CN102623308A - 化学机械研磨后清洗方法以及化学机械研磨方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多晶硅化学机械研磨后清洗方法以及化学机械研磨方法。根据本发明的化学机械研磨后清洗方法包括：首先，在兆声波清洗步骤中，利用NH₄OH的质量百分比为2.8+/-0.2％、H₂O₂的质量百分比为3.0+/-0.2％的富H₂O₂的SCl溶液进行兆声波清洗；此后，在后续的PVA(聚乙烯醇)刷子刷洗步骤中，利用NH4OH(氨水)和DIW(去离子水)清洗晶圆并刷洗晶圆表面。本发明利用高浓度SCl(刻蚀剂为NH₄OH)来提高对自然氧化层的刻蚀效率，由此可以获得更好的清洗效果，同时利用SCl中的更高浓度的H₂O₂来氧化多晶硅形成氧化层，从而保证在获得较好的清洗效果的同时也会在多晶硅表面生成一定厚度的自然氧化层，使得后续的刷子清洗过程不会在多晶硅上形成有机物污染层，从而不会由于多晶硅上的污染而影响多晶硅在空气中的自然氧化层的生长。

Description

化学机械研磨后清洗方法以及化学机械研磨方法

技术领域

本发明涉及半导体制造方法，更具体地说，本发明涉及一种化学机械研磨后清洗方法、以及采用了该化学机械研磨后清洗方法的化学机械研磨方法。

背景技术

对于闪存产品，源极多晶硅会在化学机械研磨之后形成自然氧化层。随后可执行源极多晶硅的回蚀，该步骤对多晶硅和氧化物具有高选择性，具体地说大约是30∶1。即使少量的自然氧化层变化，也会极大地影响多晶硅的回蚀量，从而造成关键尺寸的偏差。

一般，在室温下的空气中，闪存多晶硅表面上的自然氧化层的生长非常迅速，很容易达到饱和，且很均匀。但是，当闪存的多晶硅表面被基于有机物的污染物(灰尘，沾污颗粒等)污染时，自然氧化层的生长将受到极大的影响。

因此，源极多晶硅的化学机械研磨后清洗过程是源极多晶硅的回蚀关键尺寸控制的关键。

在现有技术中，化学机械研磨后清洗方法采用“兆声波清洗(Megasonic)”与“PVA(多孔状高聚物，聚乙烯醇)刷洗”的组合。

其中，兆声波清洗是由兆声波发生器发出的高频振荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质，清洗溶剂中兆声波在清洗液中疏密相间的向前辐射，使液体流动而产生数以万计的微小气泡，存在于液体中的微小气泡(空化核)在声场的作用下振动，当声压达到一定值时，气泡迅速增长，然后突然闭合，在气泡闭合时产生冲击波，在其周围产生上千个大气压力，破坏不溶性污物而使它们分散于清洗液中。具体地说，兆声波清洗的机理是由高能(例如850kHz)频振效应并结合化学清洗剂的化学反应对晶圆片进行清洗。在清洗时由换能器发出波长约为1.5μm频率约为0.8MHz的高能声波。溶液分子在这种声波的推动下做加速运动，最大瞬时速度可达到30cm/s。因此，以高速的流体波连续冲击晶片表面，使抛光片表面附着的污染物和细小微粒被强制除去并进入到清洗液中。兆声波清洗抛光片可去掉晶片表面上小于0.2μ.m的粒子，起到超声波起不到的作用。这种方法能同时起到机械擦片和化学清洗两种方法的作用。

另一方面，PVA刷洗首先利用NH₄OH来清洗晶圆(NH₄OH同时对SIO₂具备一定的腐蚀性)，碱性的化学剂可以使沾污粒子与晶圆表面产生相斥的电性从而减小沾污粒子的附着力；此后，PVA刷洗通过刷子与晶圆的物理接触进行刷洗，从而清除晶圆上面的沾污粒子。

但是，对于源极多晶硅的化学机械研磨后清洗，通过NH₄OH或标准SCl的晶圆将保持干净的多晶硅表面，或者仅仅在多晶硅表面形成较少的氧化层，这样，在随后的PVA刷洗清洗步骤中，由于PVA刷子上的有机沾污粒子很容易粘在干净的多晶硅表面上，所以会造成再污染。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种有效去除有机沾污粒子而不会造成再污染的多晶硅表面的化学机械研磨后清洗方法、以及采用了该化学机械研磨后清洗方法的化学机械研磨方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种化学机械研磨后清洗方法，其包括：首先，在兆声波清洗步骤中，利用NH₄OH的质量百分比为2.8+/-0.2％、H₂O₂的质量百分比为3.0+/-0.2％的SCl溶液进行兆声波清洗；此后，在PVA刷洗步骤中，利用NH₄OH(氨水)和DIW(去离子水)清洗晶圆并刷洗晶圆表面。

