CN101248514A - 硅表面制备 - Google Patents

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Abstract

提供了生产洁净的氢终结化的硅晶片表面的方法，该硅晶片表面对于氧化具有高稳定性。按照过程中步骤20，硅晶片被用高纯度的、加热的含阴离子表面活性剂的稀氢氟酸处理。在接下来的步骤30中，晶片在室温下用纯水原位清洗，而后在随后的干燥步骤40中干燥。可选地，在步骤22中硅晶片用稀氢氟酸处理，在步骤32中用氢气化水清洗，并在步骤42中干燥。这种方法生产的硅晶片在普通洁净室内环境中稳定3天以上，并显示出持续8天以上而无明显的氧化物重新生长。

Description

硅表面制备
                       相关技术
[0001]本申请与2001年3月26日提交的Pagliaro等的美国专利6,620,743相关。
                       发明背景
发明领域
[0002]本发明涉及制备洁净且稳定的硅表面的方法。
相关技术描述
[0003]洁净的半导体表面是高产量制备集成电路的一个关键因素。在半导体表面发生的污染有两种主要类型：薄膜和微粒。微粒是具有容易界定的边界的物质，而薄膜(如裸露硅表面上的天然氧化物)是晶片表面物质层。
[0004]为了优化集成电路的产量，最小化或消除硅晶片表面的薄膜和微粒是重要的。在裸露硅表面上的外延沉积和扩散过程进行之前，特别是对于在低于大约850℃下进行的过程，具有洁净的硅表面是重要的。
[0005]微粒和薄膜可以通过清洁去除。标准的清洁方法通常包括一种或多种形式的RCA清洁程序。RCA标准-清洁-1(Standard-Clean-1，SC-1)程序使用加热到大约70℃温度的过氧化氢、氢氧化铵和水的混合物。SC-1程序溶解薄膜并清除I族和II族金属。I族和II族金属通过与SC-1溶液中的试剂络合而被除去。
[0006]RCA标准-清洁-2(Standard-Clean-2，SC-2)程序使用加热到大约70℃温度的过氧化氢、盐酸和水的混合物。SC-2程序去除未被SC-1程序除去的金属。如果需要无氧化物的表面，则将硅晶片浸入氢氟酸水溶液中，以蚀刻掉天然氧化层(native oxide layer)，并且理论上获得氢终结化(hydrogen termination)。对于RCA清洁和氢氟酸浸泡，存在许多变更。
[0007]清洁后，晶片通常在进一步处理前储存一段时间。清洁后，在硅基表面，通常观测到硅-氟和硅-碳键。表面上的氟和碳污染可能对热收支(thermal budget)和/或对将在晶片表面上生长或沉积的层的质量有害。
[0008]如果将硅晶片浸入氢氟酸(hydrofluoric acid)，作为最后的清洁步骤(也已知称为“HF最后(HF last)”步骤)，则硅表面通常终结于大部分形成单层氢，主要是Si-H键。氢终结化表面(hydrogen-terminatedsurface)比无任何终结化的表面更好地防止氧化。但是，HF最后处理后，硅晶片表面通常在除去最初氧化层后大约20分钟内开始再氧化，在硅晶片表面迅速形成新的5到7厚的氧化层。即使用现今已知最好的清洁方法，天然氧化物层也在48小时内形成，并且，通常晶片在该时间内不能被进一步处理。如果下一步处理步骤需要无氧化物的表面，则将要求新的HF浸入或原位蒸气清洁。
[0009]在HF最后步骤中，当用氢氟酸溶液将氧化层从表面上除去作为清洁过程最后一步时，晶片表面有产生大量微粒的倾向，原因是：1)暴露于溶液中的污染物；2)在空气/液体界面暴露于空气中；3)干燥过程中微粒沉积；和4)在干燥步骤和硅晶片被置于惰性环境的时间段之间的时间段，暴露于空气中。
[0010]Pagliaro等的美国专利6,620,743教导了一种形成稳定的、无氧化物硅表面的方法。’743专利教导了优化的APM清洁，然后是稀HF蚀刻，而后是原位清洗，和仅进行旋转干燥。‘743专利教导的方法获得了具有期望水平稳定性的硅表面，但是在某些方面不利。例如，该方法要求在处理过程之间短暂的时间间隔、耗时并使用昂贵的设备。
