一种磷酸清洗控制装置及方法制造方法及图纸

技术编号:17782132 阅读:32 留言:0更新日期:2018-04-22 12:09
本发明专利技术涉及一种磷酸清洗控制装置及方法,所述装置包括以下结构:第一控制器,其分别与硅监控器、空气阀、第二控制器连接;第二控制器,连接磷酸循环回路和第一控制器,用于控制磷酸循环回路中磷酸药液的排出;硅监控器,连接磷酸循环回路,用于监测磷酸循环回路中的硅浓度,将硅浓度反馈给第一控制器;空气阀,连接第一控制器和磷酸循环回路,控制磷酸循环回路中磷酸药液的补入;磷酸循环回路,自所述空气阀引入磷酸药液,清洗待处理的3D NAND存储器等级层堆栈。本发明专利技术的磷酸清洗控制装置及方法,通过自动实时监测并控制硅浓度,便于维护硅浓度,可以消除氧化物层大头现象,从而提高3D NAND等级层堆栈中导体层的填充良率,进而提高器件性能。

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸清洗控制装置及方法
本专利技术涉及一种磷酸清洗控制装置及方法,涉及3DNAND存储器制造

技术介绍
随着半导体技术的发展,提出了各种半导体存储器件。相对于常规存储装置如磁存储器件,半导体存储器件具有访问速度快、存储密度高等优点。这当中,NAND结构正受到越来越多的关注。为进一步提升存储密度,出现了多种三维(3D)NAND器件。如图1A-C所示,是现有技术3DNAND存储器等级层堆栈制造过程示意图。具体包含以下步骤:(1)如图1A所示,在硅基板101上形成有等级层堆栈103,通过干法/湿法刻蚀形成栅极线狭缝102(GateLineSlit,GLS)垂直贯穿等级层堆栈103;所述等级层堆栈103由依次间隔形成的氧化物层104和氮化物层105组成。其中氮化物层105可以由氮化硅形成。(2)如图1B所示,通过干法/湿法刻蚀去除栅极线狭缝102附近的等级层堆栈103中的氮化物层105(例如SiN),形成凹陷区域106。(3)如图1C所示,沉积金属钨,以填充步骤(2)后形成的凹陷区域106,形成金属钨层107。(4)刻蚀金属钨层107,最终形成新的导体/绝缘体等级层堆栈103。然而上述的传统方法存在以下缺陷:氮化硅层的去除工艺中会使用到磷酸材料,并且磷酸材料的蚀刻速率与其中的硅浓度相关。如果硅浓度高,则蚀刻速率较低,反之如果硅浓度低则蚀刻速率较高,除了氮化硅,氧化物也会被刻蚀掉。当蚀刻速率较低时,如图1B所示,在步骤(2)时会生成新的二氧化硅,导致增加多余氧化物(厚度约5-10埃,1埃=10-10米),导致形成氧化物层104的大头现象(图1B的圆圈处所示),进而会导致在步骤(3)时形成气泡或虚空区108,这是NAND器件制作中不希望出现或者想要避免出现的现象,因为这种气泡或虚空区最终会导致金属钨层开口或电阻值上升,从而严重影响器件性能。通常这种大头现象很难避免,因为磷酸材料中的硅浓度很难控制,原因是当刻蚀去除氮化硅层时会使得硅浓度上升。目前3DNAND湿法刻蚀工艺氮化硅层消除研发中用到的磷酸清洗控制装置,如图2所示,使用ELC单片机采用边滴边补充的策略,来控制磷酸药液中的硅浓度。包括采用空气阀控制磷酸充入,使用过滤器、在线加热器、泵的回路循环磷酸药液的使用,实现反复清洗。ELC控制磷酸药液的滴入量。然而这种装置及清洗控制方法存在以下问题:其根据产品工艺的氮化硅前值来计算ELC滴入或供给的磷酸量以控制硅浓度,并不能实时监测控制磷酸药液中的硅浓度。如果硅浓度控制不好,如前所述,硅浓度太低则会导致氧化层也被刻蚀掉,而如果硅浓度过高则氧化层会出现大头现象,导致后续工艺异常。
技术实现思路
为了解决上述技术问题,本专利技术的目的是设计一种3DNAND存储器制造过程中的磷酸清洗控制装置及方法,通过自动实时监测并控制硅浓度,可以消除氧化物层大头现象。根据本专利技术的一个方面,提供了一种磷酸清洗控制装置,用于3DNAND存储器等级层堆栈制造,其特征是,包括以下结构:第一控制器,其分别与硅监控器、空气阀、第二控制器连接;第二控制器,连接磷酸循环回路和第一控制器,用于控制磷酸循环回路中磷酸药液的排出;硅监控器,连接磷酸循环回路,用于监测磷酸循环回路中的硅浓度,将硅浓度反馈给第一控制器;空气阀,连接第一控制器和磷酸循环回路,控制磷酸循环回路中磷酸药液的补入;磷酸循环回路,自所述空气阀引入磷酸药液,清洗待处理的3DNAND存储器等级层堆栈。优选的,所述第一控制器采用可编程逻辑控制器(PLC)。优选的,所述硅监控器具有排出管,通过所述排出管在监测完后排出监控时引入的磷酸药液。优选的,所述磷酸循环回路外套保湿层。优选的,所述磷酸循环回路包括串联连接的泵、在线加热器、过滤器。优选的,所述泵用于提供磷酸药液循环动力,使得药液沿着环形管路流通。优选的,所述在线加热器加热磷酸循环管路中的药液,使其保持一定温度;所述过滤器用于过滤磷酸药液中的杂质。优选的,所述第一控制器根据硅监控器反馈的数据控制空气阀和/或第二控制器。优选的,所述第二控制器为ELC芯片。根据本专利技术的另一个方面,还提供了一种磷酸清洗控制方法,其使用上述的装置,包括以下步骤:当硅监控器监测到磷酸循环回路中磷酸药液的硅浓度处于预定范围内时仅保持监控状态,第一控制器不向第二控制器发出控制命令;当硅监控器监测到磷酸药液的硅浓度在预定范围之外时,第一控制器向第二控制器和空气阀发出控制命令,排出磷酸循环管路中的磷酸药液和/或补入新的磷酸药液,直到所述硅浓度恢复到预定范围内。本专利技术的磷酸清洗控制装置及方法,通过自动实时监测并控制硅浓度,便于维护硅浓度,可以消除氧化物层大头现象,从而提高3DNAND等级层堆栈中导体层的填充良率,进而提高器件性能。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:图1A-C是现有技术3DNAND存储器等级层堆栈制造过程示意图;图2是现有技术中的磷酸清洗控制装置原理示意图;图3为本专利技术的磷酸清洗控制装置原理示意图;图4为本专利技术的磷酸清洗控制方法原理示意图;图5为本专利技术根据硅浓度对ELC建模方法示意图;图6为本专利技术空气阀/ELC控制方法示意图;图7为现有技术存在大头现象后制作的等级层堆栈照片;图8为本专利技术消除大头现象后制作的等级层堆栈照片。具体实施方式下文将参照附图更充分地描述本专利技术的实施例,本专利技术的优选实施例在附图中示出。然而,本专利技术可以以不同的方式实施,而不应被解释为仅限于此处所述的实施例。在整个说明书中相同的附图标记始终指代相同的元件。应当理解,虽然这里可使用术语第一、第二等描述各种元件,但这些元件不应受限于这些术语。这些术语用于使一个元件区别于另一个元件。例如,第一元件可以称为第二元件,类似地,第二元件可以称为第一元件,而不背离本专利技术的范围。如此处所用的,术语“和/或”包括一个或多个所列相关项目的任意及所有组合。应当理解,当称一个元件在另一元件“上”、“连接到”或“耦合到”另一元件时,它可以直接在另一元件上或者连接到或耦合到另一元件,或者还可以存在插入的元件。相反,当称一个元件“直接在”另一元件上或者“直接连接到”或“直接耦合到”另一元件时,不存在插入的元件。其他的用于描述元件之间关系的词语应当以类似的方式解释(例如,“在...之间”相对于“直接在...之间”、“相邻”相对于“直接相邻”等)。这里当称一个元件在另一元件上时,它可以在另一元件上或下,直接耦合到另一元件,或者可以存在插入的元件,或者元件可以通过空隙或间隙分隔开。这里所用的术语仅仅是为了描述特定实施例,并非要限制本专利技术。如此处所用的,除非上下文另有明确表述,否则单数形式“一”和“该”均同时旨在包括复数形式。还应当理解,术语“包括”、“包括”、“包括”和/或“包括”,当在此处使用时,指定了所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在,但并不排除一个或多个其他的特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或添加。本专利技术的原理如下:(1)在现有技术的磷酸循环回路中的过滤器后加一路监测硅浓度的监控器,所述磷酸循环回本文档来自技高网
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一种磷酸清洗控制装置及方法

