IC制程中氮化硅薄膜及相应氧化硅膜腐蚀工艺和机理研究

lD22192

学校代玛

学弓

梗旦大学

硕士学位论文

(专业学位) IC制程巾氮化硅薄膜及相应氧化硅膜腐蚀工艺

和机理研究

院系(所)：信息科学与工程学院

专业：电子与通信工程

姓名：王明琪指导教

师：丁士进副教授

完成口期：2006年10月20口

论文独创性声明

本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。

作者签名至盟堕日期：型：竺：．兰

论文使用授权声明

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作者签名：至堕丝导师签名“：j丝．日期：洒b?lt．>

摘要本论文对集成电路制造工艺中，氮

化硅膜和氧化硅薄膜的湿法腐蚀工艺和

机理进行了研究。研究的重点是如何控制热磷酸(H。PO。)药液在腐蚀氮化硅膜的同时，其对氧化硅膜的腐蚀影响，并如何将这一关系合理地运用至《实际生产中，以提赢生产效率同时改善产品的品质。

对于STI隔离结构的腐蚀，在彻底腐蚀氮化硅膜的同时还需要确保隔离槽内高密度等离子体化学气相淀积(}{DP)的氧化硅膜具有一定的高度；此外还要防止H；PO。药液中Si0：颗粒析出而污染产品。因此本论文采用H，PO。部分药液交换的方法对氮化硅膜和氧化硅膜的腐蚀特性进行了评价，包括初期的假片评价及应用于小批量生产后的继续监控，从而获得了理想的部分药液交换频率和交换量。即通过改变‰PO。药液的液交换方法(液交换频度从30个批次缩短到15 个批次；液交换的量从全槽药液loo％交换变为交换28％量的药波)，从丽有效地改善了由于H：，P氓药液中由于Si离子浓度饱和而引起的二氧化硅颗粒的析出问题；嗣时，部分药液交换后使褥H{PO。药液对∞P氧化硅膜腐蚀速率升高到O．5A／min左右，接近于STI结构中氮化硅膜腐蚀时H：，PO。药液对HDP氧化硅膜限定的腐蚀遽率规格(<0。5A／min)，从而达到了最佼的药液使用效率和设备生产效率之间的组合。

对于某些特殊结构的产品，＆口氮化硅膜用作为栅氧化硅氧化的阻挡层，由于产品玎发初期的工艺问题，导致由于表面氧化硅膜腐蚀不充分而引起的氮化硅膜残留的异常。故需要对两步湿法腐蚀的条件(氮化硅膜的腐蚀和表面氧化膜的腐壤)进行羹薪确定。遂过对正常产晶兹水准分割评价及实验晶上的恶化条件确认，延长了第一步的氧化硅膜腐蚀时间从3．5min到4min，同时对氮化硅膜腐蚀时HDP氧化硅膜的腐蚀速率规格进行了优化，从O．卜lA／min变成

关键词：氮化硅膜；氧化硅膜：部分液交换；H3吣

中图分类号：TN405

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Abstract

Carried out so辩e rese＆rch fOr the Nitride wet etching and eorrelative 0xide wet etching p!‘ocess in the IC fabrication technologv+ Th r+oug}l the evaluation of H3P0d(Phosphoric Acid)chemical Dartial exchange

article sep&rated out and prodtlct quality：meanwhile，after partial chemiGai exchange，the etching rate of H3P04／HDP is near to the HDP oxide rato s塾ec(1ess than 0．5矗／讯in)，so it cou王d reach the bes专effect for enh8ncin量the equipment manLlfact L1re efficiency。

There is two main change points for partial cheIfiical exchange．One is ehemical exch8nge frequency fro热30 batches to 15 batches：another one is cheflli(：al exchange amount rrom lOO％to 28％．

For so玎Ie special strueture product，implemented￡}1e evaluation for the two step wet etching process(Nitride wet etching＆surface na“ve o羔i垂 e wet etohing)，inclIJding the noI’}nal product split evaluation and worst case confirm by 1、E(；wafers，avoided the Nitride residue abnormaIitv

due to the i rladequate etching process II】argin，and optimized the Nitride etch proeess step，Furthermore，t聂 e feasibi!ity of ne带etching弦oc8ss has been verified at the final yield testing and transistor characteris Cic measurement。

丁here is also tw。main cha舅ge points for the new we毛etching proces8．()ne is prolong the surface oxide etching ti豫 e from 3。5m{n屯o 4min：another one i s broaden the HDp rate spec froll】O．1一lA／nlin to<1A／

玎1in．

嚣ey％rds：娜i专ride：Oxide：P8}tial ehemicai exchange：Phosphorie是

cid

Class{fi e程Code：

TN405

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