TW408404B - Method of avoiding the cluster defect of the hemi-spherical grain (HSG) - Google Patents
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Description
40840,4 五、發明說明（1) 5 -1發明領域： 本發明係有關於一種防治半球形晶粒 (Hemi-Spherical Grain，HSG)之塵粒缺陷（cluster d e f e c t )的方法’特別是有關於一種以熱處理來防治在清 潔半球形晶粒時所產生之塵粒缺陷的方法。 -2發明背景 半球形 半球形晶粒 電極上以增 在大多 片上形成後 會進行隨後 用來增加電 介電質層前 序是用來清 球形晶粒上 缺陷：會有 半球形晶粒 後製程的良 機制仍然是 晶粒已 最有名 加電極 數的半 ，帶有 的製程 容器之 都會先 除所有 的雜質 塵粒出 部份的 廣泛地被應 的應用是將 的淨表面積 球形晶粒應 半球形晶粒 如ϊ几積電介 電極板的淨 用在現行的 半球形晶粒 半導體製程中， 形成在電容器之 率因而 一個未 進行一清潔 位於晶片上 。.無論如何 現在半球形 表面會被這 變壞。附帶 解決的問題 用中，當半 的晶片會先 質層。例如 表面積時， 晶片的程序 的雜質，特 ，清潔過程 晶粒的表面 些塵粒所覆 提的是， 僅知其主 球形晶粒 被清潔， 當半球形 在沉積電 。在此， 別是清除 往往伴隨 上。也就 蓋，進而 這些塵粒 要的成份 在 然後才 晶粒是 容器的 清潔程 位於半 著一個 ΒΒ 是說， 使得隨 的形成 是梦。 第4頁 ^〇84〇<j 五、發明說明（2) 第一A圖到第一C 粒與塵粒缺陷的形成 首先如第一A圖 上’並且有多數個間 構1 4皆對應到至少一 全填滿相對應的間隙 傳導層在介電質層12 轉移的程序處理傳導 構1 4的材料種類至少 隨後的製程中形成半 當的材料是多晶石夕。 圖定性 〇 所示， 隙位於 個間隙 6傳導 之上並 層以形 包括多 球形晶 也杬繪了習知製程中半球形晶 二：：層12係形成於底材10之 介電質層12中。每一個傳導結 ， 而且息 ^ 母〜個傳導結構14都完 = =14的形成方式是先形成一 有的間隙:，然後用圖案 成户數個傳導結構14。傳導結 晶矽、矽以及金屬，但為了在 粒於傳導結構14的表面，最適 導一 y所示，形成半埭形晶粒16於所有傳 球形晶粒16最常見的功能是增加每一 個傳導結構1 4的總表面積。 然後，一當半球形晶粒16的形成程序完全結束，立刻 對半球形晶粒1 6與介電質層1 2的表面進行一清潔程序。明 顯地’如第一 C圊所示’此時會有一些塵粒丨8出現在半球 形晶粒1 6的表面上〇其中塵粒1 8所含的材料至少包括梦， 而清潔過程所用的使用之化學清潔溶液的種類至少包括氮 乳酸與琐酸。 塵粒1 8的所帶來的缺點可以用第一 D圖的例子說明。 氧化層1 9係形成於介電質層1 2之上並完全地覆蓋住傳導結 構1 4與半球形晶粒1 6。無可置疑地，氧化層1 9與半球形晶 粒1 6間的作用面積明地被塵粒1 8所減少，也就是說塵粒1 8
4084G4 五、發明說明（3) 所導致的塵粒缺陷會導致氧化層1 9與半球形晶粒丨6之間的 作用衰退。 根據上述的討論，明顯地可以看出塵粒缺陷是半球形 晶粒應用上的一大缺失’因此發展一種可以克服塵粒缺陷 的方法是一迫切的課題。 5 - 3發明目的及概述： 本發明的主要目的是在提供一種能夠防治半球形晶粒 之塵粒缺陷的方法。 本發明的另—目的是在提供一種可以有效地防治任何 因清潔過程所產生之塵粒的方法。 一種利用熱處理程序來有效防
為了貫現本發明的各目地， 卜 .
