专利名称：一种消除硅凹坑的方法
技术领域：
本发明涉及半导体存储器制造领域，尤其涉及ー种NOR Flash芯片的制造方法。
背景技术：
现代社会，各种各样的电子产品融入人们的工作和生活，例如手机、数码相机和U盘等。在这些电子产品中，往往使用闪存(Flash)进行数据存储。闪存有许多类型，从结构上分主要有N0R、NAND、AND、DiN0R等，其中NAND和NOR是目前较为常见的类型。Flash全名叫Flash EEPROM Memory，1984年由东芝公司发明，1988年Intel推出第一款商业性的NORFlash芯片，1989年日立公司研制成功NAND Flash。NOR Flash是目前最通用的闪存，其存储格式和读写方式都与常用的内存相近，支持随即读写，具有较高的速度和低廉的价格，非常适合存储程序及相关数据。在现有的NOR Flash的制造方法中，通过对硅衬底离子注入产生存储单元Cell(元胞)区域。离子化金属等离子注入(1nized metal plasma, IMP)是目前常用的离子注入技木，1996年由应用材料公司推出。离子化金属等离子注入是将掺杂杂质引入半导体晶片中，是半导体制造中关键的处理工艺。在离子注入系统中，将电子引入充有掺杂源气体的真空Ife室，使尚子源生成尚子。惨杂源气体包括BF3、B10H14-, B12H22-.PH3> AsH3> PF5-, AsF5等。电子与气体中掺杂原子及分子的碰撞，导致产生了包含正和负掺杂离子的离子化等离子体。通过在适当形状的提取电极两端施加高电压，而实现离子束的提取，提取束通过提取电极上的通孔。该提取束作为朝向村底加速的准直离子束，穿过通孔并离开离子源。离子束撞击在半导体晶片的衬底表面上，以在衬底中注入掺杂元素。该离子束穿透衬底表面，以形成期望的掺杂特征。所注入的掺杂原子随后能够通过退火而激活，以形成电活性的掺杂区域。所注入的各种离子物料包括B、P、As等。硼是特别广泛使用的注入物料。IMP注入中，气体带着要掺杂的杂质硼在离子注入机中离化，采用高电压和磁场来控制并加速离子，导致高能杂质离子注入到衬底中。在硼元素的MP注入过程中，一般开启淹没式等离子体枪(PlasmaFlood Gun, PFG)对衬底表面喷射负电荷。在硼MP离子注入和随后的热处理等エ艺步骤后，会在存储单元Cell表面形成氧化物、有机物、颗粒和金属污染物。一般使用缓冲氧化物蚀刻剂(Buffer Oxide Etch, B0E)清洗半导体衬底，BOE蚀刻剂是HF与NH4F依不同比例混合而成。6: 1B0E表示HF = NH4F=1: 6的成分混合而成。HF为主要的蚀刻液，NH4F则作为缓冲剂使用，清洗若干遍。然而，在硼MP注入エ艺中，淹没式等离子体枪(Plasma Flood Gun, PFG)对衬底表面喷射负电荷，在衬底表面积累过多的负电荷，负电荷和BOE发生电化学反应，导致衬底表面的硅被侵蚀，容易产生硅凹坑，并导致产品的低良，缺陷状况严重的甚至在线剔片，非常影响产品的生产。
发明内容
本发明的目的在于提出ー种在NOR Flash芯片制造过程中，可以通过エ艺优化从根本上消除硅凹坑、解决因硅凹坑导致的在线剔片以及产品低良的方法。为达此目的，本发明采用以下技术方案:一种消除NOR Flash芯片制造过程中硅凹坑的方法，该方法包括:离子化金属等离子注入步骤和湿法腐蚀步骤，其特征在干:在所述离子化金属等离子注入步骤中，将所述离子化金属等离子注入系统中的淹没式等离子体枪关闭；在所述湿法腐蚀步骤中使用稀释HF。