优选地，所述化学机械研磨后清洗方法用于MOS器件的源极多晶硅的化学机械研磨后清洗。

其中，SCl溶液中的刻蚀剂为NH₄OH。

优选地，在上述化学机械研磨后清洗方法中，所述化学机械研磨后清洗方法采用了兆声波清洗步骤与PVA刷洗步骤的结合。

优选地，所述化学机械研磨后清洗方法用于MOS晶体管的源极多晶硅的化学机械研磨后清洗。

根据本发明的第二方面，提供了一种化学机械研磨后清洗方法，其特征在于采用了根据本发明第一方面所述的化学机械研磨后清洗方法。

本发明利用高浓度SCl来提高对自然氧化层的刻蚀效率，由此可以获得更好的清洗效果，同时利用SCl中的更高浓度(富含H₂O₂)的H₂O₂来氧化多晶硅形成氧化层，从而保证在获得较好的清洗效果的同时也会在多晶硅表面生成一定厚度的自然氧化层，使得后续的刷子不会在多晶硅上形成污染，从而不会由于多晶硅上的污染而影响多晶硅在空气中的自然氧化层的生长。

附图说明

结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：

图1示意性地示出了根据本发明的化学机械研磨后清洗方法的示意图。

需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。

具体实施方式

为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。

在现有技术中，SCl溶液中的NH₄OH的质量百分比一般为2.0％+/-0.2％，H₂O₂的质量百分比一般为2.0％+/-0.2％。其中，SCl溶液中的刻蚀剂为NH₄OH。

与现有技术的上述浓度不同的是，SCl溶液中的NH₄OH的质量百分比改为2.8+/-0.2％；H₂O₂的质量百分比改为3.0+/-0.2％。

即，在根据本发明实施例的化学机械研磨后清洗方法中，首先，在兆声波清洗步骤中，利用NH₄OH的质量百分比为2.8+/-0.2％、H₂O₂的质量百分比为3.0+/-0.2％的SCl溶液进行兆声波清洗；此后，在PVA刷洗步骤中，利用所述SCl溶液清洗晶圆并刷洗晶圆表面。

由此，源极多晶硅会的化学机械研磨后清洗存在下述反应：

其中，反应式(1)表示H₂O₂的分解；反应式(2)表示多晶硅的氧化；反应式(3)表示NH₄OH的分解；反应式(4)表示OH^-对二氧化硅SiO₂的刻蚀。

图1示意性地示出了根据本发明的化学机械研磨后清洗方法的示意图。

如图1所示，在根据本发明实施例的化学机械研磨后清洗方法中，H₂O₂分解出的HO₂ ^-对多晶硅氧化1，以生成二氧化硅SiO₂。另一方面，NH₄OH分解的OH^-对二氧化硅SiO₂进行刻蚀2。

因此，在本发明实施例的化学机械研磨后清洗方法中，利用高浓度SCl来提高对自然氧化层的刻蚀效率，由此可以获得更好的清洗效果，同时利用SCl中的更高浓度(富含H₂O₂)的H₂O₂来氧化多晶硅形成氧化层，从而保证在获得较好的清洗效果的同时也会在多晶硅表面生成一定厚度的自然氧化层，使得后续的刷子不会在多晶硅上形成污染，从而不会由于多晶硅上的污染而影响多晶硅在空气中的自然氧化层的生长。

上述化学机械研磨后清洗方法尤其适合于用于MOS晶体管的源极多晶硅的化学机械研磨后清洗。

优选地，在本发明的化学机械研磨后清洗方法的一个优选实施例中，所述化学机械研磨后清洗方法采用了兆声波清洗步骤与PVA刷洗步骤的结合。即，本发明的化学机械研磨后清洗方法除了PVA刷洗步骤之外，还执行兆声波清洗步骤。

根据本发明的另一实施例，本发明还涉及采用了上述化学机械研磨后清洗方法的化学机械研磨方法。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，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技术内容对本发明技术方案作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。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 (5)

1.一种化学机械研磨后清洗方法，其特征在于包括：

首先，在兆声波清洗步骤中，利用NH₄OH的质量百分比为2.8+/-0.2％、H₂O₂的质量百分比为3.0+/-0.2％的SCl溶液进行兆声波清洗；此后，在PVA刷洗步骤中，利用NH₄OH(氨水)和DIW(去离子水)清洗晶圆并刷洗晶圆表面。

2.根据权利要求1所述的化学机械研磨后清洗方法，其特征在于，所述化学机械研磨后清洗方法用于MOS器件的源极多晶硅的化学机械研磨后清洗。

3.根据权利要求1或2所述的化学机械研磨后清洗方法，其特征在于，SCl溶液中的刻蚀剂为NH₄OH。

4.根据权利要求1或2所述的化学机械研磨后清洗方法，其特征在于，所述化学机械研磨后清洗方法用于MOS晶体管的源极多晶硅的化学机械研磨后清洗。

5.一种化学机械研磨后清洗方法，其特征在于采用了根据权利要求1或2所述的化学机械研磨后清洗方法。

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