[0011]因此，需要一种制备洁净且稳定的硅表面的改进方法。
                        发明概述
[0012]根据本发明的一个方面，提供了一种制备硅表面的方法。该方法包括用稀释的包含阴离子表面活性剂的氢氟酸处理硅表面，然后清洗并干燥硅表面。
[0013]在所阐明的实施方式中，进行稀HF浸入，其含有20到200ppm的阴离子表面活性剂。然后，将稀HF溶液原位洗去，并将基片(如，硅晶片)干燥。干燥使用加热的、离子化的、高纯度吹扫气体(即N2、Ar)或异丙醇进行。有利地，处理和清洗步骤使用纯水，该纯水在25℃时电阻率在16MΩ-cm以上、且总可氧化碳(total oxidizable carbon)在10ppb(十亿分之一)以下，溶解氧化硅在10ppb(十亿分之一)以下，以及溶解氧在500ppb(十亿分之一)以下。处理、清洗和干燥均在单一容器处理器中进行。该方法表明，显示出35％-55％的微粒去除率、暴露于洁净室内空气中约5天以上之后天然氧化物生长限制在1以下。值得注意的是，这些结果的取得没有使用APM清洁。
[0014]根据本发明的另一方面，提供了一种形成集成电路的方法。该方法包括用含有阴离子表面活性剂的含水氢氟酸处理集成电路表面。在说明的实施方式中，阴离子表面活性剂的浓度为20到200ppm，且被配置为使集成电路表面上微粒的Z电势为带负电。
[0015]根据本发明的另一方面，提供了一种制备硅表面的方法，该方法通过用稀释的氢氟酸处理表面、用氢气化水(hydrogen gasified water)清洗表面和干燥表面而进行。在说明的实施方式中，氢气化水具有溶解氢浓度为1.2到1.6ppm。清洗进行大约2-3分钟且包括900到1000kHz的兆赫声波能。该方法表明，显示出95％以上的微粒去除率、暴露于洁净室内空气中约5天以上之后天然氧化物生长限制在1以下。
[0016]根据本发明的另一方面，提供了一种形成集成电路的方法，该方法包括将用于形成集成电路的表面暴露于氢气化水。
[0017]根据本发明的另一方面，提供了一种制备半导体处理所用水的方法。该方法包括用氢气化水。
[0018]根据本发明的另一方面，提供了一种方法，该方法将水暴露于紫外辐射、过滤、除气并用氢气化。
                        附图简述
[0019]图1是图解说明根据本发明实施方式制备硅表面的方法的框图。
[0020]图2是图解说明根据本发明其它实施方式制备硅表面的方法的框图。
[0021]图3是图解说明根据本发明实施方式制备半导体处理所用水的方法的框图。
                    优选实施方式详述
[0022]本发明方法的实施方式提供了一种制备具有洁净、氢终结化稳定表面的硅晶片的方法。某些实施方式制造的硅表面上氧化物的重新生长显示出在洁净室内环境中被抑制超过5天，而且在一些情况下超过8天。如上文讨论，对于明显的天然氧化物生长，’743专利中描述的方法获得达8天的稳定性。但是，该方法以化学药品、设备和能耗的形式，需要大量的资金。另一明显的资金支出是硅表面生产中APM清洁所消耗的额外周期时间。此外，APM清洁中用到的化学药品有引入安全或环境危害的可能。而且，如上文提到，APM清洁还存在金属污染硅表面的风险。可能最重要的是，APM清洁不利地消耗作为基片一部分的硅。已知的APM清洁方法一般消耗大约3-5的硅表面。随着集成电路器件的部件和元件变小，该厚度的硅的损失日益成为问题。
[0023]本发明的某些实施方式获得稳定性而不需要昂贵且耗时的APM清洁步骤(尽管其它实施方式提供了选择使用APM清洁)。因此，优选的实施方式提供了以比已知生产方法时间和成本上更有效的方式制备稳定硅表面的方法。尽管本发明方法的实施方式描述的是清洁裸露硅晶片的情况，但应理解为，优选的实施方式对于清洁许多表面具有宽广的实用性。
[0024]图1显示了本发明一个实施方式的步骤。第一步10是任选的用氢氧化铵和过氧化氢混合物清洁晶片，该混合物在本行业中被称为氢氧化铵/过氧化物混合物(ammonium hydroxide/peroxide mixture(APM))。第二步20是用带有阴离子表面活性剂的稀氢氟酸处理。第三步30是原位清洗，以及第四步40是基片干燥步骤。这些步骤的每一步将在下文中详细描述。
