CN103178015A - 制造半导体存储器件的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制造半导体存储器件的方法，所述方法包括以下步骤：在半导体衬底上形成多个栅极线；在栅极线上形成绝缘层；以及利用具有比2cP更低的粘度以及比3pH更低的酸度的不含表面活性剂的清洁溶液来执行清洁工艺，以从绝缘层的表面去除残留物。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年12月22日提交的申请号为10-2011-0140194的韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明涉及一种制造半导体存储器件的方法。更具体而言，本发明涉及一种清洁半导体存储器件的工艺。
背景技术
半导体存储器件包括多个栅极线，诸如字线。
字线可以彼此平行地设置在半导体衬底上并且与多个存储器单元连接。因此，由于相邻的字线之间的距离减小，存储器单元之间的距离可能也减小。此外，由于半导体存储器件的集成密度逐渐增加，字线之间的距离逐渐变窄，因而存储器单元之间的干扰逐渐增大。
因此，对用于减小存储器单元之间的干扰的技术、例如在字线之间形成气隙的技术的研究正在快速地发展。
为了在字线之间形成气隙，应该用绝缘层覆盖字线的上部，并且应该在清洁工艺之后执行用于去除在制造工艺期间所产生的残留物的清洁工艺。尽管可以利用干法来执行清洁工艺，但是干法清洁工艺难以完全地去除残留物。因此，典型地利用湿法来执行清洁工艺。此外，可能存在由于制造工艺而引起的经由绝缘层暴露出气隙的情况。在湿法清洁工艺中，清洁溶液可能流入暴露出的气隙中，由此导致半导体存储器件中的缺陷。
将参照附图来详细地描述上述问题。
图1是说明现有的半导体存储器件的截面图。
参见图1，可以提供如下的半导体存储器件，所述半导体存储器件包括形成在半导体衬底11上的多个栅极线12、形成在栅极线12之间的气隙14、以及形成在整个结构上的绝缘层13。例如，多个栅极线12可以起字线的作用。栅极线12中的每个可以包括隧道绝缘层、浮栅、电介质层以及控制栅的层叠结构。绝缘层13可以形成在整个结构上以在栅极线12之间形成气隙14。之后，尽管在图1的截面图中未示出，可以在单元区或***电路区中形成接触孔。可以通过在绝缘层13上形成光致抗蚀剂图案(未示出)并且利用光致抗蚀剂图案作为刻蚀掩模执行刻蚀工艺来形成接触孔。然后可以去除光致抗蚀剂图案。
在执行用于去除光致抗蚀剂图案的剥离工艺时，在刻蚀绝缘层13期间所产生的残留物(或副产物)可以大部分地被去除。然而，由于一些残留物仍可能保留下来，所以可以执行清洁工艺。典型地，可以利用使用缓冲氧化物刻蚀剂(BOE)溶液的湿法来执行清洁工艺，所述缓冲氧化物刻蚀剂(BOE)溶液可以包括氢氟酸(HF)和诸如氟化铵(NH4F)的缓冲剂。
BOE溶液在高温下可以具有低粘度，在低温下可以具有高粘度。例如，假设去离子水(DIW)具有1cP的粘度，则BOE溶液在约90℃的温度下可以具有约4.8cP的粘度，并且在约25℃(在下文中称作室温)的温度下可以具有约18cP的粘度。
另外，如果BOE溶液含有表面活性剂并且在绝缘层13的一部分中形成有开口区OP，则BOE溶液可能由于表面活性剂的缘故而更加深入地渗透到气隙15中。因此，即使使BOE溶液干燥，BOE溶液也可能保留在气隙15中。由于保留下来的BOE溶液的缘故而可能产生高浓度的硫酸(H2SO4)，并且在气隙15中可能形成烟气(例如，SO4)。此外，形成在栅极线12的侧壁上的绝缘层13的一部分可能由于BOE溶液而被去除，由此使BOE溶液渗透到半导体衬底11和栅极线12中。具体地，由于BOE溶液具有约6至7pH的酸度，所以栅极线12可能由于来自BOE溶液的氢氧(OH-)离子或二氟化氢(HF2 -)离子而部分地氧化，使得栅极线12可能被破坏。
图2是现有的半导体存储器件的截面的照片，说明了现有的问题。
参照图2，如以上参照图1所述，当栅极线被清洁溶液破坏时，一些栅极线可能倒塌(参见21)或具有减小的区域(参见22)，由此减小了成品率并降低了半导体存储器件的可靠性。
发明内容
本发明针对一种清洁方法，通过所述清洁方法能够改善制造半导体存储器件的工艺的可靠性。
本发明的一个方面提供一种制造半导体存储器件的方法，所述方法包括以下步骤：在半导体衬底上形成多个栅极线；在栅极线上形成绝缘层；以及利用具有比2cP更低的粘度以及比3pH更低的酸度的不含表面活性剂的清洁溶液来执行清洁工艺，以从绝缘层的表面去除残留物。