作为本发明的一种优选方案，所述离子化金属等离子注入步骤，以低能量注入硼，注入能量为6-12KV。作为本发明的一种优选方案，所述离子化金属等离子注入步骤，注入能量为10KV。作为本发明的一种优选方案，所述离子化金属等离子注入步骤中，剂量为1.1-1.8 X 1015cnT2。作为本发明的一种优选方案，所述离子化金属等离子注入步骤中，剂量为1.5 X IO15Cm 2O作为本发明的一种优选方案，所述湿法腐蚀步骤中，稀释HF成分为HF:H2O=1: 100。作为本发明的一种优选方案，所述湿法腐蚀步骤，温度为20_26°C。作为本发明的一种优选方案，所述湿法腐蚀步骤，温度为23°C。作为本发明的一种优选方案，所述湿法腐蚀步骤中，所述湿法腐蚀时间是根据氧化物的消耗来确定的。作为本发明的一种优选方案，还包括在湿法腐蚀后，进行ー去离子水清洗步骤。与现有技术相比，本发明掲示的用于消除NOR Flash芯片制造过程中硅凹坑的方法，通过将硼离子化金属等离子注入系统中的淹没式等离子体枪关闭，并使用稀释HF湿法腐蚀，从而可从根本上消除硅凹坑，解决因硅凹坑导致的在线剔片和产品的低良。
图1是本发明消除硅凹坑方法的流程图。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进ー步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。第一实施例參见图1，图中介绍了消除硅凹坑的流程图，主要包括离子化金属等离子注入步骤和湿法腐蚀步骤。本实施例掲示了一种消除NOR Flash芯片制造过程中硅凹坑的方法。该方法包括:离子化金属等离子注入和湿法腐蚀步骤。在MP离子注入中，气体带着要掺杂的杂质硼在离子注入机中离化，采用高电压和磁场来控制并加速离子，导致高能杂质离子注入到衬底中。在硼元素的IMP注入过程中，一般开启淹没式等离子体枪(Plasma Flood Gun,PFG)对衬底表面喷射负电荷，目的是为了使离子束集中不发散。申请人经大量实验，发现在硼MP元素注入エ艺中，淹没式等离子体枪(Plasma Flood Gun, PFG)对衬底表面喷射负电荷，在衬底表面积累过多的负电荷，负电荷和BOE发生电化学反应,导致衬底表面的娃被侵蚀，容易产生硅凹坑，但是，把BOE替换成稀释HF则不会发生这种电化学反应。因此，本发明公开了ー种可以从根本上消除硅凹坑的方法:在离子化金属等离子注入步骤中，将硼离子化金属等离子注入系统中的淹没式等离子体枪关闭，不再向硅衬底表面喷洒负电荷；在湿法エ艺中用稀释HF代替B0E，硼元素以低能量注入。采用上述方案，可以把NOR Flash芯片的制造良品率提高大约8%。第二实施例本实施例掲示了一种消除NOR Flash芯片制造过程中硅凹坑的方法。该方法包括:离子化金属等离子注入(1nized metal plasma, IMP)和湿法腐蚀步骤。在IMP离子注入中，气体带着要掺杂的杂质硼在离子注入机中离化，采用高电压和磁场来控制并加速离子，导致高能杂质离子注入到衬底中。在硼元素的MP注入过程中，一般开启淹没式等离子体枪(Plasma Flood Gun，PFG)对衬底表面喷射负电荷，目的是为了使离子束集中不发散。申请人经大量实验，发现在硼MP元素注入エ艺中，淹没式等离子体枪(Plasma Flood Gun,PFG)对衬底表面喷射负电荷，在衬底表面积累过多的负电荷，负电荷和BOE发生电化学反应，导致衬底表面的硅被侵蚀，容易产生硅凹坑，但是，把BOE替换成稀释HF则不会发生这种电化学反应。