[发明专利]一种提高刻蚀速率选择比稳定性的管道系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子领域，尤其涉及一种提高刻蚀速率选择比稳定性的管道系统及方法。

背景技术

氮化硅（SiN）是集成电路制造工艺广泛使用的一种材料，常常被用作电离刻蚀的硬掩模，而热刻蚀是去除这一层氮化硅硬掩模的常见方法之一；由于热磷酸对氮化硅刻蚀速率较高，对氧化膜刻蚀速率较低，所以能有效地去除氮化硅，而对氧化膜损伤较小，其中，对选择比的控制是该工艺的关键工艺。

3Si₃N₄+27H₂O+4H₃PO₄ ?à4(NH₄)₃PO₄+9H₂SiO₃    （公式1）

H₂SiO₃ ?àSiO₂+H₂O             （公式2）

公式1、2是150-170摄氏度沸腾磷酸溶液氮化硅和氧化硅刻蚀反应式，刻蚀速率取决于溶液中H₂O和SiO₂的含量，虽然对H₂O含量的控制、自动浓度监测及其补充已普遍应用，但对SiO₂含量自动监控和控制较难实施。

随着刻蚀工艺的进行，刻蚀溶液中SiO₂/H₂SiO₃含量不断增加，即H₂O和SiO₂的含量降低，因而Si₃N₄和SiO₂刻蚀速率同时下降，选择比也有变大的趋势。当处理一定量的硅片后，刻蚀速率会降低至无法满足生产需要的速率，此时需要换新的刻蚀溶液，但由于其中SiO₂含量偏低，因而SiO₂刻蚀速率会相对Si₃N₄刻蚀速率偏高，以致无法满足工艺要求。即随着刻蚀工艺的进行，刻蚀溶液中H₂O和SiO₂含量会偏低，造成刻蚀速率的降低，无法满足工艺要求；而更换新的刻蚀溶液，由于其中SiO₂含量相对偏低，造成对氮化硅进行刻蚀时，会对氧化膜造成较大的损伤。虽然目前，采用在生产产品前，先处理一些氮化硅挡片，以使SiO₂刻蚀速率降到合适的范围，但其工艺较难控制，且效果不明显。

发明内容

本发明公开了一种提高刻蚀速率选择比稳定性的管道系统，包括数个工艺槽，其中，还包括：

第一辅助槽和第二辅助槽，所述工艺槽与所述第一辅助槽之间通过供应管连接，所述工艺槽与所述第二辅助槽之间通过循环管连接，所述第一辅助槽与所述第二辅助槽通过辅助槽间循环管连接。

上述的提高刻蚀速率选择比稳定性的管道系统，其中，所述工艺槽设置有排液管。

上述的提高刻蚀速率选择比稳定性的管道系统，其中，所述第二辅助槽设置有补水口和补液口。

上述的提高刻蚀速率选择比稳定性的管道系统，其中，所述辅助槽间循环管至少包括第一辅助槽间循环管和第二辅助槽间循环管；所述第一辅助槽中的刻蚀溶液通过所述第一辅助槽间循环管流入所述第二辅助槽中，所述第二辅助槽中的刻蚀溶液通过所述第二辅助槽间循环管流入所述第一辅助槽。

上述的提高刻蚀速率选择比稳定性的管道系统，其中，所述第一辅助槽和所述第二辅助槽的材质为塑料、石英或金属。

上述的提高刻蚀速率选择比稳定性的方法，其中，所述供应管、循环管或辅助槽间循环管上均可根据需求设置过滤器、加热器或水浓度自动测定仪。

上述的提高刻蚀速率选择比稳定性的方法，其中，所述刻蚀溶液为磷酸溶液。

本发明还公开了一种提高刻蚀速率选择比稳定性的方法，其中，包括以下步骤：

数个工艺槽中的刻蚀溶液分别通过循环管流入第二辅助槽中，与补液口中流入的新刻蚀溶液及补水口中流入的水混合，并通过第二辅助槽间循环管流入第一辅助槽中，在通过供应管分别补给到所述工艺槽中；

所述第一辅助槽的刻蚀溶液同时通过第一辅助槽间循环管流入所述第二辅助槽。

上述的提高刻蚀速率选择比稳定性的方法，其中，所述工艺槽通过排液口定时排放部分刻蚀溶液。