氢氧化铵/过氧化氢清洁
[0025]图1中的步骤10包含任选地用氢氧化铵/过氧化氢混合物(APM)清洁硅晶片。优选实施方式中氢氧化铵/过氧化氢清洁步骤10使用800mL(毫升)到1000mL(毫升)的30％过氧化氢、300mL(毫升)到600mL(毫升)的29％氢氧化铵和11加仑(41L)水的溶液。因此，总浴液浓度(bath concentration)按体积计优选为0.50％到0.80％的氢氧化铵，更优选为0.58％到0.73％的氢氧化铵。总浴浓度优选为大约0.10％到0.50％的过氧化氢，更优选为大约0.21％到0.42％的过氧化氢。该溶液优选地保持在大约20℃到50℃的温度，更优选地保持在30℃-40℃且晶片被保持在该溶液中大约5分钟到15分钟。图1中步骤10的APM溶液与RCA清洁过程中的SC-1溶液类似。
[0026]APM清洁步骤10在化学氧化物生长的过程中，从硅晶片表面去除微粒、表面瑕疵和I族与II族金属。APM清洁可在开放式容器浴槽或其它合适容器中进行。开放式容器浴槽可从商业渠道获得。可从加州圣何塞Superior Automation获得的Superior Automation RecirculatingBath(高级自动循环浴槽)是示例性的开放式容器浴槽，其适合在任选的APM清洁步骤10中使用。其它开放式容器浴槽也适合在任选的APM清洁步骤10中使用。此外，任选的APM清洁步骤10并不限于开放式容器浴槽。
稀氢氟酸处理
[0027]图1中稀氢氟酸(dilute hydrofluoric acid(dHF))处理步骤20可在APM清洁步骤10后进行，或作为制备硅表面的第一步。
[0028]稀氢氟酸处理步骤20中的稀氢氟酸优选的浓度是体积百分比(vol.％)大约0.25％到1.0％的氟化氢HF，更优选大约0.25wt.％到0.5wt.％HF。处理步骤20使用稀氢氟酸将硅晶片表面的污染减到最小。稀氢氟酸优选被加热到大约30℃到50℃的温度，更优选被加热到大约40℃，以将硅晶片表面的微粒减到最少并增强氢终结化。加热的稀氢氟酸处理也在硅晶片整个表面提供了均一的氧化物蚀刻速率。优选地，硅晶片暴露于稀氢氟酸处理的时间是约20秒到2分钟，更优选的时间是约40秒到60秒，且最优选的时间是约60秒。因此，硅晶片可用浓度为大约0.5vol.％HF的稀氢氟酸在大约40℃的温度下处理大约60秒。
[0029]说明的实施方式的处理步骤20中所用的稀氢氟酸包含表面活性剂。优选地，该表面活性剂为阴离子表面活性剂，它使化学浴中悬浮的和硅表面的微粒的Z电势为负值。这些微粒的负电荷化有助于使微粒与带相似电荷的硅表面分离。因此，阴离子表面活性剂通过使微粒的Z电势变为负电荷并产生排斥力，将微粒从带负电的硅表面释放而有助于从硅表面去除污染微粒。阴离子表面活性剂特别有助于从疏水性表面上去除聚合物微粒，例如聚醚醚酮(PEEK)和聚四氟乙烯(特氟隆，Teflon)。此外，阴离子表面活性剂有利地防止金属离子沉积。并且，如果在缓冲的氢氟酸溶液中用了阴离子表面活性剂，则阴离子表面活性剂可防止微粗糙度(microroughness)的形成。在优选的实施方式中，阴离子表面活性剂的浓度为20到200ppm。该表面活性剂可以是有机表面活性剂，如烃的硫酸盐或全氟碳酸盐。
[0030]用于形成稀氢氟酸的纯水具有高电阻率，这表示金属水平低。通过使用高电阻率的水形成稀氢氟酸，使稀氢氟酸处理步骤20中沉积于硅晶片上的金属量最小。用于形成稀氢氟酸的水在25℃的温度下电阻率大于约15兆欧-cm(MΩ-cm)，且最优选地，电阻率至少为约17.5MΩ-cm。总可氧化碳(total oxidizable carbon(TOC))和溶解氧化硅也优选地最小化到10ppb(十亿分率)以下的水平。
[0031]优选地，采用几种水处理方法来获得这些严格的水纯化水平。这些处理方法与图3所示的方法基本重叠，明显的例外是图1所示实施方式的处理不包括用溶解的氢气气化水。因此，对所有处理和清洗步骤中所用的水处理方法延后到描述图3所示方法时描述。