因此，本发明公开了ー种可以从根本上消除硅凹坑的方法:在离子化金属等离子注入步骤中，将硼离子化金属等离子注入系统中的淹没式等离子体枪关闭，不再向硅衬底表面喷洒负电荷；在湿法エ艺中用稀释HF代替BOE ;在硼MP注入中，以6-12KV的能量注入硼元素。第三实施例本实施例掲示了一种消除NOR Flash芯片制造过程中硅凹坑的方法。该方法包括:离子化金属等离子注入(1nized metal plasma, IMP)和湿法腐蚀步骤。在IMP离子注入中，气体带着要掺杂的杂质硼在离子注入机中离化，采用高电压和磁场来控制并加速离子，导致高能杂质离子注入到衬底中。在硼元素的MP注入过程中，一般开启淹没式等离子体枪(Plasma Flood Gun，PFG)对衬底表面喷射负电荷，目的是为了使离子束集中不发散。申请人经大量实验，发现在硼MP元素注入エ艺中，淹没式等离子体枪(Plasma Flood Gun,PFG)对衬底表面喷射负电荷，在衬底表面积累过多的负电荷，负电荷和BOE发生电化学反应，导致衬底表面的硅被侵蚀，容易产生硅凹坑，但是，把BOE替换成稀释HF则不会发生这种电化学反应。因此，本发明公开了ー种可以从根本上消除硅凹坑的方法:在离子化金属等离子注入步骤中，将硼离子化金属等离子注入系统中的淹没式等离子体枪关闭，不再向硅衬底表面喷洒负电荷；在湿法エ艺中用稀释HF代替BOE ;在硼MP注入中，以10KV的能量注入硼元素。第四实施例本实施例掲示了一种消除NOR Flash芯片制造过程中硅凹坑的方法。该方法包括:离子化金属等离子注入(1nized metal plasma, IMP)和湿法腐蚀步骤。在IMP离子注入中，气体带着要掺杂的杂质硼在离子注入机中离化，采用高电压和磁场来控制并加速离子，导致高能杂质离子注入到衬底中。在硼元素的IMP注入过程中，一般开启淹没式等离子体枪(Plasma Flood Gun，PFG)对衬底表面喷射负电荷，目的是为了使离子束集中不发散。申请人经大量实验，发现在硼MP元素注入エ艺中，淹没式等离子体枪(Plasma FloodGun, PFG)对衬底表面喷射负电荷，在衬底表面积累过多的负电荷，负电荷和BOE发生电化学反应，导致衬底表面的硅被侵蚀，容易产生硅凹坑，但是，把BOE替换成稀释HF则不会发生这种电化学反应。因此，本发明公开了ー种可以从根本上消除硅凹坑的方法:在离子化金属等离子注入步骤中，将硼离子化金属等离子注入系统中的淹没式等离子体枪关闭，不再向硅衬底表面喷洒负电荷；在湿法エ艺中用稀释HF代替BOE ;在硼MP注入中，剂量为1.1-1.8 X 1015cnT2。第五实施例本实施例掲示了一种消除NOR Flash芯片制造过程中硅凹坑的方法。该方法包括:离子化金属等离子注入(1nized metal plasma, IMP)和湿法腐蚀步骤。在IMP离子注入中，气体带着要掺杂的杂质硼在离子注入机中离化，采用高电压和磁场来控制并加速离子，导致高能杂质离子注入到衬底中。在硼元素的IMP注入过程中，一般开启淹没式等离子体枪(Plasma Flood Gun，PFG)对衬底表面喷射负电荷，目的是为了使离子束集中不发散。申请人经大量实验，发现在硼MP元素注入エ艺中，淹没式等离子体枪(Plasma Fl oodGun, PFG)对衬底表面喷射负电荷，在衬底表面积累过多的负电荷，负电荷和BOE发生电化学反应，导致衬底表面的硅被侵蚀，容易产生硅凹坑，但是，把BOE替换成稀释HF则不会发生这种电化学反应。因此，本发明公开了ー种可以从根本上消除硅凹坑的方法:在离子化金属等离子注入步骤中，将硼离子化金属等离子注入系统中的淹没式等离子体枪关闭，不再向硅衬底表面喷洒负电荷；在湿法エ艺中用稀释HF代替BOE ;在硼MP注入中，剂量为