本发明的另一个方面提供一种制造半导体存储器件的方法，所述方法包括以下步骤：在半导体衬底上形成多个栅极线；在栅极线之间形成气隙，并且在具有气隙的结构上形成绝缘层；以及利用具有比2cP更低的粘度以及比3pH更低的酸度的不含表面活性剂的清洁溶液来执行清洁工艺，以从绝缘层的表面去除残留物。
附图说明
通过参照附图详细地描述本发明的示例性实施例，对于本领域技术人员而言本发明的上述和其他的特点和优点将变得更显而易见，其中：
图1是说明半导体存储器件的截面图；
图2是现有的半导体存储器件的截面的照片，说明了现有的问题；
图3是说明根据本发明的一个示例性实施例的制造半导体存储器件的方法的截面图；以及
图4是根据本发明的一个示例性实施例的半导体存储器件的截面的照片。
具体实施方式
在下文中，将参照示出了本发明的示例性实施例的附图来更完整地描述本发明。然而，本发明可以用不同的方式实施，而不应解释为限定为本文所列的实施例。确切地说，提供这些实施例使得本公开充分与完整，并向本领域技术人员充分传达本发明的范围。
图3是说明根据本发明的一个示例性实施例的制造半导体存储器件的方法的截面图。
参见图3，提供如下的半导体存储器件，所述半导体存储器件包括形成在半导体衬底101上的多个栅极线102、形成在栅极线102之间的气隙104、以及形成在整个结构上的绝缘层103。
例如，多个栅极线102可以起字线的作用。栅极线102中的每个可以包括隧道绝缘层、浮栅、电介质层以及控制栅的层叠结构。可以在整个结构上形成绝缘层103以在栅极线102之间形成气隙104。绝缘层103可以包括诸如氧化硅(SiO2)层的氧化物层。
还可以执行用于在栅极线102之间形成气隙104的刻蚀工艺。此外，可以执行用于在隔离层(未示出)中形成气隙的刻蚀工艺。另外，可以利用各种方法来形成气隙104。
此后，尽管在图3的截面图中未示出，但是可以在单元区或***电路区中形成接触孔。可以通过在绝缘层103上形成光致抗蚀剂图案(未示出)并利用光致抗蚀剂图案作为刻蚀掩模执行刻蚀工艺来形成接触孔。可以利用剥离工艺去除光致抗蚀剂图案。
在此情况下，在对绝缘层103的一部分进行刻蚀的工艺期间可能产生基于碳的残留物(或副产物)。残留物可以在用于去除光致抗蚀剂图案的剥离工艺期间被大部分地去除。然而，由于在剥离工艺之后部分的残留物可能仍保留下来，所以可以执行用于去除残留物的清洁工艺。
将详细地描述清洁工艺。
可以利用湿法清洁工艺来执行清洁工艺。用于湿法清洁工艺的清洁溶液可以具有比BOE溶液更低的粘度和酸度，并且不含有表面活性剂。例如，可以使用在室温下具有比2cP更低的粘度并且在室温下具有比3pH更低的酸度的不含表面活性剂的清洁溶液。
清洁溶液可以是氢氟酸(HF)溶液或标准清洁(SC)-1溶液。SC-1溶液可以是氢氧化铵(NH4OH)、过氧化氢(H2O2)以及水(H2O)的混合溶液。HF溶液可以是HF和H2O的混合物。HF溶液可以通过将HF与H2O以约1∶100的比例混合来制备。制备的HF溶液在室温下可以具有约1cP的粘度和约2.7pH的酸度。
由于HF溶液具有BOE溶液(具有约6至7pH的酸度)的OH-离子的摩尔浓度的约1/1000，所以HF溶液可以具有BOE溶液的OH-基团的数目的1/1000。
因此，由于HF溶液不含有表面活性剂，所以与BOE溶液相比HF溶液较少可能地渗透到绝缘层103的开口区OP中。此外，即使部分的HF溶液经由开口区OP渗透到气隙105中，由于HF溶液具有比BOE溶液更少的氢氧(OH-)基团，所以与BOE溶液相比可以更有效地抑制浮栅的氧化。
图4是根据本发明的一个示例性实施例的半导体存储器件的截面的照片。
参见图4，即使在绝缘层402的本应完全覆盖气隙403以保持气隙403的一部分中形成了开口区，也可以防止由于清洁溶液而导致的缺陷的发生，例如，栅极线401的氧化和倒塌的发生。因此，可以将栅极线401(例如，字线)保持为均匀的图案、可以防止烟气、可以提高成品率、以及可以改善半导体存储器件的可靠性。
尽管上述实施例描述的是在用绝缘层402覆盖整个结构以在栅极线401之间形成气隙403之后执行的清洁工艺，但是上述清洁工艺也可以应用于在半导体存储器件的制造工艺期间执行的其它清洁工艺。例如，可以将上述清洁工艺应用于各个制造步骤，诸如在形成位线之后执行的清洁工艺、在***电路区中形成栅极线之后执行的清洁工艺、在栅极线之间的半导体衬底中形成结区之后执行的清洁工艺、在形成栅极线之后执行的清洁工艺、在栅极线的侧壁上形成间隔件之后执行的清洁工艺、或在形成层间绝缘层之后执行的清洁工艺。
