專利名稱：閃爍存儲(chǔ)器控制柵堆積結(jié)構(gòu)淀積側(cè)壁介質(zhì)預(yù)清洗溶液配方的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于集成電路(IC)制造工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新的用于制造閃爍存儲(chǔ)器控制柵堆積結(jié)構(gòu)淀積側(cè)壁介質(zhì)預(yù)清洗溶液配方。
背景技術(shù)：
大家知道半導(dǎo)體器件性能、可靠性和硅電路產(chǎn)品成品率受到殘留在硅片或器件表面化學(xué)試劑雜質(zhì)和顆粒雜質(zhì)嚴(yán)重影響。由于半導(dǎo)體表面和亞微米尺寸器件特征極端敏感性，硅片初始清洗、氧化和形成圖形后清洗有效技術(shù)甚至比之前清洗顯得更加重要。因此，超清潔硅片表面制備在超大規(guī)模集成電路(VLSI)硅電路生產(chǎn)中，例如64-和256M DRAM器件，已經(jīng)成為關(guān)鍵技術(shù)之一?！俺鍧崱笨梢远x為硅表面化學(xué)雜質(zhì)和顆粒濃度之術(shù)語，特別強(qiáng)調(diào)的是，一般說來總金屬雜質(zhì)應(yīng)該小于1010原子/cm2；大于0.1微米顆粒，應(yīng)該少于0.1/cm2，也就是說對(duì)直徑為200mm硅片少于31個(gè)顆粒。事實(shí)上這些非常低雜質(zhì)數(shù)量令人難以想象的！而這些嚴(yán)格規(guī)范正是基于以下事實(shí)整個(gè)器件質(zhì)量，如上所述，嚴(yán)重受微量雜質(zhì)影響。在先進(jìn)硅集成電路制造過程中數(shù)百個(gè)工藝步驟每一步都可能引起沾污。例如對(duì)于64和256M DRAM或等同集成密度電路在整個(gè)生產(chǎn)制造過程中，清洗工序大約有60至75步清洗，約占總的制造工藝步驟的15％。
硅片表面上的有機(jī)、無機(jī)和顆粒狀雜質(zhì)通常是以化學(xué)或物理吸附方式結(jié)合于硅片表面或包埋于硅片表面自身氧化膜中。這些沾污雜質(zhì)及顆粒狀雜質(zhì)會(huì)嚴(yán)重影響器件的性能、成品率和可靠性。實(shí)驗(yàn)表明，有超過50％的次品是由于清洗不當(dāng)即微沾污造成的，從而使得超凈表面制備工藝成了制作大規(guī)模(LSI)和超大規(guī)模(VLSI)集成電路(IC)的關(guān)鍵工藝技術(shù)。所謂超凈表面即要求硅片表面無顆粒狀雜質(zhì)、有機(jī)沾污物、金屬沾污物、無自然氧化物、完全氫終端或者完全超薄化學(xué)氧化物、表面微觀粗糙度要小等。根據(jù)1999年ITRS Roadmap，以0.18微米VLSICMOS IC制造工藝過程為例，前道工藝集成對(duì)清洗工藝技術(shù)要求參見表I所示。
表I1999年ITRS Roadmap的一部分

由此可見，清洗時(shí)必須有效地去除表面有機(jī)與無機(jī)沾污物，而又不侵蝕和破壞硅片表面或?qū)е卤砻娲植诨?br> 目前世界半導(dǎo)體集成電路生產(chǎn)中普遍采用的是Werner Kern于1965年研究開發(fā)應(yīng)用于RCA硅半導(dǎo)體器件生產(chǎn)中，并于1970年發(fā)表RCA標(biāo)準(zhǔn)清洗方法。之后，人們?cè)诎雽?dǎo)體集成電路生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)RCA標(biāo)準(zhǔn)清洗方法存在許多缺點(diǎn)。因此，RCA標(biāo)準(zhǔn)清洗方法不斷地得到了改進(jìn)和完善。
