[发明专利]选择性蚀刻方法及装置

说明书

本申请涉及一种选择性蚀刻方法及装置，用于对反应槽密封腔体内的待刻蚀物进行刻蚀。方法包括控制密封腔体的内部涌入预设体积的目标蚀刻剂，目标蚀刻剂包括第一含量的蒸馏水及第二含量的酸性物质，第一含量大于第二含量；根据获取的温度压力控制指令控制设置于密闭腔体的侧壁的加热装置加热，利用目标蚀刻剂选择性刻蚀并去除待刻蚀物上的待刻蚀层。上述选择性蚀刻方法的目标蚀刻剂第一含量水大于第二含量酸性物质且刻蚀全过程是在同一个反应槽体内，降低了成本，避免了化学污染与浪费，提高了效率，节约了机台占地空间。

技术领域

本申请涉及蚀刻技术领域，特别是涉及一种选择性蚀刻方法及装置。

背景技术

氮化硅是半导体常见的材料，因其与氧化硅性质不同，浅沟道隔离等工艺中通常被作为蚀刻停止层。而当蚀刻制程结束后，作为停止层的氮化硅则需要被清除，同时不伤害氧化硅。

传统地去除待刻蚀物上氮化硅层的方法是利用湿式制程中的热磷酸进行选择性蚀刻，一般过程是在机台里的磷酸槽内去除待刻蚀物上氮化硅，再将待刻蚀物转移至清洗槽内洗去磷酸，再将待刻蚀物转移至干燥槽内进行干燥，在此过程中，磷酸通常循环使用，为避免污染需要增加两个以上化学反应槽用来清洗和干燥；磷酸-水溶液的反应体系对水含量、硅浓度要求严苛；磷酸、过滤滤芯都属于易耗品，需周期性更换，成本高。

发明内容

基于此，有必要针对上述背景技术中的问题，提供一种既能够避免化学污染又能降低成本的选择性蚀刻方法及装置。

为实现上述目的及其他目的，本申请的第一方面提供了一种选择性蚀刻方法，用于对反应槽密封腔体内的待刻蚀物进行刻蚀，方法包括控制密封腔体的内部涌入预设体积的目标蚀刻剂，目标蚀刻剂包括第一含量的蒸馏水及第二含量的酸性物质，第一含量大于第二含量，预设体积小于密封腔体的容积；根据获取的温度压力控制指令控制设置于密闭腔体的侧壁的加热装置加热，在预定时间内维持密封腔体内的温度在温度压力控制指令指示的温度范围，以及气压在温度压力控制指令指示的压力范围，利用目标蚀刻剂选择性刻蚀并去除待刻蚀物上的待刻蚀层。

于上述实施例中的选择性蚀刻方法中，通过对在密封腔体内的目标蚀刻剂加温加压，使得目标蚀刻剂到达指定温度范围及压力范围，并维持预定时间来去除待刻蚀层。本实施例的选择性蚀刻方法使用的目标蚀刻剂包括第一含量的蒸馏水及第二含量的酸性物质，第一含量大于第二含量，因此，本实施例在去除待刻蚀层的过程中使用的目标蚀刻剂是弱酸性的溶液，刻蚀结束后可以直接排掉，相较于传统地使用热磷酸去除待刻蚀层的方法需要经常更换磷酸、过滤芯等耗材，本实施例降低了成本，避免了化学污染与浪费，并且本实施例的刻蚀全过程是在同一个反应槽体内，与传统方法需要增加两个以上化学反应槽来清洗和干燥相比，本实施例提高了效率，节约了机台占地空间。

在一些实施例中，第一含量的蒸馏水为[90%，99%]含量的蒸馏水；以及第二含量的酸性物质为[1%，10%）含量的酸性物质。第一含量的蒸馏水远远大于第二含量的酸性物质，因此目标蚀刻剂为弱酸性的溶液，在刻蚀结束后可直接排掉，不会造成化学污染。

在一些实施例中，温度压力控制指令指示的温度范围为[120℃，180℃]；及/或温度压力控制指令指示的压力范围为[101KPA，1000KPA]。本实施例利用目标蚀刻剂加热沸腾后所形成的高压环境能提高蒸馏水的沸点，进而直接用蒸馏水选择性蚀刻，避免了化学污染；具体的温度及压力范围保证目标蚀刻剂的温度及密封腔体内的压力维持在安全范围内，保证刻蚀过程正常进行。具体的温度及压力范围还可以确定预定时间，使刻蚀过程更可控。

在一些实施例中，密封腔体内的温度及气压维持在温度范围及压力范围内的预定时间关联于待刻蚀层的刻蚀速率及刻蚀量。

在一些实施例中，密封腔体内的温度及气压维持在温度范围及压力范围内的预定时间取决于刻蚀量与刻蚀速率的比值。在温度和压力确定的情况下，预定时间等于刻蚀量与刻蚀速率的比值。在温度和压力不确定的情况下，预定时间还与温度因子和压力因子有关。