[0032]用于形成稀氢氟酸的氢氟酸优选是吉比特级(万亿分之一量级杂质)的氢氟酸，含有低水平的微粒和溶解金属，可从位于亚利桑那州Tempe的Alameda Chemical，(480)785-4685购买，Part No.107101，49％溶液。
[0033]在优选的实施方式中，在稀氢氟酸处理步骤20和下面讨论的清洗步骤30过程中，在空气液体界面处使用高纯度氮气吹扫遮蔽帘。高纯度氮气经过过滤器过滤，在使用点，去除大于0.003μm的微粒。在氮气接触硅晶片之前将其离子化可将微粒减为最小。高纯度氮气增强了硅晶片上微粒的中性和稳定的表面终结化。
清洗
[0034]硅晶片在经过步骤20中稀氢氟酸处理后，在图1清洗步骤30中用纯水清洗硅晶片，使已处理硅表面的氢钝化最大化。清洗步骤30中使用的纯水期望地与用于形成稀氢氟酸的纯水具有同样纯度，以维持稳定的氢终结和微粒中性。优选地，已处理硅晶片用纯水清洗一段足以除去所有HF酸和前面蚀刻步骤所产生微粒的时间。具体的时间长度取决于处理使用的容器容积和清洗水的流速。
[0035]优选地，清洗为原位清洗。在步骤20使用的容器中原位清洗硅晶片使污染量包括再氧化最小化。此外，原位清洗省去了将硅晶片转移至清洗槽的步骤。硅晶片的污染倾向于在将其转移至清洗槽的过程中发生。在所说明的实施方式中，原位清洗在大约室温(一般为20℃-25℃，或约23℃)下进行。原位清洗优选是在单一容器处理器或在循环和过滤蚀刻浴槽中的级联/溢流清洗(cascade/overflow rinse)。与循环和过滤蚀刻浴槽相反，单一容器反应器一般包括集成在一起的干燥能力和单次蚀刻化学处理。
[0036]示例性的清洗步骤30包括在步骤20所用容器中用纯水在室温下原位清洗约15分钟。
干燥
[0037]在用纯水清洗硅晶片后，该硅晶片50在图1干燥步骤40中干燥。虽然多种干燥设备均适合干燥步骤40，但Rhetech 480ST是示例性的旋转/清洗干燥器，可从位于Coopersburg，PA的Rhetech，Inc.商业获得。在一个示例性的实施方式中，硅晶片在原位清洗步骤30后可被转移至旋转/清洗干燥器中。在仅旋转(spin-only)干燥步骤40中，硅晶片被旋转干燥，同时使热的离子化氮以大约15slm到25slm的速率流入干燥器。热氮气优选的温度为60℃到80℃，更优选的温度为60℃到80℃，最优选的温度为约70℃。干燥循环在400rpm到600rpm下进行，而不使用该机器的清洗循环。将氮气流通过过滤器，在进入干燥器前除去大于0.003μm的微粒。因此，在一个示例性的实施方式中，硅晶片在干燥步骤40中在加热开启和抗静电(离子化)开启的情况下以500rpm进行干燥，对于裸硅晶片，时间为240秒，或对于已形成图形的硅晶片(patterned silicon wafer)，时间为480秒。
[0038]可选地，干燥步骤40可采用基于异丙醇(isopropyl alcohol(IPA))的技术。适合本发明实施方式的基于IPA的干燥设备的例子是APETRD和AP&S AeroSonic清洗和干燥设备。在某些实施方式中，可将硅晶片在氮气干燥步骤之前暴露于IPA中，作为处理过程的一部分；在一些实施方式中，IPA处理本身起到干燥晶片的作用。
[0039]在一些实施方式中，干燥步骤40可在处理步骤20和清洗步骤30所进行的同一容器内进行。这些实施方式有利地避免了必须的转移步骤和出现表面污染的危险。因此，本发明的实施方式使得采用单一容器处理器进行处理步骤20、清洗步骤30和干燥步骤40成为可能。当初始蚀刻步骤利用可获得的HF注入可选部件时，上面描述的两种基于IPA的干燥设备被作为单一容器反应器的例子。
[0040]干燥步骤40进行到硅晶片干燥为止。干燥步骤40优选地也被优化，以保证硅晶片上接近微粒中性(即，每平方厘米0.032个以下的尺寸大于0.12μm的微粒附加在硅表面)且具有稳定的表面终结化。