傳統(tǒng)清洗工藝程序?yàn)槭紫仁褂昧蛩?H2SO4)/雙氧水(H2O2)，比例為3-10/1混合溶液，在高溫90-140℃條件下進(jìn)行清洗，主要目的是去除有機(jī)物和/或光刻膠。接著需要熱水進(jìn)行漂洗，去除殘余物。第二步采用1-2％稀氫氟酸(dHF)去除氧化層。然后采用典型的RCA清洗工藝，即一號(hào)標(biāo)準(zhǔn)清洗溶液(SC1)清洗，用高純水漂洗后，緊接著使用二號(hào)標(biāo)準(zhǔn)清洗溶液(SC2)清洗，最后進(jìn)行漂洗和干燥。
標(biāo)準(zhǔn)的一號(hào)標(biāo)準(zhǔn)清洗溶液(SC1即APM)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于硅半導(dǎo)體集成電路制造中。大量實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明APM具有優(yōu)異的顆粒去除能力。然而，APM混合清洗溶液對(duì)于清洗金屬雜質(zhì)沒有得到很好優(yōu)化。大家知道當(dāng)清洗槽存在金屬雜質(zhì)時(shí)，由于金屬雜質(zhì)催化雙氧水分解而導(dǎo)致清洗溶液使用壽命減少，如圖1所示。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)特別是金屬鐵和少量銅的存在危害性是非常大的。而且在清洗過程中存在微量金屬沾污風(fēng)險(xiǎn)，例如金屬雜質(zhì)鐵、鎳、鋅和鋁沉積到硅片表面上。因此，使金屬表面雜質(zhì)很難去除。同時(shí)由于金屬雜質(zhì)如鐵存在造成晶圓片表面粗糟，如圖2所示。正是由于上述諸因素，需要采用HPM混合清洗溶液進(jìn)行后續(xù)工藝清洗。為了改善APM有效清洗、去除金屬雜質(zhì)，可以添加絡(luò)合試劑或者表面活性試劑。但是，目前這種實(shí)用于硅半導(dǎo)體集成電路制造的絡(luò)合試劑或者表面活性試劑可供選擇特別少。
目前閃爍存儲(chǔ)器工藝制造流程中，在浮柵形成后進(jìn)行第二次柵氧化，緊接著分別淀積一層LPCVD多晶硅薄膜和一層硅化鎢，再淀積一層氧化膜，緊接著進(jìn)行光刻和干法刻蝕工序。光刻工序先涂一層有機(jī)ARC抗反射層，進(jìn)行涂敷光刻膠，接著進(jìn)行曝光和顯影；干法刻蝕先干法刻蝕有機(jī)ARC抗反射層，然后刻蝕氧化膜。緊接著進(jìn)行干法和濕法剝離去除光刻膠；用氧化膜作為掩膜，進(jìn)行干法刻蝕硅化鎢和多晶硅薄膜。之后進(jìn)行控制柵堆積結(jié)構(gòu)側(cè)壁形成工藝先進(jìn)行三步預(yù)清洗SPM，APM和HPM；在每一步清洗后都必須進(jìn)行去離子水漂洗；接著LPCVD二氧化硅介質(zhì)淀積；最后進(jìn)行側(cè)壁回刻蝕(ETCHBACK)。這種傳統(tǒng)工藝流程存在許多缺點(diǎn)，例如，在多晶硅薄膜和硅化鎢薄膜淀積之后再淀積一層氧化膜；需要兩步干法刻蝕工序形成控制柵堆積結(jié)構(gòu)，增加了工藝復(fù)雜性和生產(chǎn)成本。特別是在控制柵堆積結(jié)構(gòu)側(cè)壁介質(zhì)淀積先進(jìn)行三步預(yù)清洗SPM，APM和HPM；在每一步清洗后都必須進(jìn)行去離子水漂洗。這樣消耗大量化學(xué)試劑和高純水，因此增加了生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種新的用于制造閃爍存儲(chǔ)器控制柵堆積結(jié)構(gòu)淀積側(cè)壁介質(zhì)預(yù)清洗溶液配方。