1.5 X IO15Cm 2O第六实施例本实施例掲示了一种消除NOR Flash芯片制造过程中硅凹坑的方法。该方法包括:离子化金属等离子注入(1nized metal plasma, IMP)和湿法腐蚀步骤。在IMP离子注入中，气体带着要掺杂的杂质硼在离子注入机中离化，采用高电压和磁场来控制并加速离子，导致高能杂质离子注入到衬底中。在硼元素的MP注入过程中，一般开启淹没式等离子体枪(Plasma Flood Gun，PFG)对衬底表面喷射负电荷，目的是为了使离子束集中不发散。申请人经大量实验，发现在硼MP元素注入エ艺中，淹没式等离子体枪(Plasma Flood Gun,PFG)对衬底表面喷射负电荷，在衬底表面积累过多的负电荷，负电荷和BOE发生电化学反应，导致衬底表面的硅被侵蚀，容易产生硅凹坑，但是，把BOE替换成稀释HF则不会发生这种电化学反应。因此，本发明公开了ー种可以从根本上消除硅凹坑的方法:在离子化金属等离子注入步骤中，将硼离子化金属等离子注入系统中的淹没式等离子体枪关闭，不再向硅衬底表面喷洒负电荷；在湿法エ艺中用稀释HF代替B0E，稀释HF成分为HF = H2O=1: 60-150。第七实施例本实施例掲示了一种消除NOR Flash芯片制造过程中硅凹坑的方法。该方法包括:离子化金属等离子注入(1nized metal plasma, IMP)和湿法腐蚀步骤。在IMP离子注入中，气体带着要掺杂的杂质硼在离子注入机中离化，采用高电压和磁场来控制并加速离子，导致高能杂质离子注入到衬底中。在硼元素的MP注入过程中，一般开启淹没式等离子体枪(Plasma Flood Gun，PFG)对衬底表面喷射负电荷，目的是为了使离子束集中不发散。申请人经大量实验，发现在硼MP元素注入エ艺中，淹没式等离子体枪(Plasma Flood Gun,PFG)对衬底表面喷射负电荷，在衬底表面积累过多的负电荷，负电荷和BOE发生电化学反应，导致衬底表面的硅被侵蚀，容易产生硅凹坑，但是，把BOE替换成稀释HF则不会发生这种电化学反应。因此，本发明公开了ー种可以从根本上消除硅凹坑的方法:在离子化金属等离子注入步骤中，将硼离子化金属等离子注入系统中的淹没式等离子体枪关闭，不再向硅衬底表面喷洒负电荷；在湿法エ艺中用稀释HF代替BOE，稀释HF成分为HF = H2O=1: 100。第八实施例本实施例掲示了一种消除NOR Flash芯片制造过程中硅凹坑的方法。该方法包括:离子化金属等离子注入(1nized metal plasma, IMP)和湿法腐蚀步骤。在IMP离子注入中，气体带着要掺杂的杂质硼在离子注入机中离化，采用高电压和磁场来控制并加速离子，导致高能杂质离子注入到衬底中。在硼元素的MP注入过程中，一般开启淹没式等离子体枪(Plasma Flood Gun，PFG)对衬底表面喷射负电荷，目的是为了使离子束集中不发散。申请人经大量实验，发现在硼MP元素注入エ艺中，淹没式等离子体枪(Plasma Flood Gun,PFG)对衬底表面喷射负电荷，在衬底表面积累过多的负电荷，负电荷和BOE发生电化学反应，导致衬底表面的硅被侵蚀，容易产生硅凹坑，但是，把BOE替换成稀释HF则不会发生这种电化学反应。因此，本发明公开了ー种可以从根本上消除硅凹坑的方法:在离子化金属等离子注入步骤中，将硼离子化金属等离子注入系统中的淹没式等离子体枪关闭，不再向硅衬底表面喷洒负电荷；在湿法エ艺中用稀释HF代替B0E，温度为20-26°C。