降低爐管工藝金屬污染的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種降低爐管工藝金屬污染的方法，提供一具有淺槽隔離結(jié)構(gòu)的硅片；于所述硅片暴露的表面制備一氧化層后，繼續(xù)制備一覆蓋在所述氧化層表面的過渡阻擋層；繼續(xù)進行熱處理工藝后，去除所述過渡阻擋層，采用H3PO4去除過渡阻擋層。本發(fā)明所述的方法通過在淺槽隔離結(jié)構(gòu)內(nèi)形成側(cè)墻氧化層后，并進行高溫退火工藝之前，加入形成過渡阻擋層，由于過渡阻擋層的致密性高，因此在進行熱處理工藝中過渡阻擋層能夠防止金屬雜質(zhì)擴散至所述硅片中，從而有效減少硅片產(chǎn)品的金屬污染，提高產(chǎn)品良率。
【專利說明】降低爐管工藝金屬污染的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體工藝，尤其涉及一種降低高溫長時間爐管工藝金屬污染的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有的芯片生產(chǎn)過程中常常會有金屬雜質(zhì)的引入，從而引起芯片良率的降低。比如在CMOS Image Sensors (CIS)中，由于金屬雜質(zhì)的引入引起了 Dark Current,導(dǎo)致圖像中形成白點，具體如附圖1中所示，其中，10為硅片，12為分布在硅片上的金屬雜質(zhì)。高溫和長時間作業(yè)都會使金屬污染顯著升高，如何預(yù)防高溫和長時間作業(yè)造成的金屬污染是降低爐管工藝金屬污染的最重要一環(huán)。
[0003]圖2為現(xiàn)有的爐管工藝技術(shù)中硅片的表面和淺層的金屬污染示意圖。具體地，現(xiàn)有的工藝方法是在高溫長時間爐管退火的過程中引入了大量的金屬雜質(zhì)(約lE10atoms/cm2)。由于金屬雜質(zhì)在二氧化硅和硅中具有高的擴散系數(shù)，經(jīng)過長時間高溫?zé)崽幚磉^程后，機臺本身的和硅片表面的金屬雜質(zhì)會穿透二氧化硅進入到硅襯底的深處，變成為永久性雜質(zhì)，引起芯片性能和良率的降低。如圖5所示。在制造工藝中所制得的硅片的表面和淺層的金屬污染經(jīng)過后繼的熱處理后會迅速擴散到硅片的深處，在硅片的表面、淺層和深處均形成金屬污染的缺陷。擴散到硅片深處的金屬污染很難再被去除，隨著工藝的進行亦會形成金屬雜質(zhì)的累積。金屬雜質(zhì)污染的存在會影響到芯片的性能，造成產(chǎn)品良率的降低。因此，降低芯片生產(chǎn)過程中工藝本身造成的金屬雜質(zhì)污染，對提高芯片的良率具有重大的意義。
[0004]高溫?zé)嵬嘶鸩襟E是引進金屬污染的最嚴重的步驟，減小本步驟的金屬雜質(zhì)擴散是最主要的降低金屬污染的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明公開了一種降低爐管工藝金屬污染的方法，用以減少在高溫退火步驟中金屬雜質(zhì)的擴散，從而降低金屬污染，降低影響產(chǎn)品良率的問題。
[0006]本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]提供一具有淺槽隔離結(jié)構(gòu)的硅片；
[0008]于所述硅片暴露的表面制備一氧化層后，繼續(xù)制備一覆蓋所述氧化層表面的過渡阻擋層；
[0009]繼續(xù)熱處理工藝后，去除所述過渡阻擋層；
[0010]其中，所述過渡阻擋層在進行所述熱處理工藝中能夠防止金屬雜質(zhì)擴散至所述硅片中。
[0011]進一步的，上述的技術(shù)方案中還包括以下的步驟:
[0012]采用HDP (High Density Plasma,高密度等離子體)填充淺槽隔離結(jié)構(gòu)。
[0013]如上所述的降低爐管工藝金屬污染的方法，其中，通過ISSG氧化工藝形成氧化層。所述的氧化層為氧化硅層。[0014]如上所述的降低爐管工藝金屬污染的方法，其中，上述的側(cè)墻氧化層可用于修復(fù)刻蝕過程中淺槽隔離結(jié)構(gòu)的硅損傷。
