅層形成三次圖形；以及E.去除金屬鉻掩蔽層，得到圖形化的氮化硅薄膜。本發(fā)明解決了選擇性濕法腐蝕氮化硅中，光阻在腐蝕液中被氧化，無法起到刻蝕掩蔽作用的問題。同時解決了原位沉積氧化硅薄膜，無法對指定區(qū)域進行濕法腐蝕的問題。本方法，大大簡化了制備工藝，降低了制備成本，提高了工藝穩(wěn)定性和制備效率。
文檔編號C04B41/53GK101417890SQ20081022467
公開日2009年4月29日 申請日期2008年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月23日
發(fā)明者明 劉, 朱晨昕, 李昊峰, 李維龍, 琴 王, 田繼紅, 銳 賈, 程 路, 晨 陳 申請人:中國科學院微電子研究所