第九实施例本实施例掲示了一种消除NOR Flash芯片制造过程中硅凹坑的方法。该方法包括:离子化金属等离子注入(1nized metal plasma, IMP)和湿法腐蚀步骤。在IMP离子注入中，气体带着要掺杂的杂质硼在离子注入机中离化，采用高电压和磁场来控制并加速离子，导致高能杂质离子注入到衬底中。在硼元素的MP注入过程中，一般开启淹没式等离子体枪(Plasma Flood Gun，PFG)对衬底表面喷射负电荷，目的是为了使离子束集中不发散。申请人经大量实验，发现在硼MP元素注入エ艺中，淹没式等离子体枪(Plasma Flood Gun,PFG)对衬底表面喷射负电荷，在衬底表面积累过多的负电荷，负电荷和BOE发生电化学反应，导致衬底表面的硅被侵蚀，容易产生硅凹坑，但是，把BOE替换成稀释HF则不会发生这种电化学反应。因此，本发明公开了ー种可以从根本上消除硅凹坑的方法:在离子化金属等离子注入步骤中，将硼离子化金属等离子注入系统中的淹没式等离子体枪关闭，不再向硅衬底表面喷洒负电荷；在湿法エ艺中用稀释HF代替B0E，温度为23°C。第十实施例本实施例掲示了一种消除NOR Flash芯片制造过程中硅凹坑的方法。该方法包括:离子化金属等离子注入(1nized metal plasma, IMP)和湿法腐蚀步骤。在IMP离子注入中，气体带着要掺杂的杂质硼在离子注入机中离化，采用高电压和磁场来控制并加速离子，导致高能杂质离子注入到衬底中。在硼元素的MP注入过程中，一般开启淹没式等离子体枪(Plasma Flood Gun，PFG)对衬底表面喷射负电荷，目的是为了使离子束集中不发散。申请人经大量实验，发现在硼MP元素注入エ艺中，淹没式等离子体枪(Plasma Fl ood Gun,PFG)对衬底表面喷射负电荷，在衬底表面积累过多的负电荷，负电荷和BOE发生电化学反应，导致衬底表面的硅被侵蚀，容易产生硅凹坑，但是，把BOE替换成稀释HF则不会发生这种电化学反应。因此，本发明公开了ー种可以从根本上消除硅凹坑的方法:在离子化金属等离子注入步骤中，将硼离子化金属等离子注入系统中的淹没式等离子体枪关闭，不再向硅衬底表面喷洒负电荷；在湿法エ艺中用稀释HF代替B0E，腐蚀时间不固定。
第^^ 一实施例本实施例掲示了一种消除NOR Flash芯片制造过程中硅凹坑的方法。该方法包括:离子化金属等离子注入(1nized metal plasma, IMP)和湿法腐蚀步骤。在IMP离子注入中，气体带着要掺杂的杂质硼在离子注入机中离化，采用高电压和磁场来控制并加速离子，导致高能杂质离子注入到衬底中。在硼元素的MP注入过程中，一般开启淹没式等离子体枪(Plasma Flood Gun，PFG)对衬底表面喷射负电荷，目的是为了使离子束集中不发散。申请人经大量实验，发现在硼MP元素注入エ艺中，淹没式等离子体枪(Plasma Fl ood Gun,PFG)对衬底表面喷射负电荷，在衬底表面积累过多的负电荷，负电荷和BOE发生电化学反应，导致衬底表面的硅被侵蚀，容易产生硅凹坑，但是，把BOE替换成稀释HF则不会发生这种电化学反应。因此，本发明公开了ー种可以从根本上消除硅凹坑的方法:在离子化金属等离子注入步骤中，将硼离子化金属等离子注入系统中的淹没式等离子体枪关闭，不再向硅衬底表面喷洒负电荷；在湿法エ艺中用稀释HF代替B0E，根据氧化物的消耗确定湿法腐蚀时间。第十二实施例本实施例掲示了一种消除NOR Flash芯片制造过程中硅凹坑的方法。