[0015]如上所述的降低爐管工藝金屬污染的方法，其中，所述制備一覆蓋所述氧化層表面的過渡阻擋層采用爐管低壓化學(xué)氣相沉積法，形成過渡阻擋層；所述的過渡阻擋層優(yōu)選為氮化娃層、二氧化娃層中的一種，最優(yōu)選為氮化娃層；
[0016]其中，氮化硅是一種致密的薄膜，由于氮化硅薄膜的致密性更有效的防止金屬雜質(zhì)的擴散，因此，金屬雜質(zhì)在氮化硅中擴散很難，作為過渡阻擋層，可以有效的防止金屬雜質(zhì)的擴散。
[0017]如上所述的降低爐管工藝金屬污染的方法，其中，采用低壓化學(xué)氣相沉積(Low-pressure Chemical Vapor Deposition,LPCVD)的方法以制備氮化娃薄膜,其反應(yīng)式如下:
[0018]SiH2Cl2+NH3 — Si3N4+NH4Cl+H2
[0019]如上所述的降低爐管工藝金屬污染的方法，其中，其低壓化學(xué)氣相沉積的工藝溫度優(yōu)選為600-800°C，更優(yōu)選為650-800°C，更優(yōu)選為650_770°C ;其工藝壓力則優(yōu)選為
0.2-0.4torr,更優(yōu)選為 0.25-0.35torr0
[0020]如上所述的降低爐管工藝金屬污染的方法，其中，步驟4中所述的退火處理的溫度優(yōu)選為1000-1500°c，更優(yōu)選為1000-1100°C，退火處理的時間優(yōu)選為l_3h，更優(yōu)選為
1.5-2.5h，最優(yōu)選為2h。
[0021 ] 上述的退火處理可用于減小硅氧界面和硅體內(nèi)的缺陷，從而提高產(chǎn)品良率。
[0022]如上所述的降低爐管工藝金屬污染的方法，其中，上述的步驟5中，具體可采用標準H3PO4去除所述的過渡阻擋層。
[0023]綜上所述，本發(fā)明降低爐管工藝金屬污染的方法通過在淺槽隔離結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)內(nèi)形成側(cè)墻氧化層后，并進行高溫退火工藝之前，加入形成過渡阻擋層，以對減少金屬雜質(zhì)在硅片表面以及深處的擴散，從而有效減少硅片產(chǎn)品的金屬污染，提高產(chǎn)品良率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明及其特征、夕卜形和優(yōu)點將會變得更明顯。
[0025]圖1是在工藝流程中由于金屬雜質(zhì)的引入引起的Dark Current的示意圖；
[0026]圖2是現(xiàn)有的爐管工藝技術(shù)中硅片的表面和淺層的金屬污染示意圖；
[0027]圖3是本發(fā)明降低爐管工藝金屬污染的方法的工藝流程圖；
[0028]圖4A-F是本發(fā)明降低爐管工藝金屬污染的過程示意圖；
[0029]圖5A是本發(fā)明降低爐管工藝金屬污染的方法所得未經(jīng)高溫退火處理的硅片的金屬雜質(zhì)分布不意圖；
[0030]圖5B是本發(fā)明降低爐管工藝金屬污染的方法所得的經(jīng)過高溫退火處理的硅片的金屬雜質(zhì)分布不意圖。
【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的說明:[0032]圖3是本發(fā)明降低爐管工藝金屬污染的方法的工藝流程圖，請參見圖3，一種降低爐管工藝金屬污染的方法，用以減少在高溫退火步驟中金屬雜質(zhì)的擴散，從而降低金屬污染，提聞影響廣品良率。
[0033]具體通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:提供一具有淺槽隔離結(jié)構(gòu)12的硅片10 ;于所述的淺槽隔離結(jié)構(gòu)12內(nèi)形成側(cè)墻氧化層20 ;制備一覆蓋于所述氧化層20表面的過渡阻擋層30 ;對爐管退火處理；采用H3PO4去除淺槽隔離側(cè)墻過渡阻擋層30。
