CN105161407B - 一种防止硅表面金属污染的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种防止硅表面金属污染的方法，其主要包括在硬掩模层和硅衬底之间增加一层隔离层制备工艺，后续再依次去除硬掩模层和隔离层后进行第二硅层的生长；该方法由于在去除硬掩模层时隔离层覆盖在第一硅层的上表面，进而可以有效保护第一硅层免受H3PO4溶液中金属元素的污染；另外暴露在H3PO4溶液中的隔离层即使受到污染，在后续制程中也会被去除，进而为后续第二硅层的生长提供了良好环境，因此该技术方案可以有效的防止H3PO4对硅表面的金属污染，具有避免第二硅层异常生长、增强工艺流程的可控性、提高产品质量和良率等有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种防止硅表面金属污染的方法。
背景技术
在闪存(Flash Memory)的双层多晶硅(Poly)结构中，第一层硅衬底上表面的硬掩模(Hard Mask)通常为氮化硅(SiN)，并由H3PO4为主要成分溶液进行湿法蚀刻工艺去除后进行后续工艺。
但是，由于H3PO4中含有较多种重金属元素，当材质为氮化硅的硬掩模被完全去除时，第一层硅衬底将会完全暴露在H3PO4中，使H3PO4中的重金属元素很容易依附在第一层硅衬底的表面膜上，在后续进行对第一层硅衬底的表面进行沉积(DEP)生长第二硅层时，导致第二硅层出现异常生长(Worm Defect)缺陷。
传统的方法通常是通过在H3PO4蚀刻后加H2O2+HCl和NH4OH+H2O2或O3去除因H3PO4中的金属元素带来的硅表面的薄膜(Poly Film)污染。
虽然传统的技术可以大幅度减少H3PO4中重金属污染的问题。但是当在更先进的制程中，当沉积第二硅层使用对金属污染更为敏感的外延工艺(Epitaxy，简称EPI)时，硅层异常生长(Poly Worm Defect)还是常常爆发。
中国专利(CN103013711A)公开了一种去除晶体硅片金属离子污染的清洗液和清洗工艺，具体包括：使用HF溶液、HF+H2O2+H2O溶液或BOE+H2O2+H2O进行硅片清洗；使用去离子水清洗硅片；室温下再次使用上述清洗液清洗硅片；再次使用去离子水清洗硅片。
上述专利清洗液配方简单、成本低廉、去除金属污染效果好并且操作简单，但是硅片表面不可避免的接触金属离子，导致硅片表面仍然受到不同程度的污染。
因此，亟需一种有效的防止金属污染的方法成为本领域技术人员致力于研究的方向。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供一种防止硅表面金属污染的方法，以解决现有技术中因硅层表面受到金属元素的污染导致后续进行DEP或EPI工艺生长第二硅层，出现第二硅层异常生长的缺陷。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种防止硅表面金属污染的方法，其中，应用于存储器件的双层多晶硅堆栈结构的制备工艺中，所述方法包括：
提供一硅衬底；
于所述硅衬底的上表面按照由下至上的顺序依次制备隔离层和硬掩模层；
以所述硬掩模层为掩膜对所述硅衬底进行刻蚀工艺，以形成第一硅层；
采用湿法工艺去除所述硬掩模层后，去除所述隔离层；
于所述第一硅层之上生长第二硅层；
基于所述第一硅层和所述第二硅层制备所述双层多晶硅堆栈结构。
较佳的，上述的防止硅表面金属污染的方法，其中，通过采用化学气相沉积工艺制备所述隔离层。
较佳的，上述的防止硅表面金属污染的方法，其中，所述化学气相沉积工艺的温度为300℃～500℃。
较佳的，上述的防止硅表面金属污染的方法，其中，所述隔离层为氧化硅层或氮氧化硅层。
较佳的，上述的防止硅表面金属污染的方法，其中，所述硬掩模层的材质为氮化硅。
较佳的，上述的防止硅表面金属污染的方法，其中，所述隔离层的厚度为
较佳的，上述的防止硅表面金属污染的方法，其中，采用H3PO4、HF和SC1混合溶液的湿法工艺去除所述硬掩模层。