408404 五，發明說明（4) 的表面上。 明顯地，本發明的特徵是在使用清潔程序排除雜質之 前，先以熱處理程序處理半球形晶粒。 5-4圖式簡單說明： 第一 A圖至第一 c圖係定性地描繪了習知製程中半球形 晶粒與塵粒缺陷的形成過程； 第一 D圖係定性地繪示習知製程中形成之塵粒缺陷所 帶來的缺失； 防ϊ :A开圖第二c圖’係—系列定性地描繪本發明如何 H成在半球形晶粒表面上的橫截 地防治電容器之塵粒缺陷的實；：明所提出的方法’有效 主要部分之代表符號 10 12 14 16 18 19 20 底材 介電質層 傳導結構 半球形晶粒 塵粒 氧化層 底材 第7頁 五、發明說明（5) 21 介電質層 22 傳導結構 23 半球形晶粒 24 熱處理之半球 30 底材 31 第一介電質層 32 槳狀多晶石夕棒 33 半球形晶板 34 第一介電質層 35 傳導層 形晶粒 5 - 5發明詳細說明： 首先，如第二A圖所示，提供一 材20，單元的可能種類有源極、汲極 以位於底材2 0的表面或其内部。然後 成介電質層21，再對介電質層21進行 藉以形成多數個間隙在介電質層2〗中 直接接觸到底材20。接下來，形成一 上，並完全填滿所有的間隙。除此之 個圖案轉移程序加以處理，藉以形成 其中每一個傳導結構22皆完全填滿相 個間隙。最後’形成半球形晶粒2 3在 有至少一單元的底 井區’同時單元可 先在底材20上面形 圖案轉移的程序， ，在此每一個間隙皆 導層在介電質層21 ’傳導層也以另一 數個傳導結構22， 應的一間隙或多數 有傳導結構22的表 4〇S4〇4 五、發明説明（6) 面。 值得一提的是’介電質層21的可能材料至少包括氧化 物，而傳導層的可能材料至少包括多晶矽、矽和金屬。但 為了能順利形成半球形晶粒23於傳導結構22的表面，傳導 層最適當的材料是多晶妙。 接下來，在以清潔程序消除任何位於半球形晶粒2 3表 面上與介電質層21表面上的雜質。本發明先以一熱處理程 序來處理底材20、介電質層21、傳導結構22與半球形晶粒 2 3。如第二B圖所示，熱處理程序的一個明顯的做用是改 變了半球形晶粒2 3的表面狀態。換句話說，半球形晶粒2 3 被熱處理之半球形晶粒2 4所取代。 必須強調的是熱處理程序所需要的溫度並不高，大约 不小於250 C的溫度便可以了。除此之外，熱處理程序的 進行方法至少包括快速加熱程序，爐管加熱與遠紫外線烘 烤，處理，其中快速加熱程序的加熱時間約為3分鐘，而 爐管加熱的加熱時間約為丨2 〇分鐘。 白明顯地，由於熱處理程序的溫度並不高，因此半球形 土 =23(熱處理之半球形晶粒24)和介電質層21的結構並不 :：熱處理程序而改變…卜，由於熱處理程序的時間 $ = Ϊ二=此—個熱處理程序對整個半導體製程之產能的 办音j Μ忽略不計。 接下來，以 此清潔程序所使 與硝酸。 一個清潔程序消除所有不需要的雜質，在 用之化學清潔溶液的種類至少包括氫氟酸
第9頁 五、發明說明（7) 明顯地’如第二C圖所示’沒有任何的塵粒出現在熱 ΐ理之半球形晶粒24和介電質層21的表面上。也就是說Ϊ 塵粒缺陷被有效地防治了。 第二圖定性地描繪一個有效地防治電容器之塵粒缺陷 的實施例。這個實施例描繪了半球形晶粒最有名的應用： 增加電容器之電極板的總表面積。 、如第三圖所示，第一介電質層31位於底材3〇的表面上 ^並且在第一介電質層3 1存在多數個間隙。在此底材3〇至 )包括多數個單元例如源極、汲極和傳導線，而第一介電 質層31的可能材料至少包括氧化物。除此之外，每一個間 $接對應到一個完全填滿此間隙的槳狀多晶矽棒32，而且 每—個禁狀多晶矽棒32的表面皆覆蓋著半球形晶粒33。另 外’第二介電質層34完全地覆蓋住第一介電質層31以及所 有的半球形晶粒33，並且傳導層35也完全地覆蓋住第二介 電質層34。在此’第二介電質層34的種類至少包括氧化層 與0N0多重介電複合層，其中〇N〇多重介電複合層是由三層 相鄰的介電質層所複合形成的，中間的介電質層一般是 S 1N層’而兩邊的介電質層一般是氧化層。當然，本發明 尚可進一步包括一將第二介電質層34表面平坦化的程序， 以及進一步包括—將傳導層35表面平坦化的程序。 在此實施例中，於形成第二介電質34之前必須先進行 —個用以改變半球形晶粒3 3表面狀態的熱處理程序，然後 再進行一個用以清除半球形晶粒3 3表面上與第一介電質層 31表面上之多餘雜質的清潔程序。
