化學機械研磨後清洗方法以及化學機械研磨方法
2023-06-27 01:44:06
專利名稱：化學機械研磨後清洗方法以及化學機械研磨方法
技術領域：
本發明涉及半導體製造方法，更具體地說，本發明涉及一種化學機械研磨後清洗方法、以及採用了該化學機械研磨後清洗方法的化學機械研磨方法。
背景技術：
對於快閃記憶體產品，源極多晶矽會在化學機械研磨之後形成自然氧化層。隨後可執行源極多晶矽的回蝕，該步驟對多晶矽和氧化物具有高選擇性，具體地說大約是30 I。即使少量的自然氧化層變化，也會極大地影響多晶矽的回蝕量，從而造成關鍵尺寸的偏差。一般，在室溫下的空氣中，快閃記憶體多晶矽表面上的自然氧化層的生長非常迅速，很容易達到飽和，且很均勻。但是，當快閃記憶體的多晶矽表面被基於有機物的汙染物(灰塵，沾汙顆粒等)汙染時，自然氧化層的生長將受到極大的影響。因此，源極多晶矽的化學機械研磨後清洗過程是源極多晶矽的回蝕關鍵尺寸控制的關鍵。在現有技術中，化學機械研磨後清洗方法採用「兆聲波清洗(Megasonic) 」與「PVA(多孔狀高聚物，聚乙烯醇)刷洗」的組合。其中，兆聲波清洗是由兆聲波發生器發出的高頻振蕩信號，通過換能器轉換成高頻機械振蕩而傳播到介質，清洗溶劑中兆聲波在清洗液中疏密相間的向前輻射，使液體流動而產生數以萬計的微小氣泡，存在於液體中的微小氣泡(空化核)在聲場的作用下振動，當聲壓達到一定值時，氣泡迅速增長，然後突然閉合，在氣泡閉合時產生衝擊波，在其周圍產生上千個大氣壓力，破壞不溶性汙物而使它們分散於清洗液中。具體地說，兆聲波清洗的機理是由高能(例如850kHz)頻振效應並結合化學清洗劑的化學反應對晶圓片進行清洗。在清洗時由換能器發出波長約為I. 5 ii m頻率約為0. 8MHz的高能聲波。溶液分子在這種聲波的推動下做加速運動，最大瞬時速度可達到30cm/s。因此，以高速的流體波連續衝擊晶片表面，使拋光片表面附著的汙染物和細小微粒被強制除去並進入到清洗液中。兆聲波清洗拋光片可去掉晶片表面上小於0. 2 y .m的粒子，起到超聲波起不到的作用。這種方法能同時起到機械擦片和化學清洗兩種方法的作用。另一方面，PVA刷洗首先利用NH4OH來清洗晶圓(NH4OH同時對SIO2具備一定的腐蝕性)，鹼性的化學劑可以使沾汙粒子與晶圓表面產生相斥的電性從而減小沾汙粒子的附著力；此後，PVA刷洗通過刷子與晶圓的物理接觸進行刷洗，從而清除晶圓上面的沾汙粒子。但是，對於源極多晶矽的化學機械研磨後清洗，通過NH4OH或標準SCl的晶圓將保持乾淨的多晶矽表面，或者僅僅在多晶矽表面形成較少的氧化層，這樣，在隨後的PVA刷洗清洗步驟中，由於PVA刷子上的有機沾汙粒子很容易粘在乾淨的多晶矽表面上，所以會造成再汙染
發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在上述缺陷，提供一種有效去除有機沾汙粒子而不會造成再汙染的多晶矽表面的化學機械研磨後清洗方法、以及採用了該化學機械研磨後清洗方法的化學機械研磨方法。根據本發明的第一方面，提供了一種化學機械研磨後清洗方法，其包括首先，在兆聲波清洗步驟中，利用NH4OH的質量百分比為2. 8+/-0.2%, H2O2的質量百分比為
3.0+/-0. 2%的SCl溶液進行兆聲波清洗；此後，在PVA刷洗步驟中，利用NH40H(氨水)和DIW(去離子水)清洗晶圓並刷洗晶圓表面。
優選地，所述化學機械研磨後清洗方法用於MOS器件的源極多晶矽的化學機械研
