CN110323115A - 半导体生产设备自清洗方法及栅极字线结构制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种半导体生产设备的自清洗方法，半导体生产设备包括一膜沉积反应腔室，自清洗方法包括：对反应腔室进行周期性快速变压处理，使压强呈第一气压及第二气压交替循环变化，使得形成于反应腔室内壁的薄膜在快速变压处理下剥落，第一气压大于第二气压，降至第二气压的抽低压过程中，剥落的薄膜颗粒随抽低压气流自反应腔室内排出，通过上述方案，本发明采用周期性快速变压处理，使反应腔室中加入低压循环，使内壁的微粒薄膜剥落，同时进行微波装置反复开关，将吸附在反应腔室内壁上未完全反应的气体及副产物解离，避免生成异质薄膜而产生多余微尘，通过重复抽低压及清洗气体将剥落的微粒带走，提高产品的良率，降低机台维护周期及降低生产成本。

Description

半导体生产设备自清洗方法及栅极字线结构制备方法

技术领域

本发明属于半导体制造技术领域，特别是涉及一种半导体生产设备的自清洗方法、半导体工艺方法以及基于其的埋入式栅极字线结构制备方法。

背景技术

在现有的半导体的生产制造工艺中，微尘粉粒(particle)已成为影响产品良率的重要因素。在现有的生产制造工艺中(如氮氧化硅沉积工艺)，随着处理批次的增加，使得反应腔室内壁上沉积的薄膜厚度会随之增加，而随着薄膜厚度的增加，薄膜的应力逐渐增加，沉积在所述反应腔室内壁上的薄膜会随着应力的增加而剥落，这些剥落微尘粉粒若掉落在芯片的表面，会在芯片的表面形成缺陷，进而影响后续元件导致失效，从而影响产品的良率。

然而，目前一般透过周期性的维护去除反应腔室内的氮氧化硅薄膜，这样，机台维护周期长及生产成本较高，常态的维护清理导致成本增加以及生产率下降。

因此，如何提供一种半导体生产设备自清洗方法及基于其的半导体工艺方法及埋入式栅极字线结构制备方法，以解决现有技术中所存在的上述问题实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种半导体生产设备自清洗方法及基于其的半导体工艺方法及埋入式栅极字线结构制备方法，用于解决现有技术中反应腔室内壁上薄膜剥落所导致的缺陷等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种半导体生产设备的自清洗方法，所述半导体生产设备包括一膜沉积反应腔室，所述自清洗方法包括步骤：

对所述反应腔室进行快速变压处理，使所述反应腔室内的压强呈第一气压及第二气压交替循环变化，以使得形成于所述反应腔室内壁的微粒薄膜在所述周期性快速变压处理所产生的外力的作用下剥落；

其中，所述第一气压大于所述第二气压，将所述反应腔室内的压强降至所述第二气压的抽低压过程中，剥落的薄膜颗粒随所述抽低压过程的气流自所述反应腔室内排出。

作为本发明的一种优选方案，所述半导体生产设备还包括一微波发生装置，所述自清洗方法还包括周期性进行所述微波发生装置反复开关的步骤，所述微波发生装置产生的微波解离吸附在所述反应腔室内壁的未沉积成所述微粒薄膜的气体。

作为本发明的一种优选方案，所述微波发生装置开启时的微波功率介于1200w～2500w之间。

作为本发明的一种优选方案，单一所述快速变压的周期包括升至所述第一气压一次及降至所述第二气压一次，单一所述微波发生装置开关的周期包括所述微波发生装置开启一次及所述微波发生装置关闭一次，其中，单一所述快速变压周期中处于所述第二气压状态与单一所述微波发生装置开关周期中处于所述微波发生装置开启状态的交叠时间介于10s～70s之间。

作为本发明的一种优选方案，单一所述快速变压周期与单一所述微波发生装置开关周期所需的时间相同，二者构成一清洗循环周期，且每一所述清洗循环周期中，所述反应腔室升至所述第一气压的时刻早于所述微波发生装置开启的时刻，所述反应腔室中所述第一气压状态结束的时刻晚于所述微波发生装置关闭的时刻。

作为本发明的一种优选方案，对所述半导体生产设备进行清洗的过程中，重复所述清洗循环周期的次数介于2次～7次之间。

作为本发明的一种优选方案，单一所述微波发生装置开关周期内，首先停留一缓冲时间，然后开启所述微波发生装置并保持一微波开启时间，最后关闭所述微波发生装置并保持一微波关闭时间。

