一种湿法刻蚀氧化硅终点检测方法与流程

本发明涉及半导体刻蚀，尤其涉及一种湿法刻蚀氧化硅终点检测方法。

背景技术：

1、随着半导体产业的迅速发展，集成电路特征尺寸不断趋于微细化，半导体晶片不断地朝小体积、高电路密集度、快速、低耗电方向发展，集成电路现已进入ulsi亚微米级的技术阶段。

2、现有的半导体器件制备过程中，需要在硅基底离子注入完成后，在器件表面镀一层氧化硅作为隔离；一，氧化硅是一种绝缘材料，可以有效地隔离不同区域的器件，防止电子之间的电流互相干扰，提高器件的稳定性和可靠性；二，氧化硅薄膜可以保护器件表面免受外界环境的影响，防止杂质的渗入和氧化，延长器件的寿命；三，氧化硅具有较高的绝缘性能，可以降低器件中的串扰和互连电阻，提高器件的性能和功耗效率。

3、然而，在一些情况下，制备过程中形成的氧化硅层可能会对器件的使用产生负面影响。例如，过厚的氧化硅层可能会影响器件的性能，还有开孔处留有大面积的氧化硅层会影响器件导电，因此，需要通过去除氧化硅的技术来控制氧化硅的厚度或在开孔处减少氧化硅，精确缩小氧化硅厚度或精确去除开孔处的大部分氧化硅层可以使器件的结构更加精确和稳定，提高器件的性能和可靠性。

4、常用的去除氧化硅的技术有干法刻蚀和湿法刻蚀两类，干法刻蚀是利用气体等离子体中的活性粒子(如氧离子、氟离子等)与氧化硅发生化学反应，将材料腐蚀或化学改变，将氧化硅转化为气相产物，从而实现去除氧化硅的目的，但是其容易损伤注入的硅基底，导致器件失效；湿法刻蚀氧化硅一般采用化学药液-boe溶液进行刻蚀，boe溶液是一种常用于刻蚀硅和氧化硅的化学溶液。它通常由氢氟酸和盐酸混合而成，以一定的缓冲剂来调节溶液的ph值；刻蚀完成后需在显微镜下进行观察，判断开孔处氧化硅是否去除干净，但由于氧化硅本身是一种透光的物质，导致显微镜下观察无法准确判断是否有氧化硅残留；其他常用的检测方法还有阻值测试法和刻蚀深度检测法，但这两种方法均存在以下缺陷：对于过小的微孔难准确测量或无法进行测试，而一旦判断有误，刻蚀孔处氧化硅有残留，会造成产品的返工，严重的会造成产品报废。

5、由此可见，现有的氧化硅终点测试方法存在难以观察、检测结果不准确、无法进行测试等问题，因而开发一种更为直观和测试准确率高的湿法刻蚀氧化硅终点检测方案，成为摆在本领域技术人员面前亟需解决的实际问题。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中所提到的诸多实际问题，本发明旨在提供一种湿法刻蚀氧化硅终点检测方法，以克服现有技术存在的：氧化硅终点测试方法存在易损伤基底、检测结果不准确和无法进行测试等问题。

2、本发明公开的一种湿法刻蚀氧化硅终点检测方法，包括如下步骤：

3、s1、在晶圆表面涂覆第一光刻胶，将离子图形投影到第一光刻胶上，去除离子图形所对应的第一光刻胶，形成晶圆表面的离子图形，保留下来的第一光刻胶为第一光刻胶层，所述第一光刻胶层覆盖于晶圆表面，将离子注入到离子图形区域内，去除第一光刻胶层；

4、s2、在注入离子的晶圆表面制备标记物

5、在注入离子后的整个晶圆表面涂覆第二光刻胶，将标记物图形投影到第二光刻胶上，去除投影的标记物图形对应的第二光刻胶，形成晶圆表面的标记物图形，保留下来的第二光刻胶为第二光刻胶层，所述第二光刻胶层覆盖于部分离子表面和晶圆表面，在标记物图形所在的注入的离子表面和第二光刻胶层表面镀上标记物，所述标记物具有颜色，然后去除第二光刻胶层和覆盖在第二光刻胶层表面的标记物；

6、s3、在存留在所述离子表面的标记物上和标记物之外的晶圆上制备保护层；

7、s4、带有保护层的晶圆表面涂覆第三光刻胶，将刻蚀图形投影到第三光刻胶上，去除投影的刻蚀图形对应的第三光刻胶，形成保护层表面的刻蚀图形，保留下来的第三光刻胶为第三光刻胶层，所述第三光刻胶层覆盖于刻蚀图形之外的保护层的表面；

8、s5、开始刻蚀，对刻蚀图形所对应的区域进行刻蚀，监测所述离子表面的颜色变化，当所述离子表面的标记物颜色消失时，停止刻蚀，判断离子表面的保护层已被刻蚀完成，进一步去除步骤s4中的第三光刻胶层。