较佳的，上述的防止硅表面金属污染的方法，其中，所述SC1由H2O2和HCl混合组成。
较佳的，上述的防止硅表面金属污染的方法，其中，采用HF溶液和O3去除所述隔离层。
较佳的，上述的防止硅表面金属污染的方法，其中，采用外延工艺于所述第一硅层之上生长所述第二硅层。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
本发明公开了一种防止硅表面金属污染的方法，其主要包括在硬掩模层和硅衬底之间增加一层隔离层制备工艺，后续再依次去除硬掩模层和隔离层后进行第二硅层的生长；该方法由于在去除硬掩模层时隔离层覆盖在第一硅层的上表面，进而可以有效保护第一硅层免受H3PO4溶液中金属元素的污染；另外暴露在H3PO4溶液中的隔离层即使受到污染，在后续HF制程中也会被去除，为后续第二硅层的生长提供良好环境，因此该技术方案可以有效的防止H3PO4对硅表面的金属污染，具有避免第二硅层异常生长、增强工艺流程的可控性、提高产品质量和良率的有益效果。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1a～1c是传统改善硅层表面的金属污染的方法的流程示意图；
图2a～2d是本发明中防止硅表面金属污染的方法的流程示意图。
具体实施方式
本发明的核心思想是：通过改进工艺流程以减少硅表面金属污染，进一步改善采用EPI工艺形成第二硅层对异常生长的对抗能力。
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。
传统的改善硅层表面的金属污染的方法的流程具体如图1a～1c所示：首先在第一硅层11的上表面形成一层硬掩模层12，所述硬掩模层12的材质为SiN，如图1a所示。
之后，采用H3PO4溶液刻蚀去除该硬掩模层12，如图1b所示。优选的，为避免第一硅层11的表面受到H3PO4溶液中的重金属元素的污染，通常在H3PO4蚀刻后加H2O2+HCl和NH4OH+H2O2或O3去除金属元素以降低薄膜污染。
最后，在第一硅层11的上表面沉积第二硅层13，如图1c所示。若形成所述第二硅层所使用的方法为对金属污染较为敏感的外延工艺(EPI)时，仍然不可避免的导致第二硅层的异常生长，降低产品的质量和性能。
为解决传统方式中，因沉积第二硅层使用对金属污染更为敏感的外延生长工艺时，硅层异常生长常常爆发等缺陷，本发明通过改进工艺流程减少硅表面金属污染，进一步改善采用EPI工艺形成第二硅层对异常生长的对抗能力，保证产品质量。
值得注意的是，为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
具体的，如图2a～2d所示，该防止硅表面金属污染的方法主要应用于存储器件的双层多晶硅堆栈结构的制备工艺中，该方法具体包括如下步骤：
首先，提供一个硅衬底21，该硅衬底用于后续形成第一硅层以制备存储器件的双层多晶硅堆栈结构。
之后，在硅衬底21的上表面按照由下至上的顺序依次制备形成一层隔离层23和一层硬掩模层22，使得所述硬掩模层22覆盖于所述隔离层23的上表面，或者说，隔离层23用于隔离该硬掩模层22和硅衬底21，如图2a所示。
在本发明一个优选的实施例中，可通过采用化学气相沉积(Chemical VaporDeposition，简称CVD)工艺在该第一硅层的上表面沉积一层隔离层23，其中，该沉积工艺的温度控制在300℃～500℃(如350℃、400℃或450℃以及在该范围内的其它温度)。
在本方发明的实施例中，优选的，该隔离层23的厚度为(如或以及在该范围内的其它厚度)，其材质为氧化物层(如氧化硅层)或氮氧化硅层；该材质对金属元素的污染量具有低吸附能力，可显著的降低后续H3PO4溶液中重金属元素依附在隔离层表面的数量。因此本领域技术人员应当理解为该隔离层的材质仅仅为一个较佳的方案，可根据具体的工艺需求进行其他材质的选择，在不影响本发明目的前提下，均无实质性的改变。