作为本发明的一种优选方案，所述缓冲时间介于5s～35s之间，所述微波开启时间介于20s～140s之间，所述微波关闭时间介于10s～70s之间；对所述半导体生产设备进行清洗的过程中，重复所述微波发生装置开关周期至少两次。

作为本发明的一种优选方案，单一所述快速变压周期内，首先将所述反应腔室中的压强自制程气压升至所述第一气压并保持一高压时间，再将所述反应腔室中的压强自所述第一气压降至所述第二气压并保持一低压时间。

作为本发明的一种优选方案，所述快速变压周期中所述第二气压的大小与所述反应腔室中的所述制程气压的大小相等。

作为本发明的一种优选方案，所述第一气压介于1torr～5torr之间，所述高压时间介于15s～105s之间，所述第二气压介于0.07torr～0.5torr之间，所述低压时间介于20s～140s之间；对所述半导体生产设备进行清洗的过程中，重复所述快速变压周期至少两次。

作为本发明的一种优选方案，所述自清洗方法还包括通过清洗气体将剥落的所述薄膜颗粒带出所述反应腔室的步骤。

本发明还提供一种半导体工艺方法，所述半导体工艺方法包括如下步骤：

1)于一半导体生产设备的反应腔室中进行预设批次的产品制程工艺；

2)完成所述预设批次的制程工艺后，采用如上述任一方案所述的自清洗方法对所述反应腔室进行清洗；

3)清洗完毕后，进行下一所述预设批次的所述产品制程工艺。

作为本发明的一种优选方案，步骤3)之还包括步骤：重复步骤2)及步骤3)至少一次。

作为本发明的一种优选方案，步骤1)中，所述产品制程工艺包括氮氧化硅层沉积工艺，所述反应腔室包括石英板内壁腔室。

作为本发明的一种优选方案，步骤1)中，所述预设批次包括1至20批次中任意一者。

本发明还提供一种埋入式栅极字线结构的制备方法，包括如下步骤：

提供一形成有若干个间隔排布的沟槽结构的半导体衬底，并于所述沟槽结构的底部及侧壁形成一介质层；

提供一具有反应腔室的氮氧化硅沉积设备，并采用如上述任一方案所述的自清洗方法对所述反应腔室进行清洗；

在所述反应腔室内于所述介质层的表面沉积一氮氧化硅层，于所述氮氧化硅层的表面沉积一字线表面层，并于所述沟槽结构内填充字线实体层；以及

刻蚀在所述半导体衬底上及在所述沟槽结构的上部的所述字线实体层、所述字线表面层、所述氮氧化硅层以及所述介质层，以得到埋入式栅极字线结构。

作为本发明的一种优选方案，所述介质层的厚度介于2nm～6nm之间，所述氮氧化硅层的厚度介于1nm～2nm之间，所述字线表面层的厚度介于1nm～10nm之间，所述字线实体层的厚度介于15nm～25nm之间；刻蚀后的所述字线实体层、所述字线表面层、所述氮氧化硅层以及所述介质层皆具有在所述沟槽结构内的上表面，所述上表面至所述半导体衬底表面之间的间距介于55nm～75nm之间。

作为本发明的一种优选方案，刻蚀后的所述字线实体层、所述字线表面层、所述氮氧化硅层以及所述介质层的所述上表面位于同一水平面上。

如上所述，本发明的半导体生产设备自清洗方法及基于其的半导体工艺方法及埋入式栅极字线结构制备方法，具有以下有益效果：

本发明的半导体生产设备自清洗方法中，采用周期性快速变压处理的方式，使反应腔室中加入低压循环，从而使反应腔室内壁的微粒薄膜剥落，另外，进一步在清洗过程中同时进行微波装置的反复开关，将吸附在反应腔室内壁上未完全反应的气体及副产物解离，避免生成微粒薄膜、异质薄膜等而产生多余微尘，同时，通过重复抽低压以及清洗气体将剥落下来的微粒带走，可以有效降低微粒粉尘的产生，藉由此提高了产品的良率，降低了机台维护周期及降低生产成本。

