发明名称 半导体晶圆中用以形成一镶嵌电容之方法及设备
摘要 本发明关于镶嵌电容器(inlaid capacitor)及其于半导体晶圆的形成方法。用以提供研磨(polishing)一形成在空孔中的薄层及半导体晶圆表面,此薄层可包含电容器中的底电极层。因为不使用充填材料在研磨时保护空孔,这些研磨完成后的残留微粒进入开放状态的空孔内,且在底电极层表面经过超音波处理(megasonic cleaning)之后变得松动。为了移除这些松动的微粒,半导体晶圆再经过了双面的擦刷清理(brush scrubbing)。移除了几乎所有在空孔中及底电容器表面的残留微粒之后,再施以介电材料与上电极层的沉积作用,而形成了电容器。
申请公布号 TW466751 申请公布日期 2001.12.01
申请号 TW089104300 申请日期 2000.03.09
申请人 应用材料股份有限公司 发明人 格列格里M 亚米果;罗伯特E 达芬波特
分类号 H01L27/108 主分类号 H01L27/108
代理机构 代理人 蔡坤财 台北巿松江路一四八号十二楼
主权项 1.一种于一半导体晶圆上形成一结构的方法,该方法至少包含:研磨形成于空孔内及该半导体晶圆上表面之薄层;超音波清洁该半导体晶圆;及刷擦该半导体晶圆。2.如申请专利范围第1项所述之方法,其中上述之研磨步骤包含化学机械研磨该薄层之表面,而生成残留微粒于该空孔中。3.如申请专利范围第2项所述之方法,其中上述之超音波清洁步骤包含松动由该研磨过程生成于该半导体晶圆表面的该残留微粒。4.如申请专利范围第3项所述之方法:其中上述之擦刷处理步骤包含自该半导体晶圆表面移除已松动之该残留微粒。5.如申请专利范围第4项所述之方法,其中上述之超音波清理步骤包含以溶液清洗该半导体晶圆,该溶液包含至少一种以下成份:离子水、氨水(Ammonia)、氢氧化铵(Ammonia Hydroxide)、过氧化氢(Hydrogen Peroxide)及柠檬酸(Citric Acid)。6.如申请专利范围第5项所述之方法,其中上述之超音波清理步骤应包含以超音波清洗该半导体晶圆时间约30秒至约60秒之间。7.如申请专利范围第1项所述之方法,其中上述之超音波清理步骤包含以超音波清洗该半导体晶圆时间约30秒至约60秒。8.如申请专利范围第7项所述之方法,其中上述之擦刷处理步骤包含以擦刷处理清洗该半导体晶圆时间约30秒至约60秒。9.如申请专利范围第1项所述之方法,其中上述之擦刷处理步骤包含以擦刷处理清洗该半导体晶圆时间约30秒至约60秒。10.一种于半导体晶圆中形成镶嵌电容器的方法,该方法至少包含:形成空孔于该半导体晶圆之基材层中;沉积至少一层的电容器于该半导体晶圆之基材层表面及该基材层之该空孔内;研磨该半导体晶圆之基材层表面,以去除至少一层之薄层,而产生残留微粒于空孔中;以超音波清理该半导体晶圆以松动该残留微粒;及以机械方法移除空孔中该残留微粒。11.如申请专利范围第10项所述之方法,其中上述之机械方法步骤包含擦刷处理该半导体晶圆。12.如申请专利范围第11项所述之方法,其中上述之研磨步骤包含化学机械研磨。13.如申请专利范围第10项所述之方法,其中上述之空孔形成的深宽比大于1:1,且该机械方法之步骤系移除基本上该空孔中所有的该残留微粒。14.如申请专利范围第10项所述之方法,其中上述之空孔形成的深宽比在约2:1与约15:1之间,且该机械方法之步骤系基本上移除该空孔中所有的该残留微粒。15.如申请专利范围第10项所述之方法,其中上述之空孔形成的深宽比在约5:1与约10:1之间,且该机械方法之步骤系移除基本上该空孔中所有的该残留微粒。16.如申请专利范围第10项所述之方法,其中上述之沉积层中其一为阻障层,另外之一沉积层为电极层。17.如申请专利范围第16项所述之方法,其中上述之电极层包含多晶矽。18.如申请专利范围第17项所述之方法,其中上述之研磨步骤包含以至少一种氧化铝基研浆及氧化矽基研浆之化学机械研磨该半导体晶圆。19.如申请专利范围第10项所述之方法,其中上述之超音波清理步骤包含超音波清洗该半导体晶圆时间于约30秒至约60秒。20.一种半导体晶圆中之镶嵌电容器的配置,该配置至少包含:基材层,含有形成之空孔,且该空孔的深宽比大于1.5:1;底电极层,形成于该空孔中,且在该底电极层的上表层,基本上不具有研磨所生成的残留微粒;介电层,形成在该空孔中;及上电极层,形成于该介电层上。21.如申请专利范围第20项所述之配置,更包含该空孔中,在该基材层与该底电极之间的阻障层。22.如申请专利范围第21项所述之配置,其中上述之底电极层包含至少一种的多晶矽、铂(Pt)、钌(Ru)或铱(Ir)。23.如申请专利范围第21项所述之配置,其中上述之介电层包含至少一种的BST,PZT,Ta2O5。24.如申请专利范围第21项所述之配置,其中上述之上电极层包含至少一种的多晶矽、铂(Pt)、钌(Ru)或铱(Ir)。25.一种用于研磨过程中同步移除半导体晶圆之残留微粒的配置,该配置至少包含:一单一机台,其包含:一超音波清理站,用以使该半导体晶圆于研磨作业中产生的该残留微粒自该半导体于表面上松动;一刷擦清理站,用以移除该半导体晶圆上的该松动残留微粒;及一自动传输装置,用以自动化传输该半导体晶圆自该超音波清理站至该刷擦清理站。图式简单说明:第一图为本发明的具体实施例中形成镶嵌电容器的步骤中,部份半导体晶圆的剖面图。第二图为在第一图之部份后,在空孔内沉积堆起阻障(barrier)层的部份的剖面图。第三图为显示在第二图之部份后,在阻碍层上沉积电极层。第四图为显示在第三图之部份后,本发明的具体实施例中以化学机械研磨施于阻障层及电极层。第五图为显示在第四图之部份后,依据本发明的具体实施例,以超音波清理半导体晶圆。第六图为显示在第五图之部份后,依据本发明的具体实施例,以双面的机械式刷头擦净。第七图为显示在第六图之部份后,依据本发明的具体实施例,沉积电容器材料层。第八图为显示在第七图之部份后,依据本发明的具体实施例,形成了在电容器材料层上的电极层。第九图为依据本发明的具体实施例,清洁并刷净半导体晶圆的设备及流程示意图。
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