[0034]進一步的，采用HDP填充淺槽隔離結(jié)構(gòu)12，得到所需的產(chǎn)品硅片。
[0035]圖4A-F為本發(fā)明降低爐管工藝金屬污染的方法示意圖，結(jié)合圖4A-F對本發(fā)明做進一步的說明，具體地:
[0036]圖4A是本發(fā)明降低爐管工藝金屬污染的方法中，采用干法刻蝕的方法于一硅片10上制備形成淺槽隔離結(jié)構(gòu)12的示意圖，請參見圖4A，于硅片10上進行干法刻蝕，在硅片10的表層還有二氧化娃層101,以及氮娃層102。
[0037]圖4B是本發(fā)明降低爐管工藝金屬污染的方法中，于上述的基體硅片10的淺槽隔離結(jié)構(gòu)12內(nèi)形成側(cè)墻氧化層20的示意圖，請參見圖4B，在本發(fā)明中，具體采用ISSG氧化工藝形成側(cè)墻氧化層20，其中所形成側(cè)墻氧化層20有效用于修復(fù)刻蝕過程中淺槽隔離結(jié)構(gòu)12的娃損傷。
[0038]圖4C是本發(fā)明降低爐管工藝金屬污染的方法，于基體硅片10中形成淺槽隔離結(jié)構(gòu)12的過渡阻擋層30的示意圖，采用爐管低壓氣相沉積(LPCVD)的方法形成淺槽隔離側(cè)墻氧化層20的過渡阻擋層30，所述的過渡阻擋層30覆蓋在側(cè)墻氧化層20上，過渡阻擋層30為氮化硅形成氮化硅過渡阻擋層30的反應(yīng)式具體如下:
[0039]SiH2Cl2+NH3 — Si3N4+NH4Cl+H2
[0040]所述的降低爐管工藝金屬污染的方法其低壓化學(xué)氣相沉積的工藝溫度可以為600-800 0C,也可以為 650-800 °C，還可以為 650-770 °C，如 650 °C、700 °C、680 °C、720 °C、740°C、750°C、770°C等等；其工藝壓力可以為0.2-0.4torr，還可以為0.25-0.35torr，如
0.25torr、0.28torr>0.30torr>0.31torr>0.33torr、0.35torr 等等。
[0041]圖4D是本發(fā)明降低爐管工藝金屬污染的方法中，對基體硅片10進行熱處理工藝，其中所述的熱處理工藝即為退火處理的過程，其中所述的退火處理的溫度可以為1000-1500 V，還可以為 1000-1100 V，如 1000 V、1020 V、1070 V、1030°C、1100°C等等，退火處理的時間可以為l_3h，還可以為1.5-2.5h，如1.5h、l.7h、2h、2.lh、2.3h、2.5h等等，最優(yōu)為2h。所述的退火處理可用于減小硅氧界面和硅體內(nèi)部的缺陷，從而提高產(chǎn)品良率。
[0042]圖4E是本發(fā)明降低爐管工藝金屬污染的方法中，基體硅片10去除淺槽隔離側(cè)墻層20的過渡阻擋層30后的的示意圖，具體可采用標準H3PO4去除所述的淺槽隔離側(cè)墻層20的過渡阻擋層30。
[0043]本發(fā)明降低爐管工藝金屬污染的方法中，還包括采用HDP介質(zhì)40填充淺槽隔離結(jié)構(gòu)12，請參見圖4F。
[0044]本發(fā)明實施例中所述的降低爐管工藝金屬污染的方法，經(jīng)高溫爐管處理前后的金屬分布如圖5A-B所不。
[0045]其中，圖5A是本發(fā)明降低爐管工藝金屬污染的方法所得未經(jīng)高溫退火處理的硅片的金屬雜質(zhì)分布示意圖，由圖5A中可知，金屬雜質(zhì)11均勻分布于過渡阻擋層30的表面。圖5B是本發(fā)明降低爐管工藝金屬污染的方法所得經(jīng)過高溫退火處理的硅片10的金屬雜質(zhì)11分布示意圖，由圖5B可知，經(jīng)過高溫退火處理后，金屬雜質(zhì)11進入過渡阻擋層30中，并被束縛在過渡阻擋層30氮化硅之中。