该方法包括:离子化金属等离子注入(1nized metal plasma, IMP)和湿法腐蚀步骤。在IMP离子注入中，气体带着要掺杂的杂质硼在离子注入机中离化，采用高电压和磁场来控制并加速离子，导致高能杂质离子注入到衬底中。在硼元素的MP注入过程中，一般开启淹没式等离子体枪(Plasma Flood Gun，PFG)对衬底表面喷射负电荷，目的是为了使离子束集中不发散。申请人经大量实验，发现在硼MP元素注入エ艺中，淹没式等离子体枪(Plasma Flood Gun,PFG)对衬底表面喷射负电荷，在衬底表面积累过多的负电荷，负电荷和BOE发生电化学反应，导致衬底表面的硅被侵蚀，容易产生硅凹坑，但是，把BOE替换成稀释HF则不会发生这种电化学反应。因此，本发明公开了ー种可以从根本上消除硅凹坑的方法:在离子化金属等离子注入步骤中，将硼离子化金属等离子注入系统中的淹没式等离子体枪关闭，不再向硅衬底表面喷洒负电荷；在湿法エ艺中用稀释HF代替B0E，进行ー去离子水清洗步骤。本发明掲示的用于消除NOR Flash芯片制造过程中硅凹坑的方法，在硼离子化金属等离子注入过程中，通过将硼离子化金属等离子注入系统中的淹没式等离子体枪关闭，并使用稀释HF湿法腐蚀，从而可从根本上消除硅凹坑，解决因硅凹坑导致的在线剔片和产品的低良，大大提闻了良品的广出率。注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效 实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围決定。
权利要求
1.一种消除硅凹坑的方法，该方法包括:离子化金属等离子注入步骤和湿法腐蚀步骤，其特征在于:在所述离子化金属等离子注入步骤中，将所述离子化金属等离子注入系统中的淹没式等离子体枪关闭；在所述湿法腐蚀步骤中使用稀释HF。
2.如权利要求1所述的消除硅凹坑的方法，其特征在于，所述离子化金属等离子注入步骤，以低能量注入硼，注入能量为6-12KV。
3.如权利要求2所述的消除硅凹坑的方法，其特征在于，注入能量为10KV。
4.如权利要求3所述的消除硅凹坑的方法，其特征在干，所述离子化金属等离子注入步骤中，剂量为1.1-1.8X 1015cnT2。
5.如权利要求4所述的消除硅凹坑的方法，其特征在干，剂量为1.5X1015cm_2。
6.如权利要求1所述的消除硅凹坑的方法，其特征在于，所述湿法腐蚀步骤中，稀释HF成分为 HFiH2O=1:1OO0
7.如权利要求1所述的消除硅凹坑的方法，其特征在于，所述湿法腐蚀步骤，温度为20-26 °C。
8.如权利要求7所述的消除硅凹坑的方法，其特征在于，温度为23°C。
9.如权利要求1所述的消除硅凹坑的方法，其特征在于，所述湿法腐蚀步骤中，所述湿法腐蚀时间是根据氧化物的消耗来确定的。
10.如权利要求1所述的消除硅凹坑的方法，其特征在于，还包括在湿法腐蚀后，进行去离子水清洗步骤。
全文摘要
本发明公开了一种消除硅凹坑的方法，该方法包括离子化金属等离子注入和湿法腐蚀步骤，其特征在于在所述离子化金属等离子步骤中，将所述离子化金属等离子注入系统中的淹没式等离子体枪关闭；在所述湿法工艺中用稀释HF代替BOE。本发明可从根本上消除硅凹坑，解决因硅凹坑导致的在线剔片和产品的低良。
文档编号H01L21/8247GK103137562SQ20131004890
公开日2013年6月5日 申请日期2013年2月7日 优先权日2013年2月7日
发明者王辉, 黄兆兴 申请人:无锡华润上华科技有限公司