【技术保护点】
一种磷酸清洗控制装置,用于3D NAND存储器等级层堆栈制造,其特征是,包括以下结构:第一控制器,其分别与硅监控器、空气阀、第二控制器连接;第二控制器,连接磷酸循环回路和第一控制器,用于控制磷酸循环回路中磷酸药液的排出;硅监控器,连接磷酸循环回路,用于监测磷酸循环回路中的硅浓度,将硅浓度反馈给第一控制器;空气阀,连接第一控制器和磷酸循环回路,控制磷酸循环回路中磷酸药液的补入;磷酸循环回路,自所述空气阀引入磷酸药液,清洗待处理的3D NAND存储器等级层堆栈。

【技术特征摘要】
1.一种磷酸清洗控制装置,用于3DNAND存储器等级层堆栈制造,其特征是,包括以下结构:第一控制器,其分别与硅监控器、空气阀、第二控制器连接;第二控制器,连接磷酸循环回路和第一控制器,用于控制磷酸循环回路中磷酸药液的排出;硅监控器,连接磷酸循环回路,用于监测磷酸循环回路中的硅浓度,将硅浓度反馈给第一控制器;空气阀,连接第一控制器和磷酸循环回路,控制磷酸循环回路中磷酸药液的补入;磷酸循环回路,自所述空气阀引入磷酸药液,清洗待处理的3DNAND存储器等级层堆栈。2.根据权利要求1所述的一种磷酸清洗控制装置,其特征是:所述第一控制器采用可编程逻辑控制器(PLC)。3.根据权利要求1所述的一种磷酸清洗控制装置,其特征是:所述硅监控器具有排出管,通过所述排出管在监测完后排出监控时引入的磷酸药液。4.根据权利要求1所述的一种磷酸清洗控制装置,其特征是:所述磷酸循环回路外套保湿层。5.根据权利要求1或4所述的一种磷酸清洗控制装置,其特征是:所述磷酸循环回路包括串联连接的泵、在线...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴良辉蒋阳波张静平汪亚军顾立勋游晓英宋东门徐融
申请(专利权)人:长江存储科技有限责任公司
类型:发明
国别省市:湖北,42

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