本發(fā)明提出的預(yù)清洗溶液，由四甲基氫氧化氨(TMAH)、臭氧(O3)、絡(luò)合試劑乙二胺四乙酸(EDTA)和高純水(H2O)混合組成。上述的四甲基氫氧化氨含量為清洗溶液重量的5-15％，上述的乙二胺四乙酸含量為10-100ppm，上述的使用臭氧(O3)含量為10-100ppm，上述的高純水(UPW)含量為清洗溶液重量的95-85％。
使用時(shí)，上述清洗溶液溫度為20-70℃，上述的清洗溶液可使用兆聲(Megasonic)振動(dòng)技術(shù)，其頻率為0.8-1.5MHz，功率密度為150-400W/cm2，上述的典型清洗時(shí)間為3-15分鐘。
本發(fā)明原理是，為了克服一號(hào)標(biāo)準(zhǔn)清洗溶液(APM)NH3H2O/H2O2/H2O(1/1/7)的許多缺點(diǎn)，用四甲基氫氧化胺TMAH取代氨水，用臭氧取代雙氧水，同時(shí)添加絡(luò)合試劑乙二胺四乙酸EDTA，EDTA分子結(jié)構(gòu)如圖3所示。TMAH作用是由于分子體積比氨水大很多，這樣避免了傳統(tǒng)APM引起表面粗糟問題。添加絡(luò)合試劑作用是絡(luò)合金屬離子，絡(luò)合試劑對(duì)金屬鐵、鎳、鋅和鋁等絡(luò)合能力特別強(qiáng)，從而達(dá)到清洗效果。
本發(fā)明的兆聲(Megasonic)振動(dòng)裝置如圖4所示，上述的預(yù)清洗由原來多步清洗改進(jìn)為一步達(dá)到多步清洗效果。
在閃爍存儲(chǔ)器制造過程中，在控制柵形成后可以采用本清洗溶液配方進(jìn)行淀積側(cè)壁介質(zhì)預(yù)清洗，只要一步清洗實(shí)現(xiàn)多步清洗效果。本發(fā)明提出的新的用于制造閃爍存儲(chǔ)器控制柵堆積結(jié)構(gòu)淀積側(cè)壁介質(zhì)預(yù)清洗溶液配方。具有如下優(yōu)點(diǎn)高顆粒去除效率；低金屬雜質(zhì)殘余；優(yōu)良微量有機(jī)物去除效率；表面微粗糙度很小；降低化學(xué)試劑/DI水消耗；減少廢物處理；大大縮短工藝生產(chǎn)時(shí)間；提高生產(chǎn)量；較小設(shè)備占地面積；非常好工藝穩(wěn)定性；改善環(huán)境、安全和健康(ESH)性能。而且對(duì)器件可靠性有了很大的改善和提高。采用本發(fā)明提出的清洗溶液配方進(jìn)行淀積側(cè)壁介質(zhì)預(yù)清洗，使擦寫周期數(shù)由原來幾萬次提高到幾十萬次，大大地提高了器件壽命和可靠性。


圖1是SC1在70℃含微量金屬鐵條件下雙氧水(H2O2)分解示意圖。
圖2是SC1在70℃含微量金屬鐵條件下造成表面粗糙示意圖。
圖3是EDTA分子絡(luò)合金屬離子示意圖。
圖4是兆聲(Megasonic)振動(dòng)裝置示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的具體實(shí)施步驟如下。第一步清洗溶液配制步驟1、清洗溶液配制，用量筒量取UDV，倒入干凈盛溶液清洗槽里。
2、用量筒精確量取50ppm乙二胺四乙酸，慢慢倒入上述盛高純水清洗槽里。
3、用量筒精確量取TMAH，重量含量為10％，慢慢倒入上述盛1、2清洗槽里。
4、在上述1至3步完成之后，讓各種成分混合均勻至少等待半小時(shí)，才能用于工藝清洗。
5、清洗溶液加熱到工藝要求的溫度，典型溫度為35℃。
第二步在閃爍存儲(chǔ)器控制柵堆積結(jié)構(gòu)淀積側(cè)壁介質(zhì)之前進(jìn)行預(yù)清洗1.采用上述配置好的清洗混合溶液；2.提前開臭氧發(fā)生器，調(diào)節(jié)氧氣流量，待發(fā)生器產(chǎn)生臭氧(O3)穩(wěn)定后，開通臭氧(O3)流量到清洗溶液，含量為50ppm，穩(wěn)定2分鐘即可進(jìn)行清洗。