磨後清洗。其中，SCl溶液中的刻蝕劑為NH40H。優選地，在上述化學機械研磨後清洗方法中，所述化學機械研磨後清洗方法採用了兆聲波清洗步驟與PVA刷洗步驟的結合。優選地，所述化學機械研磨後清洗方法用於MOS電晶體的源極多晶矽的化學機械研磨後清洗。根據本發明的第二方面，提供了一種化學機械研磨後清洗方法，其特徵在於採用了根據本發明第一方面所述的化學機械研磨後清洗方法。本發明利用高濃度SCl來提高對自然氧化層的刻蝕效率，由此可以獲得更好的清洗效果，同時利用SCl中的更高濃度(富含H2O2)的H2O2來氧化多晶矽形成氧化層，從而保證在獲得較好的清洗效果的同時也會在多晶矽表面生成一定厚度的自然氧化層，使得後續的刷子不會在多晶矽上形成汙染，從而不會由於多晶矽上的汙染而影響多晶矽在空氣中的自然氧化層的生長。
結合附圖，並通過參考下面的詳細描述，將會更容易地對本發明有更完整的理解並且更容易地理解其伴隨的優點和特徵，其中圖I示意性地示出了根據本發明的化學機械研磨後清洗方法的示意圖。需要說明的是，附圖用於說明本發明，而非限制本發明。注意，表示結構的附圖可能並非按比例繪製。並且，附圖中，相同或者類似的元件標有相同或者類似的標號。
具體實施例方式為了使本發明的內容更加清楚和易懂，下面結合具體實施例和附圖對本發明的內容進行詳細描述。 在現有技術中，SCl溶液中的NH4OH的質量百分比一般為2.0% +/-0. 2%，H2O2的質量百分比一般為2. 0% +/-0. 2%。其中，SCl溶液中的刻蝕劑為NH40H。與現有技術的上述濃度不同的是，SCl溶液中的NH4OH的質量百分比改為2. 8+/-0. 2% ；H202 的質量百分比改為 3. 0+/-0. 2%0S卩，在根據本發明實施例的化學機械研磨後清洗方法中，首先，在兆聲波清洗步驟中，利用NH4OH的質量百分比為2. 8+/-0. 2%,H2O2的質量百分比為3. 0+/-0. 2%的SCl溶液進行兆聲波清洗；此後，在PVA刷洗步驟中，利用所述SCl溶液清洗晶圓並刷洗晶圓表面。
由此，源極多晶矽會的化學機械研磨後清洗存在下述反應
權利要求
1.一種化學機械研磨後清洗方法，其特徵在於包括 首先，在兆聲波清洗步驟中，利用NH4OH的質量百分比為2. 8+/-0. 2%,H2O2的質量百分比為3. 0+/-0. 2 %的SCl溶液進行兆聲波清洗；此後，在PVA刷洗步驟中，利用NH4OH (氨水)和DIW(去離子水)清洗晶圓並刷洗晶圓表面。
2.根據權利要求I所述的化學機械研磨後清洗方法，其特徵在於，所述化學機械研磨後清洗方法用於MOS器件的源極多晶 矽的化學機械研磨後清洗。
3.根據權利要求I或2所述的化學機械研磨後清洗方法，其特徵在於，SCl溶液中的刻蝕劑為NH4OH。
4.根據權利要求I或2所述的化學機械研磨後清洗方法，其特徵在於，所述化學機械研磨後清洗方法用於MOS電晶體的源極多晶矽的化學機械研磨後清洗。
5.一種化學機械研磨後清洗方法，其特徵在於採用了根據權利要求I或2所述的化學機械研磨後清洗方法。
全文摘要
本發明提供了一種多晶矽化學機械研磨後清洗方法以及化學機械研磨方法。根據本發明的化學機械研磨後清洗方法包括首先，在兆聲波清洗步驟中，利用NH4OH的質量百分比為2.8+/-0.2％、H2O2的質量百分比為3.0+/-0.2％的富H2O2的SCl溶液進行兆聲波清洗；此後，在後續的PVA(聚乙烯醇)刷子刷洗步驟中，利用NH4OH(氨水)和DIW(去離子水)清洗晶圓並刷洗晶圓表面。本發明利用高濃度SCl(刻蝕劑為NH4OH)來提高對自然氧化層的刻蝕效率，由此可以獲得更好的清洗效果，同時利用SCl中的更高濃度的H2O2來氧化多晶矽形成氧化層，從而保證在獲得較好的清洗效果的同時也會在多晶矽表面生成一定厚度的自然氧化層，使得後續的刷子清洗過程不會在多晶矽上形成有機物汙染層，從而不會由於多晶矽上的汙染而影響多晶矽在空氣中的自然氧化層的生長。
文檔編號H01L21/02GK102623308SQ20121009390
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月31日 優先權日2012年3月31日
發明者李儒興, 李志國, 王雷, 秦海燕, 龔大偉 申請人:上海宏力半導體製造有限公司