[發明專利]改善柵極導電層保護層膜厚穩定性的方法及設備

在審

• 申請號: 201810906812.0
• 申請日: 2018-08-10
• 公開（公告）號: CN110828289A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 長鑫存儲技術有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/66;C23C16/34;C23C16/52
• 代理公司: 上海盈盛知識產權代理事務所(普通合伙) 31294
• 代理人: 孫佳胤

本發明提供一種改善柵極導電層保護層膜厚穩定性的方法及設備，該方法包括補償設定、氮化硅沉積、自動去膜、逆補償計算的S1?S4四個步驟，通過優化改善柵極導電層保護層膜厚穩定性的設備及操作流程，也即在氮化硅沉積爐管機臺自動去膜過程中，通過優化批次控制裝置，使得氮化硅沉積爐管機臺內的晶圓在沉積柵極導電層保護層時候，能夠保證柵極導電層保護層膜厚穩定，從而能夠保證晶圓產品良率。

技術領域

本發明涉及半導體集成電路儲存器技術領域，特別涉及內存組件裝置構造及流程，尤其涉及改善柵極導電層保護層膜厚穩定性的方法及設備。

背景技術

由于低壓化學氣相沉積(Low pressure chemical vapor deposition，簡稱：LPCVD)氮化硅爐管機臺100在日常沉積薄膜時會沉積一部分氮化硅在晶舟110、內石英管102和外石英管101等部件(parts)上，如圖1繪示氮化硅爐管機臺100示意圖。隨著處理(Run)貨的批次數越來越多，殘留在parts上的薄膜會越來越多，會很容易脫落到晶圓上從而產生微塵(particle)。一般情況下，LPCVD氮化硅爐管在Run到定量批次后會進行周期自動去膜維護(AUTO CLN)。AUTO CLN是通過通入氟氣等腐蝕性氣體對殘留在parts上的薄膜進行腐蝕，從而使殘留的薄膜從parts上大量脫落并通過清除(Purge)等步驟送入廠務端。由于LPCVD氮化硅爐管的晶舟110、內石英管102和外石英管101等parts上的薄膜在AUTOCLN后被清除掉，所以機臺在AUTO CLN后再次沉積時會補償沉積一部分薄膜到這些parts上。隨著Run的批次數逐漸增加，沉積在晶舟和內外石英管等parts上的薄膜逐漸飽和，需要補償給這些parts上的薄膜會越來越少，沉積到晶圓上的薄膜會越來越多。

由于LPCVD氮化硅機臺在AUTO CLN后再次沉積時會補償沉積一部分薄膜到晶舟和內外石英管等parts上，并且隨著Run的批次數逐漸增加，沉積在這些parts上的薄膜逐漸飽和，需要補償給這些parts上的薄膜會越來越少。那么，在同一個AUTO CLN周期內，在相同的Run貨條件下，AUTO CLN后第一Run批次的膜厚相較于AUTO CLN前的膜厚會降低很多，并隨著Run貨批次數的增加，沉積的膜厚越來越大。但是當沉積到parts上的薄膜飽和后，沉積到晶圓上的薄膜厚度基本不變，如圖2所示。這種現象隨著Run貨制程的膜厚(target)的變大而更加明顯。柵極導電層保護層(PG GATE SIN layer)是擴散氮化硅制程中膜厚target最大的制程(膜厚target為1800埃)，所以這種現象特別明顯。

如圖3所示，當柵極導電層保護層503(PG GATE SIN layer，Si₃N₄層)沉積的厚度過大時，會導致隨后沉積的存儲節點接觸氧化物層504(SNC OX layer，SOD方式形成的SiO₂層)在平坦化(CMP)后遺留在陣列501(Array)區域上方的SiO₂層過厚。當遺留的存儲節點接觸氧化物層504的厚度過大時，在隨后刻蝕存儲節點接觸氧化物層504和其上方的復合層505(oxide,carbon,SION etc...)時，由于蝕刻機器工藝的局限性，導致被刻蝕層不能蝕刻完全，進而導致隨后沉積的存儲節點接觸(SNC)層506(Poly and metal etc…)不能和Array區域接觸，存在遺留填充層H1，使工作元件失效。而當柵極導電層保護層503沉積的厚度過小時，會導致隨后沉積的存儲節點接觸氧化物層在平坦化后遺留在Array區域上方的SiO₂層會過少，從而導致隨后刻蝕存儲節點接觸氧化物層和其上方的復合層后的溝道長度變小，進而使沉積的存儲節點接觸層厚度過小，柵極導電層與金屬層間距離K1過小，導致存儲節點接觸層上方的金屬507與柵極導電層502的耦合效應過大，影響器件性能，如圖4所示。所以，柵極導電層保護層503薄膜厚度的穩定性對于保證產品良率起著非常重要的作用。

發明內容