一種去除晶圓背面掩膜層的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種去除晶圓背面掩膜層的方法，依次包括以下步驟：在晶圓的一面生長(zhǎng)多晶硅層；在晶圓背面和多晶硅層表面生長(zhǎng)掩膜層；將晶圓背面朝向噴液機(jī)臺(tái)的噴嘴；從噴嘴噴射清洗液，去除晶圓背面的掩膜層。本發(fā)明還提供了一種生產(chǎn)晶圓的方法，依次包括以下步驟：在晶圓上生長(zhǎng)掩膜層；對(duì)晶圓背面進(jìn)行清洗；對(duì)晶圓正面進(jìn)行光刻，形成電路圖案。
【專利說(shuō)明】—種去除晶圓背面掩膜層的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體芯片的加工方法，具體來(lái)說(shuō)，涉及一種在晶圓制作過(guò)程中去除晶圓背面掩膜層的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在晶圓的生產(chǎn)過(guò)程中，多晶硅的形成是由一系列的子步驟組成，包括:多晶硅層生長(zhǎng)，掩膜層生長(zhǎng)，光學(xué)顯影，對(duì)多晶硅層進(jìn)行光刻/刻蝕，形成所需的電路圖案。其中，掩膜層的作用是為下層結(jié)構(gòu)提供防反射層，以便在刻蝕過(guò)程中將其沒(méi)有掩蓋的下層結(jié)構(gòu)去除，而保留其覆蓋的部分，最終形成電路圖案。
[0003]如圖1中所示的是上述現(xiàn)有技術(shù)中使用的多晶硅的形成過(guò)程，其中，首先在晶圓101上生長(zhǎng)多晶硅層102，接著用爐管(diffusion)擴(kuò)散的方法生長(zhǎng)出掩膜層，爐管生長(zhǎng)的特點(diǎn)是晶圓表面和背面都會(huì)同時(shí)生長(zhǎng)出氮化硅，在晶圓正面生長(zhǎng)出的掩膜層為103，在晶圓背面生長(zhǎng)出的掩膜層為103’。這里的掩膜層分別以常用的氮化硅、氧化硅為例進(jìn)行說(shuō)明，其中的氮化硅形成的掩膜層103是非常重要的膜層，其厚度大約1400-1600埃，其作用是為多晶硅層102的光刻提供防反射層。但是，背面的氮化硅掩膜層103’是不需要的，而且會(huì)產(chǎn)生不必要的應(yīng)力，因此需要去除。下一步驟是將晶圓背面的氮化硅掩膜層103’去除。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中使用的去除晶圓背面氮化硅的方法是:在晶圓正面的氮化硅層103表面采用CVD氣相沉積的方法生長(zhǎng)一層2000埃的氧化硅保護(hù)層104，如圖1中所示。由于CVD方法的特點(diǎn)是只會(huì)在晶圓表面生長(zhǎng)膜層，不會(huì)在晶圓背面生長(zhǎng)，因此，僅僅在晶圓正面的氮化硅表面形成一層氧化硅層，把晶圓表面的氮化硅層蓋住進(jìn)行保護(hù)。然后如圖2所示，將晶圓放入第一浸入式酸洗機(jī)臺(tái)300中進(jìn)行清洗，浸入式酸洗的特點(diǎn)是采用磷酸作為清洗用的酸液，由于磷酸只與氮化硅發(fā)生反應(yīng)而不與氧化硅反應(yīng)，將晶圓整體浸泡在磷酸中時(shí)，晶圓表面背面的氮化硅因?yàn)橹苯雍土姿峤佑|而被去除，而表面的氮化硅因?yàn)橛醒趸璞Ｗo(hù)所以保留下來(lái)。采用這種方式把晶圓背面的氮化硅層103’去除，而保留表面的氮化硅層103。接下來(lái)，與上述浸入式酸洗的原理類似，利用只與氧化硅反應(yīng)而不和氮化硅反應(yīng)的氫氟酸，采用浸入式酸洗的方法，在第二浸入式清洗機(jī)臺(tái)300’中把表面多余的氧化硅去除，使氮化硅顯露出來(lái)。之后再通過(guò)光學(xué)顯影、刻蝕等步驟，得到僅在正面具有氮化硅掩膜層103的晶圓，然后再對(duì)該晶圓進(jìn)行曝光和刻蝕處理，形成電路圖案。