因此，本发明可以在具有形成在栅极线之间的气隙的半导体存储器件的清洁工艺期间防止清洁溶液流入气隙。此外，即使清洁溶液流入气隙，也可以容易地去除清洁溶液，由此提高成品率并改善半导体存储器件的可靠性。
在附图和说明书中，公开了本发明的典型的示例性实施例，尽管使用了特定的术语，但是这些术语仅以一般性和说明性的意义使用，并不用于进行限制。对于本发明的范围，将在所附权利要求中叙述。因此，本领域技术人员将理解的是，在不脱离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种变化。
Claims (18)
1.一种制造半导体存储器件的方法，所述方法包括以下步骤：
在半导体衬底上形成多个栅极线；
在所述栅极线上形成绝缘层；以及
利用具有比2cP更低的粘度以及比3pH更低的酸度的不含表面活性剂的清洁溶液来执行清洁工艺，以从所述绝缘层的表面去除残留物。
2.如权利要求1所述的方法，其中，利用湿法清洁工艺来执行所述清洁工艺。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述不含表面活性剂的清洁溶液是氢氟酸HF溶液或标准清洁SC-1溶液。
4.如权利要求3所述的方法，其中，所述SC-1溶液是氢氧化铵NH4OH、过氧化氢H2O2以及水H2O的混合物，所述HF溶液是HF和H2O的混合溶液。
5.如权利要求3所述的方法，其中，所述HF溶液是HF与H2O的以约1∶100比例的混合物，并且具有约2.7pH的酸度。
6.如权利要求3所述的方法，其中，所述HF溶液和所述SC-1溶液每个都具有约1cP的粘度和约2.7pH的酸度。
7.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
在所述绝缘层上形成光致抗蚀剂图案，所述光致抗蚀剂图案具有开口，所述开口是通过部分地暴露出所述绝缘层的要形成接触孔的区域而形成的；
通过去除被暴露的所述绝缘层来形成暴露出所述半导体衬底的一部分的所述接触孔；
去除所述光致抗蚀剂图案；以及
执行所述清洁工艺。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述绝缘层包括二氧化硅SiO2层。
9.如权利要求1所述的方法，其中，所述不含表面活性剂的清洁溶液在约25℃下具有比2cP更低的粘度以及比3pH更低的酸度。
10.一种制造半导体存储器件的方法，所述方法包括以下步骤：
在半导体衬底上形成多个栅极线；
在所述栅极线之间形成气隙，并在具有所述气隙的结构上形成绝缘层；以及
利用具有比2cP更低的粘度以及比3pH更低的酸度的不含表面活性剂的清洁溶液来执行清洁工艺，以从所述绝缘层的表面去除残留物。
11.如权利要求10所述的方法，其中，利用湿法清洁工艺来执行所述清洁工艺。
12.如权利要求10所述的方法，其中，所述不含表面活性剂的清洁溶液是氢氟酸HF溶液或标准清洁SC-1溶液。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述SC-1溶液是氢氧化铵NH4OH、过氧化氢H2O2以及水H2O的混合物，所述HF溶液是HF和H2O的混合溶液。
14.如权利要求12所述的方法，其中，所述HF溶液是HF与H2O以约1∶100比例的混合物，并且具有约2.7pH的酸度。
15.如权利要求12所述的方法，其中，所述HF溶液和所述SC-1溶液每个都具有约1cP的粘度和约2.7pH的酸度。
16.如权利要求10所述的方法，还包括以下步骤：
在所述绝缘层上形成光致抗蚀剂图案，所述光致抗蚀剂图案具有开口，所述开口是通过部分地暴露出所述绝缘层的将要形成接触孔的区域而形成的；
通过去除被暴露的所述绝缘层来形成暴露出所述半导体衬底的一部分的所述接触孔；
去除所述光致抗蚀剂图案；以及
执行所述清洁工艺。
17.如权利要求10所述的方法，其中，所述绝缘层包括二氧化硅SiO2层。
18.如权利要求10所述的方法，其中，所述不含表面活性剂的清洁溶液在约25℃下具有比2cP更低的粘度以及比3pH更低的酸度。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C05 | Deemed withdrawal (patent law before 1993) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130626 |