[0046]所述的過渡阻擋層30為氮化硅，由于氮化硅是一種致密的薄膜，由于氮化硅薄膜的致密性更有效的防止金屬雜質(zhì)的擴散，因此，金屬雜質(zhì)11在氮化硅中擴散很難，作為過渡阻擋層30，可以有效的防止金屬雜質(zhì)11的擴散。氮化硅過渡阻擋層30的存在，有效地將金屬雜質(zhì)11阻擋在硅片10的基體之外，并將金屬雜質(zhì)11束縛在過渡阻擋層氮化硅30之中，從而可以有效地阻止由于爐管高溫長時間熱處理造成與基體硅片10上金屬雜質(zhì)的擴散。高溫退火處理后再經(jīng)過濕法清洗(H3PO4溶液)，去除掉氮化硅過渡阻擋層30和其中的金屬雜質(zhì)11。
[0047]綜上所述，本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，可以有效地減少了金屬雜質(zhì)11在硅片10表面以及深處的擴散，從而有效減少硅片產(chǎn)品的金屬污染，提高產(chǎn)品良率。
[0048]優(yōu)選的，本發(fā)明所述的降低爐管工藝金屬污染的方法，可基于Logic、CIS、Flash或eFlash等技術(shù)平臺，應(yīng)用65/55nm、45/40nm、32/28nm或<=22nm等技術(shù)節(jié)點的半導(dǎo)體工藝中。
[0049]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)以及上述實施例可以實現(xiàn)所述變化例，在此不予贅述。這樣的變化例并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容，在此不予贅述。
[0050]以上對本發(fā)明的較佳實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，其中未盡詳細描述的設(shè)備和結(jié)構(gòu)應(yīng)該理解為用本領(lǐng)域中的普通方式予以實施；任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種降低爐管工藝金屬污染的方法，其特征在于，所述方法包括: 提供一具有淺槽隔離結(jié)構(gòu)的硅片； 于所述硅片暴露的表面制備一氧化層后，繼續(xù)制備一覆蓋所述氧化層表面的過渡阻擋層； 繼續(xù)熱處理工藝后，去除所述過渡阻擋層； 其中，所述過渡阻擋層在進行所述熱處理工藝中能夠防止金屬雜質(zhì)擴散至所述硅片中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低爐管工藝金屬污染的方法，其特征在于，還包括采用HDP填充于淺槽隔離結(jié)構(gòu)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低爐管工藝金屬污染的方法，其特征在于，通過ISSG氧化工藝形成所述氧化層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低爐管工藝金屬污染的方法，其特征在于，采用爐管低壓化學(xué)氣相沉積法形成所述過渡阻擋層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的降低爐管工藝金屬污染的方法，其特征在于，所述的過渡阻擋層為氮化娃層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的降低爐管工藝金屬污染的方法，其特征在于，所述的低壓化學(xué)氣相沉積的溫度為600-800°C，壓力為0.2-0.4torr0
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低爐管工藝金屬污染的方法，其特征在于，所述的熱處理工藝為退火處理工藝，其中所述的退火處理工藝的溫度為1000-1500°C，時間為l_3h。
8.根據(jù)權(quán)利要求1?7任一所述的降低爐管工藝金屬污染的方法，其特征在于，采用H3PO4去除所述的過渡阻擋層。
【文檔編號】H01L21/762GK103887223SQ201410090750
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月12日
【發(fā)明者】江潤峰, 戴樹剛 申請人:上海華力微電子有限公司