摘要：半導(dǎo)體器件制備過程中，SiO2犧牲氧化層經(jīng)常作為離子注入的阻擋層，用來避免Si材料本身直接遭受離子轟擊而產(chǎn)生缺陷，犧牲氧化層在注入完成之后，氧化層的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)會發(fā)生較大變化，在被腐蝕去除過程中，腐蝕速率不確定性較大，本文研究了犧牲氧化層的腐蝕工藝選擇過程。

在標準的硅基半導(dǎo)體工藝中，SiO2氧化層在光刻掩蔽和鈍化過程中起到了不可替代的作用，而氧化層的生長可以通過多種方式形成，并按照其形成的原因分為自然氧化層、熱氧化層、CVD淀積氧化層等等，這些氧化層在SiO2

腐蝕液中表現(xiàn)出的腐蝕速率是不相同的，熱氧化層在這些氧化層中結(jié)構(gòu)最為致密，所以腐蝕速率最慢，而其他類別的氧化層由于生長方式導(dǎo)致氧化層結(jié)構(gòu)中排列的矩陣被打亂，所以表現(xiàn)為更容易被腐蝕。離子注入也是半導(dǎo)體工藝中的基礎(chǔ)工藝，研究表明氧化層經(jīng)過離子注入以后，其氧化層的腐蝕速率都將增加，在N溝道VDMOS器件制備的過程中，場氧化是保證器件耐壓的關(guān)鍵工藝之一，在場氧化工藝之后，需要進行P+離子注入工藝，而在注入之前生長的阻擋氧化層，通常稱之為犧牲氧化層，因為在注入完成之后，該氧化層需要被腐蝕去除，同時要保證場氧化層的厚度在工藝范圍之內(nèi)，否則會對器件耐壓帶來致命的影響。

1襯底片準備

選取P型100晶向單晶片18片，在熱氧化生長氧化層之前，單晶片的清洗步驟是相同的，具體清洗過程如下：激光打標（1#~18#）→擦片→超生清洗→SC-1清洗（60℃5min）→1∶1000HF10min；所用設(shè)備為WaferMark?II激光打標機，AIO-88擦片機，TEMPRESS超聲波清洗機，MERCURYFSI全自動清洗機，SC-1清洗劑的配比為：NH4OH:30%H2O2:DIwater（1∶1∶5）。

2熱氧化工藝

用熱氧化工藝生長SiO2，我們選擇了兩種熱氧化工藝，其中1#~6#片，采用的是1050℃濕氧工藝，氧化層厚度目標值為10500?的場氧化工藝，7#~18#片選擇的是900℃氫氧合成工藝，氧化層厚度目標值是500?的犧牲氧化工藝，該氧化工藝均是在THERMCOSYSTEM擴散爐設(shè)備上完成的。

3氧化層厚度測試

熱氧化工藝完成以后，通過NANOSPEC膜厚測試儀進行SiO2厚度測試，每片上中下左右測試五點。

4腐蝕

將1#-12#做完熱氧化的片子，進行離子注入，工藝條件為注入劑量：1E15，注入能量：80keV，注入雜質(zhì)B11，注入設(shè)備為GDS-200。13#-18#片，不做注入處理，然后分別用6∶1BOESiO2腐蝕液腐蝕20s，用20∶1BOESiO2腐蝕液腐蝕60s，工藝試驗分批情況見表1。其中6∶1BOE配比為HF（氫氟酸）:NH4F（氟化銨）6∶1，20∶1BOE配比為HF（氫氟酸）:NH4F（氟化銨）20∶1；腐蝕后氧化層測試設(shè)備為NANOSPEC膜厚測試儀。

5腐蝕速率測試

腐蝕速率ER=（五點平均初始氧化層厚度—腐蝕后五點平均氧化層厚度）/腐蝕時間，單位為?/min。其中平均腐蝕速率ERAVG是同一條件下，每片的平均腐蝕速率的加權(quán)平均值。腐蝕速率測試數(shù)據(jù)見表2。

6數(shù)據(jù)分析

6.1腐蝕速率整理見表3。

6.2經(jīng)P+注入的柵氧腐蝕速率大于不經(jīng)P+注入的柵氧腐蝕速率

6.3由于注入后的犧牲氧化層腐蝕速率過快，從工藝可控性角度考慮，選擇20∶1BOE腐蝕液是比較理想的。

6.4根據(jù)以上數(shù)據(jù)看出，用20∶1BOE腐蝕液，腐蝕時間1min即可將500?犧牲氧化層腐蝕凈，考慮到工藝窗口的寬度，結(jié)合場氧化層工藝允許的剩余厚度，最終確定腐蝕時間為3min。

7實驗結(jié)論

本文從理論上分析了離子注入對熱氧化層結(jié)構(gòu)的影響，并以N溝道VDMOS產(chǎn)品的實際工藝作為案例，對比了注入前后氧化層后的腐蝕速率，并結(jié)合產(chǎn)品實際設(shè)計要求，對P+離子注入犧牲氧化層的腐蝕工藝進行優(yōu)化，最后確定了20∶1BOE腐蝕液，腐蝕時間3min的最優(yōu)工藝條件。

fqj