[发明专利]一种基于氮化硅干法刻蚀工艺的去氟方法

说明书

本发明公开了一种基于氮化硅干法刻蚀工艺的去氟方法，在干法刻蚀前通过半导体基板表面进行除渣处理以去除半导体基板表面残留的光刻胶，避免氮化硅层刻蚀不彻底导致SIF₄残留。氮化硅层被含碳和氟的气体刻蚀后产生反应副产物氟碳链聚合物，在通入一定比例的氮气和氢气的混合气体对半导体基板的表面的氟碳聚合物进行去除，并且辅助加入氧气后对半导体基板的表面的氟碳聚合物的去除效果更好，能有效提高去除效率，避免氟碳聚合物对半导体基板上的焊盘造成腐蚀，提高器件的良率和可靠性。与湿法去氟工艺相比，本发明能够减少多道工序，简化生产流程，降低生产成本。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种基于氮化硅干法刻蚀工艺的去氟方法。

背景技术

随着科技的进步，半导体正沿着大功率化、高频化、集成化方向发展，并且在风力发电、光伏发电、LED照明、汽车等领域都有广泛的应用。现在的半导体材料已经发展至第三代半导体材料，第一代半导体材料是以硅、锗为代表，第二代半导体是以砷化镓、磷化铟为代表，第三代半导体材料是以碳化硅或氮化镓等为代表。

氮化硅作为集成电路或半导体器件中的重要的膜层，通常起到防止杂质沾污或隔离的作用，因此，氮化硅薄膜的制备和蚀刻也是半导体研究的重点和关键，并且氮化硅在半导体制程中通常采用干法刻蚀工艺以蚀刻出特定图案。干法刻蚀(dry etching)是指以气体为主要媒体的刻蚀工艺。在干法刻蚀过程中经常采用氟基气体，由于刻蚀气体受到高频电场的激发产生活性的游离基分子、原子，活性游离基分子、原子经过激烈碰撞引起电离和复合，与待蚀刻的膜层发生化学反应，形成挥发性产物使待蚀刻的膜层被蚀刻掉，但同时也容易残留一些非气态的反应副产物，对后续的制程及器件的可靠性造成影响。在氮化硅的干法刻蚀过程会产生反应副产物CF_x氟碳链聚合物，CF_x会聚集在晶圆的表面，因此需要其他工艺进行去除，否则残留的氟碳链聚合物会导致的焊盘腐蚀等问题，从而影响产品性能问题，并且对品质良率和器件可靠性造成不利的影响。

现有技术中去除干法刻蚀后残留的氟碳链聚合物需要涉及多种工艺步骤和设备操作，工艺复杂，并且去氟效果不稳定，同时容易导致器件的可靠性降低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种基于氮化硅干法刻蚀工艺的去氟方法。

为了实现以上目的，本发明的技术方案为：

一种基于氮化硅干法刻蚀工艺的去氟方法，包括以下步骤：

1)提供已完成部分制程的半导体基板，所述半导体基板的表面形成有氮化硅层；

2)对所述氮化硅层进行除渣处理；

3)在所述干法刻蚀机的反应腔内通入刻蚀气体对所述氮化硅层进行干法刻蚀，所述刻蚀气体包括至少一种含碳和氟的气体，经过干法刻蚀后的半导体基板表面存在氟碳链聚合物；

4)通入体积比大于或等于19:1的氮气和氢气的混合气体对半导体基板的表面的氟碳聚合物进行去除。

作为优选，在步骤4后还包括：通入氮气对所述反应腔内部进行清洗处理，氮气的流量为20～1000sccm。

作为优选，所述步骤4中所述氮气和氢气的混合气体中氮气和氢气的体积比为19:1，所述氮气和氢气的混合气体的流量为20～1000sccm。

作为优选，所述步骤4中还通入氧气，所述氧气与所述氮气和氢气的混合气体的体积比为1:1～9:1。

作为优选，所述步骤4中氧气的流量为20～1000sccm。

作为优选，所述含碳和氟的气体为CF₄或CH_xF_x，其中，0＜x＜4。