第10頁 五 '發明說明（8) 前敘之熱處理箱 ，爐管加熱與遠紫外 於250 °C即可。其中 分鐘，而爐管加熱所 外，上述之清潔程序 氫氟酸與確酸。 明顯地，以此方 成在電容器的内部， 質3 4間的作用不會因 有效地防治塵粒缺陷 以上所述僅為本^ 定本發明之申請專利j 精神下所完成之等效i 專利範圍内。 線^:::法至少包括快速加熱程序 匕述之；速Λ，二其工作溫度大約大 堂μ Α、速加熱程序的加熱時間约為3 =加熱時間约為ί20分鐘。除此之 的化學清潔溶液的種類至少包括 法所$成的電容器不會有任何塵粒形 也就是說’半球形晶粒33與第二介電 為塵粒存在而衰退。因此本發明可以 並改善電容器的良率。 發明之較佳實施例而已，並非用以限 範圍；凡其它未脫離本發明所揭示之 次變或修飾’均應包含在下述之申請
Claims (1)
- set Π 2 4940840α 六、申請專利範圍 1 · 一種以熱處理程序防治半球形晶粒之塵粒缺陷的方法， 該方法至少包括： 提供一底材，該底材至少包括了多數個單元，可能的 單元種類至少有源極，汲極和井區； 形成一介電質層在該底材上； 對該介電質層進行一圖案轉移的程序，藉以形成多數 個間隙在該介電質層中’其中每一個該間隙皆直接接觸到 該底材， 形成一傳導層在該介電質層之上，該傳導層也完全地 填滿該多數個間隙； 對該傳導層進行另一圖案轉移的程序，藉以形成多數 個傳導結構’每一個該傳導結構皆完全地填滿相對應之該 間隙或該多數個間隙； 形成多數個半球形晶粒在該多數個傳導結構的多數個 表面； 以熱處理程序處理該多數個半球形晶粒與該多數個傳 導結構；以及 以一清潔程序清潔該多數個半球形晶粒與該介電質層 的表面。 曰 2.如申請專利第1項所述之方法，其中上述之介電質層 種類至少包括氧化層》 曰 3,如申請專利第i項所述之方法，其中上述之傳導層的材第12頁 4〇S4〇4 六、申請專利範圍 料至少包括多晶石夕。 4. 如申請專利第1項所述之方法，其中上述之熱處理程序 的進行方法至少包括快速加熱程序，爐管加熱與遠紫外線 烘烤熱處理。 5. 如申請專利第1項所述之方法，其中上述之熱處理程序 的工作溫度大約大於2 5 0 °C即可。 6. 如申請專利第1項所述之方法，其中上述之快速加熱程 序的加熱時間約為3分鐘。 7. 如申請專利第1項所述之方法，其中上述之爐管加熱的 加熱時間約為1 2 0分鐘。 8. 如申請專利第1項所述之方法，其中上述之清潔程序使 用之化學清潔溶液的種類至少包括氫氟酸與硝酸。 9. 一種以在形成電容器之介電質層前先對該電容器的半球 形晶粒進行一熱處理程序以改善電容器品質的方法，該方 法至少包括： 提供一底村； 形成一第一介電質層在該底材上； 對該第一介電質層進行一第一圖案轉移程序，藉以形第13頁 〇、申請專利範圍 成多數個間隙 接接觸到該底 形成一多 也完全地填滿 對該多晶 個槳狀多晶矽 個相對應的該 形成多數 妻文個表面； 以熱處理 狀多晶矽棒； 以一清潔 質層的表面； 形成一第, 電質層完全地. 以一傳導, 10 ·如申請專利 括多數個單元 導線。 11.如申請專利 層的種類至少f 408404在該第一介電質層之令，每一個該間隙皆直 材； --一 “必曰日吵力 該多數個間隙’ 矽層進行第二圖案轉移裎序，藉以形成多棄 棒，每一個該槳狀多晶矽棒皆完全地填滿」 間隙； 個半球形晶粒在該多數個槳狀多晶矽棒的多 程序處理該多數個半球形晶粒與該多數個槳 程序清潔該多數個半球形晶粒與該第一介電 二介電質層在該第一介電質層上，該第二介 霞蓋該多數個槳狀多晶矽棒；和 ^ f完成覆蓋該第二介電質層的表面。 第9項所述之方法，其中上述之底材至少包 ’可能的單元種類至少有源極、汲極以及傳 第9項所述之方法’其中上述之第一介電質 ，括氧化盾°40840^ 六、申請專利範圍 1 2.如申請專利第9項所述之方法，其中上述之熱處理程序 的進行方法至少包括快速加熱程序，爐管加熱與遠紫外線 烘烤熱處理。 1 3.如申請專利第9項所述之方法，其中上述之熱處理程序 的工作溫度大約大於2 5 0 °C即可。 1 4.如申請專利第9項所述之方法，其中上述之快速加熱程 序的加熱時間約為3分鐘。 1 5.如申請專利第9項所述之方法，其中上述之爐管加熱的 加熱時間約為1 2 0分鐘。 1 6.如申請專利第9項所述之方法，其令上述之清潔程序使 用的化學清潔溶液的種類至少包括氫氟酸與硝酸。 1 7.如申請專利第9項所述之方法，其中上述之第二介電質 層的種類至少包括氧化層與0N0多重介電複合層。 1 8.如申請專利第9項所述之方法，其中上述之0Ν0多重介 電複合層是由三層相鄰的介電質層所複合形成的，在此中 間的介電質層一般是SiN層，而兩邊的介電質層一般是氧 化層。第15頁 408404 六、申請專利範圍 19.如申請專利第9項所述之方法，尚可進一步包括一將該 第二介電質層表面平坦化的程序。 2 0.如申請專利第9項所述之方法，尚可進一步包括一蔣該· 傳導層表面平坦化的程序。第16頁
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