[0005]可見(jiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中為了去除晶圓背面多余的氮化硅，不得不在晶圓表面用CVD的方法生長(zhǎng)一層氧化硅保護(hù)層，而在背面氮化硅去除后，又要去除晶圓正面的氧化硅保護(hù)層。現(xiàn)有技術(shù)中這種為了去除背面氮化硅而生長(zhǎng)氧化硅，再去除氧化硅的方法工藝比價(jià)復(fù)雜，成本較高。而且工藝越復(fù)雜，越容易帶來(lái)其他的負(fù)面效應(yīng)。因此提出一種簡(jiǎn)便、低成本的去除晶圓背面氮化硅的方法，具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提出一種去除晶圓背面掩膜層的方法，能夠簡(jiǎn)便、低成本的去除晶圓背面所不需要的掩膜層，從而提高晶圓的生產(chǎn)效率，并降低生產(chǎn)成本。
[0007]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0008]一種去除晶圓背面掩膜層的方法，依次包括以下步驟:在晶圓的一面生長(zhǎng)多晶硅層；在晶圓背面和多晶硅層表面生長(zhǎng)掩膜層；將所述晶圓背面朝向噴液機(jī)臺(tái)的噴嘴；從噴嘴噴射清洗液，去除所述晶圓背面的掩膜層。其中，噴液式機(jī)臺(tái)為下噴式機(jī)臺(tái)。在噴嘴噴射清洗液的同時(shí)旋轉(zhuǎn)晶圓。掩膜層為氮化硅或氮氧化硅，且清洗液為磷酸。多晶硅層表面的掩膜層是采用爐管擴(kuò)散的方法生長(zhǎng)而成的。
[0009]本發(fā)明還提供了一種采用上述去除晶圓背面掩膜層的方法生產(chǎn)晶圓的方法，依次包括以下步驟:在所述晶圓背面和所述多晶硅層表面生長(zhǎng)掩膜層；對(duì)晶圓背面進(jìn)行清洗；對(duì)晶圓正面進(jìn)行光刻，形成電路圖案。其中，對(duì)晶圓背面進(jìn)行清洗時(shí)，同時(shí)旋轉(zhuǎn)晶圓。其中，掩膜層為氮化硅或氮氧化硅。其中，采用的清洗液為磷酸。其中，采用擴(kuò)散法在晶圓上生長(zhǎng)掩膜層。其中，采用下噴式機(jī)臺(tái)清洗晶圓背面的掩膜層。
[0010]采用本發(fā)明提供的清洗晶圓背面掩膜層的方法和生產(chǎn)晶圓的方法，大大精簡(jiǎn)了晶圓制造的工藝流程，降低了成本，同時(shí)減少了工藝復(fù)雜帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng)?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中每步驟所形成晶圓的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是現(xiàn)有技術(shù)中的浸入式酸洗機(jī)臺(tái)示意圖。
[0013]圖3是本發(fā)明提供的一種去除晶圓背面掩膜層方法的工藝流程圖。
[0014]圖4是采用圖3中的工藝步驟S101、S102、S104中所形成晶圓的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖5是本發(fā)明所采用的噴液式機(jī)臺(tái)示意圖。
[0016]圖6是本發(fā)明提供的去除晶圓背面掩膜層的方法生產(chǎn)晶圓方法流程圖。
[0017]圖中的附圖標(biāo)記所分別指代的技術(shù)特征為:
[0018]101為晶圓；102為多晶硅層；103為晶圓正面掩膜層；103’為晶圓背面掩膜層；104為保護(hù)層；300為第一浸入式酸洗機(jī)臺(tái)；300’為第二浸入式酸洗機(jī)臺(tái)。
[0019]201為晶圓；202為多晶硅層；203為晶圓正面掩膜層；203’為晶圓背面掩膜層；400為噴液式機(jī)臺(tái)；401為噴口 ；402為筒罐。
【具體實(shí)施方式】
[0020]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。可以理解的是，此處所描述的具體實(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)。
[0021]本實(shí)施方式提供了一種去除晶圓背面掩膜層的方法，如圖3所示，該方法包括以下步驟:
[0022]SlOl:在晶圓的正面生長(zhǎng)多晶硅層；
[0023]S102:在晶圓背面和多晶娃層表面生長(zhǎng)掩膜層；
[0024]S103:將晶圓背面朝向噴液機(jī)臺(tái)的噴嘴；
[0025]S104:從噴嘴噴射清洗液，去除晶圓背面的掩膜層。
[0026]圖4采用圖3中的工藝步驟S101、S102、S104中所形成晶圓的截面結(jié)構(gòu)示意圖，接下來(lái)結(jié)合圖5對(duì)上述去除晶圓背面掩膜層的方法進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0027]在SlOl中，首先在晶圓201的正面上生長(zhǎng)一層多晶硅層202 ;在3102中，采用爐管擴(kuò)散(Diffusion)的方法生長(zhǎng)氮化硅(SiN)掩膜層，由于擴(kuò)散方法的特點(diǎn)是在晶圓的兩面均生長(zhǎng)出掩膜層，因此如圖4中所示，晶圓的正面，也就是多晶硅層202的表面生長(zhǎng)出一層氮化硅掩膜層203，同時(shí)在晶圓的背面也生長(zhǎng)出一層氮化硅掩膜層203’。接著如圖5所示，將生長(zhǎng)了氮化硅掩膜層的晶圓201裝入噴液式機(jī)臺(tái)400中，噴液式機(jī)臺(tái)400包括噴嘴401和筒罐402。在該機(jī)臺(tái)中，晶圓背面朝上，正面朝下，將晶圓背面的掩膜層203’朝向噴液口，化學(xué)試劑通過(guò)設(shè)置在筒罐402內(nèi)的噴嘴401噴射到放在筒罐底部中央的晶圓201的背面203’上。在本實(shí)施例中優(yōu)選的化學(xué)試劑是磷酸，磷酸從上方的噴嘴流出，只和晶圓背面接觸，同時(shí)使晶圓旋轉(zhuǎn)，從而使酸液均勻的接觸整個(gè)晶圓的背面，并且不浸及晶圓的正面。通過(guò)該方法，可以直接去除晶圓背面的氮化硅，并且可以保護(hù)住晶圓正面的氮化硅掩膜層不被腐蝕，得到可以進(jìn)行后續(xù)刻蝕等步驟的晶圓201。
[0028]其中，所使用的噴液式機(jī)臺(tái)400可以是本領(lǐng)域中經(jīng)常使用的清洗機(jī)臺(tái)，例如SEZ(瑟思集團(tuán))出品的多種清洗機(jī)臺(tái)。圖5中所示的為單晶圓清洗機(jī)臺(tái)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，這種方法也可以用在多晶圓清洗機(jī)臺(tái)中。同樣可以理解的是，本實(shí)施例中以噴射酸性溶液的濕法清洗為例來(lái)去除晶圓背面的掩膜層203’。
[0029]在清洗晶圓背面的掩膜層203’時(shí)，為了使噴出的液體更均勻地接觸整個(gè)晶圓背面，優(yōu)選地在噴射出清洗液體的同時(shí)旋轉(zhuǎn)晶圓201。
[0030]在本實(shí)施例中，僅以晶圓的掩膜層為氮化硅(SiN)為例進(jìn)行說(shuō)明，因此在清洗機(jī)臺(tái)中所使用的清洗液為磷酸。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，，在晶圓上還可以生長(zhǎng)其他材料的掩膜層，并且根據(jù)晶圓上所生長(zhǎng)掩膜層的材料不同，可以采用不同的清洗溶液來(lái)達(dá)到去除該層薄膜的目的。例如，可以使用類似SiN的物質(zhì)，如氮氧化硅或氧化硅形成掩膜層。當(dāng)使用氮氧化硅作為掩膜層時(shí)，應(yīng)當(dāng)在清洗機(jī)臺(tái)中相應(yīng)地使用磷酸進(jìn)行清洗；而如果使用氧化硅形成掩膜層時(shí)，就應(yīng)當(dāng)在清洗機(jī)臺(tái)中使用氫氟酸進(jìn)行清洗。
[0031]為了更好的保護(hù)晶圓正面，也就是多晶硅層表面的掩膜層203，這里使用的清洗機(jī)臺(tái)為下噴式機(jī)臺(tái)，不再采用現(xiàn)有技術(shù)的晶圓浸入式酸洗方法去除晶圓背面的掩膜層。這樣在沖洗晶圓背面的掩膜層203’的同時(shí)，避免了清洗酸液與晶圓正面的掩膜層203的接觸，從而更好的確保了僅去除晶圓背面掩膜層的效果，并且不再需要生長(zhǎng)氧化硅和去除氧化娃，減少了工藝，降低了成本。
[0032]如圖6所示，本發(fā)明還提供了一種采用上述方法制造晶圓的方法。
[0033]在步驟S201中，在晶圓的一面生長(zhǎng)多晶硅層；
[0034]在步驟S202中，在晶圓上生長(zhǎng)掩膜層；
[0035]在步驟S203中，對(duì)晶圓背面進(jìn)行清洗；
[0036]在步驟S204中，對(duì)晶圓正面進(jìn)行光刻，形成電路圖案。
[0037]以下將對(duì)這種方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0038]首先在晶圓上通過(guò)爐管擴(kuò)散的方式、化學(xué)氣相沉積等方式在晶圓表面的正反兩面都形成多晶硅層；然后，在晶圓表面上形成掩膜層；再次，將晶圓放入清洗機(jī)臺(tái)中，利用酸性清洗液去除晶圓背面的掩膜層；最后，對(duì)晶圓進(jìn)行刻蝕，形成電路圖案。
[0039]所生長(zhǎng)出的掩膜層可以是氮化硅、氮氧化硅、氧化硅等材質(zhì)的膜層。如上所述，相應(yīng)地，采用的清洗液也分別是磷酸、或氫氟酸等溶液。
[0040]所形成的氮化硅層厚度大約為1400-1600埃。所采用的酸性清洗溶液濃度也為本領(lǐng)域常用的濃度，此處不再贅述。
[0041]此外，在需要形成多層電路，從而需要多次進(jìn)行掩膜的晶圓制造中，也可以采用上述方法對(duì)晶圓背面進(jìn)行清洗。這種情況下同樣可以使用這種方法，并且依照需要進(jìn)行多次清洗。
[0042]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出的方法省去了表面保護(hù)層-氧化硅層的生長(zhǎng)和去除兩個(gè)步驟，精簡(jiǎn)了工藝流程，大大降低了成本，同時(shí)可以減少工藝復(fù)雜帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng)。
【權(quán)利要求】
1.一種去除晶圓背面掩膜層的方法，依次包括以下步驟: 在晶圓的一面生長(zhǎng)多晶娃層； 在所述晶圓背面和所述多晶硅層表面生長(zhǎng)掩膜層； 其特征在于，該方法還依次包括以下步驟: 將所述晶圓背面朝向噴液機(jī)臺(tái)的噴嘴； 從噴嘴噴射清洗液，去除所述晶圓背面的掩膜層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除晶圓背面掩膜層的方法，其特征在于，所述噴液式機(jī)臺(tái)為下噴式機(jī)臺(tái)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的去除晶圓背面掩膜層的方法，其特征在于，在噴頭噴射清洗液的同時(shí)旋轉(zhuǎn)晶圓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除晶圓背面掩膜層的方法，其特征在于，所述掩膜層為氮化硅或氮氧化硅，所述清洗液為磷酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除晶圓背面掩膜層的方法，其特征在于，所述掩膜層為氧化娃，并且所述清洗液為氫氟酸。
6.一種采用權(quán)利要求1所述的去除晶圓背面掩膜層的方法生產(chǎn)晶圓的方法，其特征在于，依次包括以下步驟: 在晶圓的一面生長(zhǎng)多晶娃層； 在所述晶圓背面和所述多晶硅層表面生長(zhǎng)掩膜層； 對(duì)所述晶圓背面進(jìn)行清洗； 對(duì)所述晶圓正面進(jìn)行光刻，形成電路圖案。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的生產(chǎn)晶圓的方法，其特征在于，對(duì)所述晶圓背面進(jìn)行清洗時(shí)，旋轉(zhuǎn)所述晶圓。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的生產(chǎn)晶圓的方法，其特征在于，所述掩膜層為氮化硅或者氮氧化硅，采用的清洗液為磷酸。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的生產(chǎn)晶圓的方法，其特征在于，所述掩膜層為氮化硅或者氧化硅，采用的清洗液為氫氟酸。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的生產(chǎn)晶圓的方法，其特征在于，采用下噴式機(jī)臺(tái)清洗所述晶圓背面的掩膜層。
【文檔編號(hào)】H01L21/311GK103972074SQ201310036133
【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