附图说明

图1显示为本发明半导体生产设备的反应腔室中形成薄膜的示意图。

图2显示为本发明半导体生产设备自清洗方法中薄膜剥落的示意图。

图3显示为本发明半导体生产设备自清洗方法中薄膜颗粒被排除反应腔室的示意图。

图4显示为本发明半导体生产设备自清洗方法反应腔室压强及微波发生装置变化示意图。

图5显示为现有技术中半导体生产设备的微粒SPC特性图谱。

图6显示为本发明半导体生产设备自清洗方法清洗后的微粒SPC特性图谱。

图7显示为本发明半导体工艺方法的流程图。

图8显示为现有技术制备埋入式栅极字线结构提供半导体衬底的结构示意图。

图9显示为现有技术制备埋入式栅极字线结构形成介质层的结构示意图。

图10显示为现有技术制备埋入式栅极字线结构形成氮氧化硅层落入薄膜颗粒的示意图。

图11显示为现有技术制备埋入式栅极字线结构存在薄膜颗粒时形成字线表面层示意图。

图12显示为现有技术制备埋入式栅极字线结构存在薄膜颗粒时形成字线实体层示意图。

图13显示为现有技术刻蚀后形成具有缺陷的埋入式栅极字线结构示意图。

图14显示为本发明制备埋入式栅极字线结构形成氮氧化硅层的示意图。

图15显示为本发明制备埋入式栅极字线结构形成字线表面层的示意图。

图16显示为本发明制备埋入式栅极字线结构形成字线实体层的示意图。

图17显示为本发明刻蚀后形成完整的埋入式栅极字线结构示意图。

元件标号说明

100 反应腔室

101 待处理半导体结构

102 薄膜

103 薄膜颗粒

200 清洗循环周期

300 半导体衬底

301 沟槽结构

302 介质层

303 氮氧化硅层

304 薄膜颗粒

305 字线表面层

306 字线表面层缺陷

307 字线实体层

308 字线实体层表面缺陷

309 字线实体层内部缺陷

400 字线表面层

401 字线实体层

S1～S3 步骤1)～步骤3)

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图17。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。

实施例一：

如图1～6所示，本发明提供一种半导体生产设备的自清洗方法，所述半导体生产设备包括一膜沉积反应腔室100，所述自清洗方法包括步骤：

对所述反应腔室100进行快速变压处理，使所述反应腔室100内的压强呈第一气压及第二气压交替循环变化，以使得形成于所述反应腔室100内壁的微粒薄膜102在所述周期性快速变压处理所产生的外力的作用下剥落；

其中，所述第一气压大于所述第二气压，在将所述反应腔室内100的压强降至所述第二气压的抽低压过程中，剥落的薄膜颗粒103随所述抽低压过程的气流自所述反应腔室内排出。

具体的，本发明提供一种半导体生产设备的自清洗方法，特别是对半导体设备的反应腔室进行清洗，进一步优选是在所述半导体生产设备所进行的半导体结构制程工艺批次之间对反应腔室进行清洗，进而防止半导体结构在本次所述半导体设备中形成的缺陷，影响所述半导体结构的后续制程工艺，例如，反应腔室可以是任意具有石英板内壁的反应腔室，对图中的待处理半导体结构101进行制程。本发明中，对所述反应腔室100内进行周期性快速变压处理，其中，快速变压处理是指以极快的速度对所述反应腔室100进行升压和降压，如在一秒之内实现电压的变化，本示例中，控制所述反应腔室100内的压强以第一气压大小和第二气压大小循环变化，即当反应腔室中的压强处于第一气压时，在如一秒之内调整所述反应腔室内的压强为第二气压，其中，第一气压与第二气压数值大小不同，第一气压大于第二气压，依此，实现所述反应腔室100内的压强的周期性震荡，进而产生周期性的外力作用。

需要说明的是，所述反应腔室内的压强的反复快速降压变化，对所述反应腔室内壁会产生周期性的作用外力，从而使得原来制程沉积在反应腔室100内壁上的微粒薄膜102，如多次进行氮氧化硅沉积工艺形成的氮氧化硅等薄膜，如图1所示，在该周期性震荡外力的作用下而剥落，最终使得反应腔室内壁薄膜剥落下来，得以清理，另外，如图2所示，对所述反应腔室进行降压的方式可以是通过泵体进行抽低压，抽低压过程的气流也会将微粒薄膜剥落下来形成的薄膜颗粒、微尘被带走，从而净化反应腔室，如图3所示。

作为示例，所述自清洗方法还包括通过清洗气体将剥落的所述薄膜颗粒103带出所述反应腔室的步骤。

具体的，除了通过抽低压过程中的气流将剥落的所述薄膜颗粒带出所述反应腔室外，还可以通过清洗气体将剥落的所述薄膜颗粒带走，所述清洗气体可以是氮气，当然，还可以是本领域普通技术人员熟知的任意清洗气体，另外，所述清洗气体可以是在半导体制程的于相邻批次之间单独通入的清洗气体，还可以是现有的常规对设备清洗的工艺过程中的清洗气体。

作为示例，所述半导体生产设备还包括一微波发生装置(图中未示出)，所述自清洗方法还包括周期性进行所述微波发生装置反复开关的步骤，所述微波发生装置产生的微波解离吸附在所述反应腔室内壁的未沉积成所述微粒薄膜的气体，这里的气体包括任意为沉积成薄膜的颗粒，如反应腔室中未完全反应的制程气体及反应所产生的副产物。

作为示例，所述微波发生装置开启时的微波功率介于1200w～2500w之间。

具体的，在本示例中，还包括在清洗的过程中周期性的开启及关闭微波发生装置，从而在微波的作用下，停留在所述反应腔室内壁附近的未反应的气体(如氮氧化硅沉积工艺的氮气、氧气等)、未沉积形成薄膜的气体(如氮氧化硅沉积工艺的氮氧化硅)以及反应完成后生成的副产物(如氮氧化硅沉积工艺的氧化硅、氮化硅等)等被解离，从而防止未沉积的气体进一步在反应腔室的内壁上进行沉积，即防止了微粒薄膜的形成，减缓了微粒薄膜厚度增加的速率，也防止了异质薄膜形成，防止导致更多异质多余微尘的形成，从而使得已经形成的微粒薄膜单一，容易在外力作用下剥落。其中，所述微波发生装置的微波介质包括微波离子，另外，所述微波发生装置优选是半导体生产设备上现有的微波发生装置，如可以是用于在氮氧化硅结构层制备中进行氮气解离的微波发生装置，从而可以不必再对所述半导体生产设备进行改进，即可达到防止微粒粉尘生成的效果，当然，也可以是额外在原有半导体设备上添加的微波发生装置。

作为示例，单一所述快速变压的周期包括升至所述第一气压一次及降至所述第二气压一次，单一所述微波发生装置开关的周期包括所述微波发生装置开启一次及所述微波发生装置关闭一次，其中，单一所述快速变压周期中处于所述第二气压状态与单一所述微波发生装置开关周期中处于所述微波发生装置开启状态的交叠时间介于10s～70s之间。

具体的，对于所述周期性快速变压处理而言，单一的周期内，包括以极快的速度升至所述第一气压一次，可以是自制程气压升至，也可以是自所述第二气压升至，还包括以极快的速度降至第二气压一次，优选自所述第二气压降至第二气压，同时在所述第一气压状态下保持一合适的时间，在所述第二气压状态下保持一合适的时间，以此进行周期性循环；对于所述微波发生装置的开关周期而言，是指交替性的打开以及关闭所述微波发生装置的过程。

其中，在所述半导体生产设备进行清洗的过程中，优选周期性地同时进行上述两个处理过程，在上述两个单一的处理过程中，二者的单一周期阶段内具有重叠的时间，重叠的时间间隔当中，处于所述第二气压的低压阶段与处于微波发生装置开启状态的交叠时间介于10s～70s之间，优选20s～60s，本示例中选择为45s，从而可以保证对反应腔室的清洗以及处理达到较佳的清洗效果，同时，缩短清洗周期、提高生产效率。

作为示例，单一所述快速变压周期与单一所述微波发生装置开关周期所需的时间相同，二者构成一清洗循环周期，且每一所述清洗循环周期中，所述反应腔室升至所述第一气压的时刻早于所述微波发生装置开启的时刻，所述反应腔室中所述第一气压状态结束的时刻晚于所述微波发生装置关闭的时刻。

作为示例，对所述半导体生产设备进行清洗的过程中，重复所述清洗循环周期的次数介于2次～7次之间。

具体的，本示例提供一种周期循环清洗方式，如图4所示，单一所述快速变压周期与单一所述微波发生装置开关周期所经历的时间相同，且二者的单一周期同时开始同时结束，二者共同作用构成一个半导体生产设备的清洗循环周期200，进一步优选地，所述第一气压升至的时刻t1早于微波发生装置开启的时间t2，所述微波发生装置开启的时刻t2早于所述反应腔室降压至所述第二气压的时刻t3，从而有利于整个反应腔室在清洁过程当中的稳定性；所述微波发生装置关闭的时刻t4早于第二气压结束的时刻，从而可以保证微波发生装置的作用过程当中有足够的低压环境，既保证内壁薄膜的清除，也保证未沉积形成薄膜的气体的解离。

另外，对所述半导体生产设备进行一次清洗，优选重复所述清洗循环周期200的次数为2～7次，从而在保证有效清除掉微粒薄膜的同时缩短产品的生产周期，提高效率。

作为示例，单一所述微波发生装置开关周期内，首先停留一缓冲时间，然后开启所述微波发生装置并保持一微波开启时间，最后关闭所述微波发生装置并保持一微波关闭时间。

作为示例，所述缓冲时间介于5s～35s之间，所述微波开启时间介于20s～140s之间，所述微波关闭时间介于10s～70s之间；对所述半导体生产设备进行清洗的过程中，重复所述微波发生装置开关周期至少两次。

作为示例，单一所述快速变压周期内，首先将所述反应腔室中的压强自制程气压升至所述第一气压并保持一高压时间，再将所述反应腔室中的压强自所述第一气压降至所述第二气压并保持一低压时间。

作为示例，所述第一气压介于1torr～5torr之间，所述高压时间介于15s～105s之间，所述第二气压介于0.07torr～0.5torr之间，所述低压时间介于20s～140s之间；对所述半导体生产设备进行清洗的过程中，重复所述快速变压周期至少两次。

具体的，本示例提供一种优选的微波发生装置的开关周期的具体时间分配，如图4所示，在循环周期开始后，先保证所述微波发生装置处于关闭状态，此时，等待快速变压周期的升压，当升压升至第一气压稳定后，开启所述微波发生装置，优选地，在升至第一气压的第一气压保持时间(高压时间)的三分之一时间处开启所述微波发生装置，以保证反应腔室内的稳定相，所述缓冲时间优选10～15s，然后，保持一微波开启时间，优选，所述微波开启时间覆盖后续降至第二气压的保持时间(低压时间)的二分之一，保证机台工作能力及清洗效果，所述微波开启时间优选30～100s，最后关闭微波发生装置，直至周期结束。

另外，所述高压时间优选为20～80s，所述低压时间优选30～100s，进一步，优选地，所述微波发生装置关闭(t4时刻)后，还保持所述第二气压大小的低压阶段，此阶段的低压阶段优选占整个所述低压时间的二分之一，以保证有效将剥落的薄膜颗粒清除以及下一清洗周期的过渡，其中，所述高压时间、所述低压时间、所述高压阶段以及所述低压阶段等中的“高压”和“低压”是相对于反应腔室中压强的第一气压及第二气压大小而言。

作为示例，所述快速变压周期中，所述第二气压的大小与所述反应腔室中的所述制程气压的大小相等。

优选地，在所述半导体生产设备进行半导体制程的批次之间采用所述自清洗方法进行处理，选择所述第一气压大于进行制程工艺的制程气压，即在制程工艺结束后，先将制程气压升至第一气压，进一步优选第二气压等于所述制程气压，即再将第一气压降至制程气压，从而使得反应腔室中的压强以第一气压以及制程气压大小进行循环，在保证有效剥落微粒薄膜的同时，缩小了对反应腔室所降压降至的最低气压，保证了设备的承载能力，同时，有利于与下一批次处理的制程工艺衔接，保证工艺稳定性。

需要进一步说明的是，为了更好地说明本发明的效果，如图5及图6所述，分别显示了现有技术与本发明的RPN氮氧化硅颗粒SPC特性，图5和图6分别显示出现有技术与经过本发明的方法清洗后，在某一参考值(如上管制线)以上的颗粒数目，可以明显看出，本发明对设备进行清洗之后，上管制线以上的颗粒数目大幅减小，设备中的微尘得到明显改善，从而可以提高产品的良率，降低机台维护周期及降低生产成本。

实施例二：

如图7所示，本实施例二提供一种半导体工艺方法，所述半导体工艺方法包括如下步骤：

1)于一半导体生产设备的反应腔室中进行预设批次的产品制程工艺；

2)完成所述预设批次的制程工艺后，采用如实施例一种任意一项所述的自清洗方法对所述反应腔室进行清洗；

3)清洗完毕后，进行下一所述预设批次的所述产品制程工艺。

作为示例，步骤3)之后还包括步骤：重复步骤2)及步骤3)至少一次。

具体的，本示例提供了一种半导体工艺方法，对于某一半导体生产设备而言，在特定数量的批次(所述预设批次)与与其相邻的下一批次之间对所述半导体生产设备进行清洗，以去除之前特定数量的制程工艺对半导体生产设备造成的污染，防止半导体生产设备反应腔室内壁由于特定数量工艺而形成微粒薄膜剥落对后续制程工艺的影响。

另外，本示例还包括至少一次重复步骤2)～3)的过程，即在半导体生产设备的工艺制程中，每隔特定数量批次制程工艺就对所述半导体生产设备清洗一次，进行上述重复处理，从而保证该机台设备运行的稳定性，提高产品的良率，降低机台的维护周期以及降低生产成本。其中，本工艺方法中所述的产品制程工艺是所要清洗的半导体设备所可以进行的产品制程工艺，可以是前后批次相同的工艺，还可以是在同一半导体设备中进行的不同制程工艺，当然，对于同一制程工艺的设备，可以更有效的防止微粒的产生。

作为示例，步骤1)中，所述产品制程工艺包括氮氧化硅层沉积工艺，所述反应腔室包括石英板内壁腔室。

作为示例，步骤1)中，所述预设批次包括1批次至20批次中的任意一者。

具体的，在所述半导体生产设备中进行的制程工艺如可以是氮氧化硅层的沉积工艺，当然，也可以是其他的半导体结构的沉积工艺，例如，当该制程工艺是氮氧化硅沉积工艺时，可以防止氮氧化硅层沉积完成后对后续的字线结构的制备。另外，所述特定数量的批次(所述预设批次)的数量可以优选是1～20批次中的任意一者，即可以是每隔1批次或者5批次或者10批次或者20批次的制程工艺之后就对半导体生产设备的腔室进行清洗。

如图8～9及图14～17所示，本实施例二还提供一种埋入式栅极字线结构的制备方法，包括如下步骤：

提供一形成有若干个间隔排布的沟槽结构301的半导体衬底300，并于所述沟槽结构301的底部以及侧壁形成一介质层302；

提供一具有反应腔室的氮氧化硅沉积设备，并采用如实施例一所述的任一自清洗方法对所述反应腔室进行清洗；

在所述反应腔室内于所述介质层的表面沉积一氮氧化硅层303，于所述氮氧化硅层的表面沉积一字线表面层400，并于所述沟槽结构301填充字线实体层401；

刻蚀在所述半导体衬底300上及在所述沟槽结构301的上部的所述字线实体层401、所述字线表面层400、所述氮氧化硅层303以及所述介质层302，以得到埋入式栅极字线结构。

需要说明的，本示例提供了一种半导体领域的埋入式栅极字线结构的制备方法，其中，上述步骤中对沉积氮氧化硅层的氮氧化硅沉积设备采用实施例一所述的方法进行清洗的步骤可以是在本实施例结构沉积氮氧化硅层303之前进行清洗，也可以是在所述氮氧化硅沉积设备进行其他批次的氮氧化硅沉积的时候已经进行过清洗，以保证在本次埋入式栅极字线结构制备氮氧化硅层时不会导致氮氧化硅沉积设备的反应腔室内壁上进一步加厚形成的氮氧化硅薄膜，而导致该氮氧化硅薄膜脱落即可，也就是不会导致有氮氧化硅薄膜剥落形成的薄膜颗粒掉落到本示例的半导体结构中，从而保证后续的字线表面层的制备、字线实体层的制备以及后续刻蚀形成埋入式栅极字线结构的工艺中，不会因上述剥落的薄膜颗粒而受到影响。另外，进行所述氮氧化硅结构层的沉积的过程中，可以是向已沉积有介质层(包括氧化硅层)的结构上，通入氮气作为气体源，通入的氮气被解离后，如可以采用微波发生装置进行解离，氮离子与二氧化硅反应最终形成一层氮氧化硅结构层。

作为示例，所述介质层302的厚度介于2nm～6nm之间，所述氮氧化硅层303的厚度介于1nm～2nm之间，所述字线表面层400的厚度介于1nm～10nm之间，所述字线实体层401的厚度介于15nm～25nm之间；刻蚀后的所述字线实体层、所述字线表面层、所述氮氧化硅层以及所述介质层皆具有在所述沟槽结构内的上表面，所述上表面至所述半导体衬底300表面之间的间距d介于55nm～75nm之间。

作为示例，刻蚀后的所述字线实体层、所述字线表面层、所述氮氧化硅层以及所述介质层的上表面位于同一水平面上。

具体的，经过该示例的方法所制备得到的栅极字线结构，所述介质层302的厚度优选介于3nm～5nm之间，所述氮氧化硅层303的厚度优选介于1.2nm～1.8nm之间，所述字线表面层400的厚度优选介于3nm～6nm之间，所述字线实体层401的厚度优选介于18nm～22nm之间，另外，刻蚀后的所述字线实体层具有一在所述沟槽结构301内的上表面，该上表面至所述半导体衬底300表面之间的距离介于55nm～75nm，优选为介于60nm～70nm之间；同样的，所述字线表面层、所述氮氧化硅层以及所述介质层皆具有这样的在所述沟槽结构301内的上表面，各个所述上表面至所述半导体衬底300表面之间的间距均介于55nm～75nm之间，同样，均优选介于60nm～70nm之间，进一步，在一较佳实施例中，刻蚀后的所述字线实体层、所述字线表面层、所述氮氧化硅层以及所述介质层的所述上表面至所述半导体衬底300表面的间距相等，即各所述上表面位于同一水平面上，从而可以有利于保证器件的稳定性以及有利于简化器件制备。

另外，如图8～13所示，还提供一种埋入式栅极字线结构制备的对比例，即采用现有技术中不对氮氧化硅层制备工艺的设备进行清洗，如图10所示，在氮氧化硅层303的沉积过程中，会有薄膜颗粒304自反应腔室内壁剥落下来，形成薄膜微粒掉在芯片上，进而在埋入式栅极字线结构后续的制备中，影响器件结构制备，如图11中，由于薄膜颗粒304的存在，使得沉积形成的字线表面层305中存在一字线表面层缺陷306，同时，如图12所示，导致在字线实体层的填充中，形成字线实体层表面缺陷308，并阻碍字线实体层在沟槽结构301中的填充，形成字线实体层内部缺陷309，并最终刻蚀之后，导致部分字线实体层内部缺陷309保留在栅极字线结构当中，影响器件性能，甚至导致器件结构失效。

综上所述，本发明一种半导体生产设备的自清洗方法，所述半导体生产设备包括一膜沉积反应腔室，所述自清洗方法包括如下步骤：对所述反应腔室进行周期性快速变压处理，使所述反应腔室内的压强呈第一气压及第二气压交替循环变化，以使得形成于所述反应腔室内壁的薄膜在所述周期性快速变压处理所产生的外力的作用下剥落；其中，所述第一气压大于所述第二气压，在所述反应腔室内的压强降至所述第二气压的抽低压过程中，剥落的薄膜微粒随所述抽低压过程的气流自所述反应腔室内排出，通过上述技术方案，本发明的半导体生产设备自清洗方法中，采用周期性快速变压处理的方式，使反应腔室中加入低压循环，从而使反应腔室内壁的微粒薄膜剥落，另外，进一步在清洗过程中同时进行微波装置的反复开关，将吸附在反应腔室内壁上未完全反应的气体及副产物解离，避免生成异质薄膜而产生多余微尘，同时，通过重复抽低压以及清洗气体将剥落的微粒带走，可以有效降低微粒粉尘的产生，藉由此提高产品的良率，降低机台维护周期及降低生产成本。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (19)

1.一种半导体生产设备的自清洗方法，所述半导体生产设备包括一膜沉积反应腔室，其特征在于，所述自清洗方法包括步骤：

对所述反应腔室进行快速变压处理，使所述反应腔室内的压强呈第一气压及第二气压交替循环变化，以使得形成于所述反应腔室内壁的微粒薄膜在所述周期性快速变压处理所产生的外力的作用下剥落；

其中，所述第一气压大于所述第二气压，在所述反应腔室内的压强降至所述第二气压的抽低压过程中，剥落的薄膜颗粒随所述抽低压过程的气流自所述反应腔室内排出。

2.根据权利要求1所述的半导体生产设备的自清洗方法，其特征在于，所述半导体生产设备还包括一微波发生装置，所述自清洗方法还包括周期性进行所述微波发生装置反复开关的步骤，所述微波发生装置产生的微波解离吸附在所述反应腔室内壁未沉积成所述微粒薄膜的气体。

3.根据权利要求2所述的半导体生产设备的自清洗方法，其特征在于，所述微波发生装置开启时的微波功率介于1200w～2500w之间。

4.根据权利要求2所述的半导体生产设备的自清洗方法，其特征在于，单一所述快速变压的周期包括升至所述第一气压一次及降至所述第二气压一次，单一所述微波发生装置开关的周期包括所述微波发生装置开启一次及所述微波发生装置关闭一次，其中，单一所述快速变压周期中处于所述第二气压状态与单一所述微波发生装置开关周期中处于所述微波发生装置开启状态的交叠时间介于10s～70s之间。

5.根据权利要求4所述的半导体生产设备的自清洗方法，其特征在于，单一所述快速变压周期与单一所述微波发生装置开关周期所需的时间相同，二者构成一清洗循环周期，且每一所述清洗循环周期中，所述反应腔室升至所述第一气压的时刻早于所述微波发生装置开启的时刻，所述反应腔室中所述第一气压状态结束的时刻晚于所述微波发生装置关闭的时刻。

6.根据权利要求5所述的半导体生产设备的自清洗方法，其特征在于，对所述半导体生产设备进行清洗的过程中，重复所述清洗循环周期的次数介于2次～7次之间。

7.根据权利要求5所述的半导体生产设备的自清洗方法，其特征在于，单一所述微波发生装置开关周期内，首先停留一缓冲时间，然后开启所述微波发生装置并保持一微波开启时间，最后关闭所述微波发生装置并保持一微波关闭时间。

8.根据权利要求7所述的半导体生产设备的自清洗方法，其特征在于，所述缓冲时间介于5s～35s之间，所述微波开启时间介于20s～140s之间，所述微波关闭时间介于10s～70s之间；对所述半导体生产设备进行清洗的过程中，重复所述微波发生装置开关周期至少两次。

9.根据权利要求5所述的半导体生产设备的自清洗方法，其特征在于，单一所述快速变压周期内，首先将所述反应腔室中的压强自制程气压升至所述第一气压并保持一高压时间，再将所述反应腔室中的压强自所述第一气压降至所述第二气压并保持一低压时间。

10.根据权利要求9所述的半导体生产设备的自清洗方法，其特征在于，所述快速变压周期中，所述第二气压的大小与所述反应腔室中的所述制程气压的大小相等。

11.根据权利要求9所述的半导体生产设备的自清洗方法，其特征在于，所述第一气压介于1torr～5torr之间，所述高压时间介于15s～105s之间，所述第二气压介于0.07torr～0.5torr之间，所述低压时间介于20s～140s之间；对所述半导体生产设备进行清洗的过程中，重复所述快速变压周期至少两次。

12.根据权利要求1～11中任意一项所述的半导体生产设备的自清洗方法，其特征在于，所述自清洗方法还包括通过清洗气体将剥落的所述薄膜颗粒带出所述反应腔室的步骤。

13.一种半导体工艺方法，其特征在于，所述半导体工艺方法包括如下步骤：

1)于一半导体生产设备的反应腔室中进行预设批次的产品制程工艺；

2)完成所述预设批次的制程工艺后，采用如权利要求1所述的自清洗方法对所述反应腔室进行清洗；

3)清洗完毕后，进行下一所述预设批次的所述产品制程工艺。

14.根据权利要求13所述的半导体工艺方法，其特征在于，步骤3)之后还包括步骤：重复步骤2)及步骤3)至少一次。

15.根据权利要求13所述的半导体工艺方法，其特征在于，步骤1)中，所述产品制程工艺包括氮氧化硅层沉积工艺，所述反应腔室包括石英板内壁腔室。

16.根据权利要求13～15中任意一项所述的半导体工艺方法，其特征在于，步骤1)中，所述预设批次包括1批次至20批次中的任意一者。

17.一种埋入式栅极字线结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供一形成有若干个间隔排布的沟槽结构的半导体衬底，并于所述沟槽结构的底部及侧壁形成一介质层；

提供一具有反应腔室的氮氧化硅沉积设备，并采用如权利要求1所述的自清洗方法对所述反应腔室进行清洗；

在所述反应腔室内于所述介质层的表面沉积一氮氧化硅层，于所述氮氧化硅层的表面沉积一字线表面层，并于所述沟槽结构内填充字线实体层；以及

刻蚀在所述半导体衬底上及在所述沟槽结构的上部的所述字线实体层、所述字线表面层、所述氮氧化硅层以及所述介质层，以得到埋入式栅极字线结构。

18.根据权利要求17所述的埋入式栅极字线结构的制备方法，其特征在于，所述介质层的厚度介于2nm～6nm之间，所述氮氧化硅层的厚度介于1nm～2nm之间，所述字线表面层的厚度介于1nm～10nm之间，所述字线实体层的厚度介于15nm～25nm之间；刻蚀后的所述字线实体层、所述字线表面层、所述氮氧化硅层以及所述介质层皆具有在所述沟槽结构内的上表面，所述上表面至所述半导体衬底表面之间的间距介于55nm～75nm之间。

19.根据权利要求18所述的埋入式栅极字线结构的制备方法，其特征在于，刻蚀后的所述字线实体层、所述字线表面层、所述氮氧化硅层以及所述介质层的所述上表面位于同一水平面上。