其中，作为一个优选的方案，以上述的硬掩模层(其材质为氮化硅)为掩膜对该硅衬底进行刻蚀工艺(本实施例中还包括旋涂、光刻等步骤，在此不予赘述，另外，该实施例仅示出被隔离层覆盖的部分硅衬底结构)，以形成第一硅层211；当然本领域技术人员可根据具体的工艺需求进行部分硅衬底的刻蚀，以去除部分硅衬底形成第一硅层。
继续采用湿法刻蚀工艺(H3PO4溶液)去除硬掩模层22，如图2b所示。因H3PO4溶液含有多种的重金属元素，传统方法中，因第一硅层的上表面暴露于H3PO4溶液导致第一硅层受到金属污染。在本发明的实施例中，由于隔离层的存在，有效的防止了第一硅层暴露于H3PO4溶液中。即使完全去除硬掩模层导致隔离层暴露在H3PO4溶液中，其所吸附的金属元素的污染量也显著减少，很大程度上解决了第一硅层表面金属污染问题。
在一个可选但非限制性的实施例中，优选的，采用H3PO4、HF和SC1混合溶液的湿法工艺去除硬掩模层，其中SC1具体包括H2O2和HCl，并且两者配有一定的质量或浓度比例，以达到作用该硬掩模层的最佳效果。
然后去除隔离层23，如图2c所示。可选的，可通过采用O3和HF溶液的湿法刻蚀工艺去除该隔离层。因此即使隔离层吸附有定量的金属元素，随后在已有的HF制程中被去除，无需增加其他工艺，一定程度上保证了第一硅层表面进行外延工艺的良好环境。
最后，在第一硅层211的上表面生长一第二硅层24，使总体上形成闪存的双层poly结构，基于第一硅层和第二硅层制备所需的双层多晶硅堆栈结构，如图2d所示。
其中，通过EPI工艺形成所述第二硅层。EPI工艺形成第二硅层中对金属污染较为敏感，因第一硅层表面未受到金属污染，因此可避免第二硅层的异常生长，进一步提高了产品的性能和质量。
综上所述，本发明公开了一种防止硅表面金属污染的方法，其主要包括在硬掩模层和硅衬底之间增加一层隔离层制备工艺，后续再依次去除硬掩模层和隔离层后进行第二硅层的生长；该方法由于在去除硬掩模层时隔离层覆盖在第一硅层的上表面，进而可以有效保护第一硅层免受H3PO4溶液中金属元素的污染；另外暴露在H3PO4溶液中的隔离层即使受到污染，在后续HF制程中也会被去除，为后续第二硅层的生长提供良好环境，因此该技术方案可以有效的防止H3PO4对硅表面的金属污染，具有避免第二硅层异常生长、增强工艺流程的可控性、提高产品质量和良率的有益效果。
本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (8)
1.一种防止硅表面金属污染的方法，其特征在于，应用于存储器件的双层多晶硅堆栈结构的制备工艺中，所述方法包括：
提供一硅衬底；
于所述硅衬底的上表面按照由下至上的顺序依次制备隔离层和硬掩模层；
以所述硬掩模层为掩膜对所述硅衬底进行刻蚀工艺，以形成第一硅层；
采用湿法工艺去除所述硬掩模层后，去除所述隔离层；
于所述第一硅层之上生长第二硅层；
基于所述第一硅层和所述第二硅层制备所述双层多晶硅堆栈结构；
采用H3PO4、HF和SC1混合溶液的湿法工艺去除所述硬掩模层；
所述SC1由H2O2和HCl混合组成。
2.如权利要求1所述的防止硅表面金属污染的方法，其特征在于，通过采用化学气相沉积工艺制备所述隔离层。
3.如权利要求2所述的防止硅表面金属污染的方法，其特征在于，所述化学气相沉积工艺的温度为300℃～500℃。
4.如权利要求1所述的防止硅表面金属污染的方法，其特征在于，所述隔离层为氧化硅层或氮氧化硅层。
5.如权利要求1所述的防止硅表面金属污染的方法，其特征在于，所述硬掩模层的材质为氮化硅。
6.如权利要求1所述的防止硅表面金属污染的方法，其特征在于，所述隔离层的厚度为
7.如权利要求1所述的防止硅表面金属污染的方法，其特征在于，采用HF溶液和O3去除所述隔离层。
8.如权利要求1所述的防止硅表面金属污染的方法，其特征在于，采用外延工艺于所述第一硅层之上生长所述第二硅层。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |