CN102005386A - 减少侧墙隔离工艺中的微粒缺陷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种减少侧墙隔离工艺中的微粒缺陷的方法，该方法包括：利用酸槽去除半导体晶圆的栅极周围的聚合物保护膜；利用氢氟酸溶液清洗所述半导体晶圆的背面；和在背面清洗后的半导体晶圆上形成侧墙间隔层。利用本发明的方法可以去除在前道酸槽中形成的聚合物碎片，避免在后道侧墙工艺中形成微粒缺陷，减小了由于微粒缺陷而对源、漏区的形成造成的影响，同时也避免了由于这种微粒而造成的对后续接触刻蚀的影响以及微粒对半导体器件电学性能的影响，最终提高了良率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，具体涉及一种减少侧墙隔离工艺中的微粒缺陷的方法。
背景技术
在半导体器件的制造工艺中，缺陷是影响良率的重要因素，尤其是出现在线条及其间隔区域的缺陷。有些缺陷是由微粒引起的，遗留在晶圆表面的微粒有可能成为各电极之间短路或成为使上层材料无法覆盖的凸起物，从而影响后续的注入，或者使后续图案化中的图形异常，甚至会使半导体器件损坏。随着半导体器件特征尺寸的减小，微粒缺陷的控制更是成为半导体器件制造工艺研究的重要内容之一。
图1A至图1C为现有技术中在半导体晶圆上形成栅极以及源区和漏区的工艺流程图，如图所示，在衬底1上生长栅氧化层2和多晶硅栅3之后进行光刻、刻蚀以形成栅极(图1A)，之后去除残留的光刻胶，并将图案化的晶圆浸入酸槽中，去除用于在去除残留的光刻胶时保护栅极不被损伤的聚合物保护膜；接着在栅3的侧面形成9至11nm厚的侧墙间隔层4(图1B)，以隔离栅极与之后形成的源区和漏区；然后利用自对准工艺通过离子注入或其它方法形成轻掺杂漏区(LDD)5(图1C)。
虽然酸槽配备有能够过滤0.1微米左右的微粒的过滤器，但是晶圆在酸槽中去除聚合物保护膜时，小于0.1微米的微粒还是会残留在晶圆的表面和底面上。这样，后续在炉管中形成侧墙间隔层时，由于多个晶圆在炉管中是上下排列的，因此上一晶圆底面的微粒可能会在炉管的高温和气流环境中掉落到下面的晶圆表面。这种微粒的直径通常在30至50nm之间，并且由于聚合物保护膜中含有氧，这些含有氧的微粒很难被刻蚀，因此在后续形成9至11nm厚的侧墙间隔层的刻蚀过程中，很难将这种含氧的微粒刻蚀掉。因此这些微粒就会暴露在侧墙间隔层之外。在以侧墙间隔层为掩膜，利用自对准工艺进行离子注入形成LDD时，由于这种微粒的直径大于侧墙间隔层的厚度，会阻挡正常的离子注入，从而影响所形成的半导体器件的沟道宽度，以致影响其电学性能。同时，如果这种微粒是在开始形成侧墙间隔层时掉落在晶圆栅极侧面的，则在后续形成源、漏电极之后的接触刻蚀过程中，由于这种微粒无法刻蚀，因此还会影响到金属与源、漏区的接触，并且使栅极与源、漏极直接接触，严重影响所形成的半导体器件的电学性能。
发明内容
本发明提供一种减少侧墙隔离工艺中的微粒缺陷的方法，以减小由于微粒造成的对半导体器件电学性能的影响。
减少侧墙隔离工艺中的微粒缺陷的方法包括：利用酸槽去除半导体晶圆的栅极周围的聚合物保护膜；利用氢氟酸溶液清洗所述半导体晶圆的背面；和在背面清洗后的半导体晶圆上形成侧墙间隔层。该方法利用氢氟酸溶液清洗所述半导体晶圆的背面，从而去除了在前道酸槽中形成的聚合物碎片，避免在后道侧墙工艺中形成微粒缺陷。
优选地，利用氢氟酸溶液清洗半导体晶圆背面的时间为4秒至10秒，最优选是8秒，温度为室温。氢氟酸溶液的浓度为49％。利用氢氟酸溶液清洗半导体晶圆的背面是将氢氟酸溶液喷到半导体晶圆的背面。
利用酸槽去除半导体晶圆的栅极周围的聚合物保护膜是利用硫酸与双氧水的混合溶液来去除半导体晶圆的栅极周围的聚合物保护膜，或者先利用氨水与双氧水的混合溶液清洗，再利用盐酸与双氧水的混合溶液清洗所述半导体晶圆。
优选地，在背面清洗后的半导体晶圆上形成侧墙间隔层包括：利用炉管扩散生长方法生长氮化硅层，再利用光刻、刻蚀形成侧墙间隔层。
与现有技术相比，本发明所提供的技术方案，在利用酸槽去除半导体晶圆的栅极周围的聚合物保护膜之后，在半导体晶圆上形成侧墙间隔层之前，利用氢氟酸溶液清洗半导体晶圆的背面，从而去除了在前道酸槽中形成的聚合物碎片，避免在后道侧墙隔离工艺中形成微粒缺陷，减小了由于微粒缺陷而对源、漏区的形成造成的影响，同时也避免了由于这种微粒而造成的对后续接触刻蚀的影响，提高了良率。因此也避免了由于氧化物微粒对半导体器件电学性能的影响。
附图说明
图1A至图1C为现有技术中在半导体晶圆上形成栅极以及源区和漏区的工艺流程图；
图2为本发明实施例中减少侧墙隔离工艺的微粒缺陷的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。
图2所示为本发明实施例中减少侧墙隔离工艺的微粒缺陷的方法流程图，该方法包括以下步骤：
步骤201：利用酸槽去除半导体晶圆的栅极周围的聚合物保护膜。
利用酸槽可以去除微粒、氧化有机物和氧化无机物等，并且可以溶解金属离子。
本步骤中，通常使用的是SES公司的SPM酸槽，即硫酸与双氧水以3比1的比例混合的溶液，清洗温度约为120℃，清洗时间约为600秒。这种酸槽洁净度较低，但是成本低。
本步骤也可以使用DNS公司的专用于生长栅氧之前的清洗的酸槽，这种设备的洁净度较高，但是成本也较高。
或者本步骤也可以先使用氨水与双氧水的混合溶液(SC1)清洗之后，再使用盐酸与双氧水的混合溶液(SC2)清洗。
步骤202：利用氢氟酸溶液清洗半导体晶圆的背面。
例如，使用SEZ公司的晶背湿法蚀刻设备(Backside WET Etch)来清洗半导体晶圆的背面。
在利用氢氟酸溶液清洗半导体晶圆的背面时，可以将氢氟酸溶液喷洒到半导体晶圆的背面。
本步骤中，利用氢氟酸溶液清洗半导体晶圆背面的时间为4秒至10秒，优选为8秒；温度为20℃至30℃，优选为室温，即23℃。
用于清洗半导体晶圆背面所使用的氢氟酸溶液的浓度为20％至49％，优选为室温下氢氟酸的最高浓度，即49％。
步骤203：在背面清洗后的半导体晶圆上形成侧墙间隔层。
首先利用炉管扩散生长(DIFF)的方法在背面清洗后的半导体晶圆上生长氮化硅层。然后通过光刻、刻蚀、去除残留的光刻胶等工艺步骤对氮化硅层进行图案化，形成侧墙间隔层。该步骤为现有技术，在此不再赘述。
形成侧墙间隔层之后，对半导体晶圆上的微粒缺陷进行计数，例如利用明场缺陷扫描仪统计晶圆上的微粒数量。实验结果如下：
在形成侧墙间隔层之前仅使用SPM酸槽清洗半导体晶圆时，形成侧墙间隔层之后晶圆表面的微粒计数为31颗；而利用本发明的方法，在步骤201中使用SPM酸槽清洗半导体晶圆之后，在步骤202中使用氢氟酸对半导体晶圆的背面进行清洗，则形成侧墙间隔层之后半导体晶圆表面的微粒计数为9颗，使良率提高了4％。可见，利用本发明的方法显著地减少了侧墙隔离工艺中的微粒缺陷。
在仅使用DNS公司的专用于栅氧清洗的酸槽清洗半导体晶圆时，形成侧墙间隔层之后晶圆表面的微粒计数为8颗；而利用本发明的方法，在步骤202中使用DNS酸槽清洗半导体晶圆之后，在步骤202中使用氢氟酸对半导体晶圆的背面进行清洗，则形成侧墙间隔层之后半导体晶圆表面的微粒计数为3颗，使良率提高了7％。可见，利用本发明的方法显著地减少了侧墙隔离工艺中的微粒缺陷。
虽然仅使用DNS酸槽清洗半导体晶圆得到的微粒计数小于本发明中利用SPM酸槽和晶圆背面清洗得到的微粒计数，但是由于DNS酸槽是洁净度较高的设备，专用于生长栅氧之前晶圆的清洗，如果在形成侧墙间隔层之前使用该设备清洁半导体晶圆，则会显著增加半导体器件制备中的成本。但是，利用本发明的方法，即使在使用SPM酸槽的情况下，也能够将良率提高4％，达到与使用DNS酸槽相当的微粒计数，并且还节省了成本。
由以上所述可以看出，本发明所提供的技术方案，在利用酸槽去除半导体晶圆的栅极周围的聚合物保护膜之后，在半导体晶圆上形成侧墙间隔层之前，利用氢氟酸溶液清洗半导体晶圆的背面，从而去除了在前道酸槽中形成的聚合物碎片，避免在后道侧墙工艺中形成微粒缺陷，减小了由于微粒缺陷而对源、漏区的形成造成的影响，同时也避免了由于这种微粒而造成的对后续接触刻蚀的影响以及微粒对半导体器件电学性能的影响，最终提高了良率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种减少侧墙隔离工艺中的微粒缺陷的方法，该方法包括：
利用酸槽去除半导体晶圆的栅极周围的聚合物保护膜；
利用氢氟酸溶液清洗所述半导体晶圆的背面；和
在背面清洗后的半导体晶圆上形成侧墙间隔层。
2.如权利要求1所述的减少侧墙隔离工艺中的微粒缺陷的方法，其特征在于，利用氢氟酸溶液清洗半导体晶圆背面的时间为4秒至10秒。
3.如权利要求1所述的减少侧墙隔离工艺中的微粒缺陷的方法，其特征在于，利用氢氟酸溶液清洗半导体晶圆背面的时间为8秒。
4.如权利要求1所述的减少侧墙隔离工艺中的微粒缺陷的方法，其特征在于，利用氢氟酸溶液清洗半导体晶圆背面的温度为室温。
5.如权利要求1所述的减少侧墙隔离工艺中的微粒缺陷的方法，其特征在于，氢氟酸溶液的浓度为49％。
6.如权利要求1所述的减少侧墙隔离工艺中的微粒缺陷的方法，其特征在于，利用氢氟酸溶液清洗半导体晶圆的背面是将氢氟酸溶液喷到半导体晶圆的背面。
7.如权利要求1所述的减少侧墙隔离工艺中的微粒缺陷的方法，其特征在于，利用酸槽去除半导体晶圆的栅极周围的聚合物保护膜是利用硫酸与双氧水的混合溶液来去除半导体晶圆的栅极周围的聚合物保护膜。
8.如权利要求1所述的减少侧墙隔离工艺中的微粒缺陷的方法，其特征在于，利用酸槽去除半导体晶圆的栅极周围的聚合物保护膜是：先利用氨水与双氧水的混合溶液清洗，再利用盐酸与双氧水的混合溶液清洗所述半导体晶圆。
9.如权利要求1所述的减少侧墙隔离工艺中的微粒缺陷的方法，其特征在于，在背面清洗后的半导体晶圆上形成侧墙间隔层包括：利用炉管扩散生长方法生长氮化硅层，再利用光刻、刻蚀形成侧墙间隔层。
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| CN103311098A (zh) * | 2013-05-28 | 2013-09-18 | 上海华力微电子有限公司 | 一种改善晶圆背面色差的方法 |
| CN110813887A (zh) * | 2019-10-21 | 2020-02-21 | 苏州晶洲装备科技有限公司 | 一种显示面板氢氟酸清洗装置和氢氟酸清洗方法 |
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