9、进一步地，为了标记物可以被刻蚀干净，不会造成标记物残留，而导致晶圆报废，所述离子图形的孔径为d1，所述标记物图形的孔径为d2，所述刻蚀图形的孔径为d3，其中，d1＝d3＞d2。

10、进一步地，为了防止侧向刻蚀影响晶圆的结构稳定性，所述保护层的厚度为h1，所述刻蚀图形的孔径边沿与所述离子图形的孔径边沿之间的水平距离为h2，其中，h2＞h1。

11、进一步地，所述步骤s5中，具体包括以下子步骤：

12、s501、刻蚀处理：

13、将成型在刻蚀图形内的保护层和离子表面的标记物刻蚀去除，经第三光刻胶层覆盖的刻蚀图形之外的保护层得以留存；

14、s502、剥离处理：

15、将存留于蚀图形之外的保护层上的第三光刻胶层去除。

16、进一步地，在步骤s501中，刻蚀处理包括以下子步骤：

17、s5011：将晶圆浸入氢氟酸溶液中，使保护层与氢氟酸溶液接触，刻蚀掉h1厚度的保护层后停止刻蚀，此时，完成第一次刻蚀的离子图形的孔径边沿与未被刻蚀掉的保护层边沿之间的距离为h3，其中，h3＝h2-h1，h3＞0；

18、s5012：清洗晶圆，将晶圆上的氢氟酸溶液去除；

19、s5013：将晶圆浸入硝酸溶液中，使标记物与硝酸溶液接触，监测所述离子表面的颜色变化，当所述离子表面的标记物颜色消失时，停止刻蚀，判断离子表面的标记物已被刻蚀完成；

20、s5014：清洗晶圆，将晶圆上的硝酸溶液去除。

21、进一步地，所述保护层由氧化硅制作成型，所述标记物为铝、钛、铬中的任意一种，或所述标记物由铝、钛、铬混合制作成型。

22、进一步地，所述步骤s1中，具体包括以下子步骤：

23、s101、第一次光刻：

24、在晶圆表面涂覆第一光刻胶，利用光刻机将离子图形投影到第一光刻胶上，并通过显影剂去除离子图形所对应的第一光刻胶，形成晶圆表面的离子图形，保留下来的第一光刻胶为第一光刻胶层，所述第一光刻胶层覆盖于晶圆表面；

25、s102、离子注入：

26、通过加热手段、激光手段或电场手段中的任意一种手段，将离子加速到预设能量，并定向轰击晶圆表面离子图形所对应区域，将离子嵌入晶圆内部；

27、s103、剥离处理：

28、将存留在晶圆表面的第一光刻胶层去除。

29、进一步地，所述步骤s2中，具体包括以下子步骤：

30、s201、第二次光刻：

31、在注入离子后的整个晶圆表面涂覆第二光刻胶，利用光刻机将标记物图形投影到第二光刻胶上，并通过显影剂去除投影的标记物图形对应的第二光刻胶，形成晶圆表面的标记物图形，保留下来的第二光刻胶为第二光刻胶层所述第二光刻胶层覆盖于部分离子表面和晶圆表面，其中形成的标记物图形落于离子图形所在的区域范围之内；

32、s202、沉积处理：

33、标记物分别与存留的第二光刻胶层和嵌入晶圆内部的离子通过化学反应或物理反应连接；

34、s203、剥离处理：

35、将第二光刻胶层和连接在第二光刻胶层上的标记物去除，使嵌入晶圆内部的离子上仅存留有标记物。

36、进一步地，所述步骤s4具体为：第三次光刻：将步骤s3得到的带有保护层的晶圆表面涂覆第三光刻胶，利用光刻机将刻蚀图形投影到第三光刻胶上，并通过显影剂去除投影的刻蚀图形对应的第三光刻胶，形成保护层表面的刻蚀图形，保留下来的第三光刻胶为第三光刻胶层，所述第三光刻胶层覆盖于刻蚀图形之外的保护层的表面。

37、进一步地，所述步骤s5中所述离子表面的颜色变化，具体为：

38、将显微镜集成在微观摄像单元上，微观摄像单元识别将晶圆上所有标记物的点位信息进行收集，通过控制系统比对判断当前是否完成保护层的刻蚀。

39、有益的效果

40、(1)通过设置标记物，使得控制系统在保护层的刻蚀过程中能够直观得到识别信息，观察所述离子表面的标记物颜色消失时，判断离子表面的保护层已被刻蚀完成，有效防止基底损伤，无需进行电阻和膜厚测试，节省时间和测试步骤；

41、(2)设计标记物图形的孔径小于刻蚀图形的孔径，位于离子上的标记物横截面积也小于离子的横截面积，当进行刻蚀时，尺寸较小的标记物可以被刻蚀干净，不会造成标记物残留，防止晶圆报废。