3.開兆聲(Megasonic)振動(dòng)，其頻率典型為1MHz，功率密度設(shè)置為200W/cm2。
4.清洗時(shí)間根據(jù)具體情況而定，典型時(shí)間為10分鐘。
采用本發(fā)明提出一種用于制造閃爍存儲(chǔ)器(Flash)控制柵形成工藝的改進(jìn)方法后，完全能夠滿足大規(guī)模和超大規(guī)模閃爍存儲(chǔ)器，包括嵌入式閃爍存儲(chǔ)器制造工藝技術(shù)性能要求。在器件電特性方面，例如擦寫周期數(shù)和數(shù)據(jù)保持壽命等器件可靠性已經(jīng)證明超過傳統(tǒng)工藝流程制造閃爍存儲(chǔ)器的性能。
權(quán)利要求
1.一種用于制造閃爍存儲(chǔ)器控制柵堆積結(jié)構(gòu)淀積側(cè)壁介質(zhì)預(yù)清洗溶液配方，其特征在于由四甲基氫氧化氨、使用臭氧、絡(luò)合試劑乙二胺四乙酸和高純水混合組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清洗溶液配方，其特征是上述的四甲基氫氧化氨重量含量為5-15％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清洗溶液配方，其特征是上述的乙二胺四乙酸含量為10-100ppm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清洗溶液配方，其特征是上述的使用臭氧含量為10-100ppm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清洗溶液配方，其特征是上述的高純水重量含量為95-85％。
6.一種如根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的清洗溶液的使用方法，其特征是清洗溶液溫度為20-70℃；振動(dòng)技術(shù)，其頻率為0.8-1.5MHz，功率密度為150-400W/cm2。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的使用方法，其特征是清洗時(shí)間為3-15分鐘。
全文摘要
本發(fā)明屬于集成電路制造工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于制造閃爍存儲(chǔ)器控制柵堆積結(jié)構(gòu)淀積側(cè)壁介質(zhì)預(yù)清洗溶液配方。在閃爍存儲(chǔ)器工藝制造中，控制柵堆積結(jié)構(gòu)側(cè)壁形成工藝步驟首先進(jìn)行SPM清洗，然后進(jìn)行典型RCA兩步清洗；接著二氧化硅介質(zhì)淀積；最后進(jìn)行干法刻蝕。上述工藝存在許多缺點(diǎn)。本發(fā)明提出了一種新的用于制造閃爍存儲(chǔ)器控制柵堆積結(jié)構(gòu)淀積側(cè)壁介質(zhì)預(yù)清洗溶液配方，只要一步清洗能夠達(dá)到多步清洗效果。因此，降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)提高了工藝穩(wěn)定性和成品率，擦寫周期數(shù)和數(shù)據(jù)保持壽命等器件可靠性有了很大的改善和提高。
文檔編號(hào)C11D7/22GK1554736SQ200310122899
公開日2004年12月15日 申請(qǐng)日期2003年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月27日
發(fā)明者王劉坤 申請(qǐng)人:上海華虹(集團(tuán))有限公司, 上海集成電路研發(fā)中心有限公司