[0041]图1所示的实施方式是获得具有高表面稳定性的硅晶片的简单且经济的方法。该方法中用到的所有仪器均可通过商业渠道获得，且处理条件一般适用于大多数湿法晶片清洁处理器。
[0042]通过图1所示实施方式制备的硅晶片具有对于氧化稳定5天以上、优选6天以上且最优选8天以上的表面。如此处所用，当硅表面存储于洁净室内环境的空气中时，如果表面具有平均厚度为1以下的表面上氧化物，则氢终结化的硅表面被认为对于氧化是“稳定的”。此处公开的优化条件显示8天后，氧化物再生长低到0.1。
[0043]此外，图1所示的实施方式显示了25％以上，和优选介于35％和55％之间的微粒去除率(Particle Removal Efficiency，PRE)。不被理论所限制，据信，在图1所示方法的步骤中，通过将附加到硅表面的微粒数减到最小，有助于采用优选的实施方式生产的氢终结化硅表面的稳定性。PRE量度干燥步骤40后与处理步骤20之前比较，硅表面上的微粒数(Particle Count)，根据公式：
             PRE＝100*(PC处理前-PC干燥后)/(PC处理前)
其中“PRE”表示整个处理/清洗/干燥过程的微粒去除率(ParticleRemoval Efficiency)，而“PC”表示微粒数。上面公开的PRE中的微粒数使用Tencor Surfscan6200或SP-1微粒计数器测量，这两种设备均可从加州圣何塞的KLA-Tencor商业获得。
[0044]上面提到，在裸露硅表面上外延沉积和扩展过程进行之前，特别是对于在低于大约850℃下进行的过程，具有洁净的硅表面是重要的。因此，图1所示方法可作为用于以后在硅表面上形成外延层的硅表面的制备方法，特别是在低于850℃下进行低温外延。
[0045]图1所示方法的优点包括：
1.该过程在低温下进行；
2.设备和化学试剂的费用低；
3.该方法容易被客户接受；
4.该方法可采用许多商业可得的设备进行；
5.蚀刻化学过程简单；和
6.该方法安全而且产生最少量的环境危害废物。
[0046]图2显示了本发明第二种实施方式的步骤。第一步22是用氢气化水稀释的氢氟酸处理。第二步32是用氢气化水和兆赫声波能进行原位清洗。第三步42是基片干燥步骤，它可与图1所示及上文描述的干燥步骤40基本一致。处理步骤22和清洗步骤32将在下文中详细描述。因为干燥步骤42与上文所述干燥步骤40基本上一致，所以该步骤的详细描述在下文中省略。
[0047]明显地，图2所示实施方式也避免需要APM清洁。尽管按照本发明方法的某些实施方式，可运用APM清洁步骤10，以获得高稳定性的硅晶片，但APM清洁存在某些缺点，这使得省略APM清洁步骤10是期望的。例如，APM清洁步骤10在化学试剂、设备和能耗形式上需要资金。APM清洁步骤10的另一显著的资金支出是在制造硅表面过程中所需的附加周期时间。此外，氢氧化铵、过氧化氢以及与APM清洁步骤10相关的副产物可能具有引入安全或环境危害的潜在可能。而且，APM清洁步骤10存在硅表面被氟、碳、金属、或清洁溶液中可能存在的其他污染物污染的风险。表面上的这些污染可能不利于热收支和/或晶片表面上生长或沉积的层的质量。
[0048]可能最重要的是，APM清洁步骤10不利地消耗了作为基片一部分的硅。已知的APM清洁方法通常在硅表面消耗大约3-5的硅。随着集成电路器件的部件和元件变小，这一厚度硅的损失日益成为问题。因此，本发明的实施方式使得省略APM清洁步骤10，同时仍获得硅表面已知制备方法的稳定性和微粒去除率成为可能。
稀氢氟酸处理
[0049]按照图2所示方法的稀氢氟酸处理步骤22与图1所示方法中步骤20类似，不同的是，步骤22不包括阴离子表面活性剂。在一些实施方式中，步骤22优选包括在氢气化水中稀释氢氟酸，或者另外地氢化含水HF溶液。处理步骤22中HF溶液的氢化有利地形成了多余的氢自由基(H+)，以在分离和去除天然氧化物规程中增强优化的硅表面的Si-H终结化。氢气化水可根据图3所示方法制备，该方法在下文公开并包括在稀HF溶液的制备中。然而，有利的稳定性和氢终结化甚至可以在处理步骤22中不使用氢气化水，而在清洗步骤32中使用氢气化水的实施方式中获得。
清洗
[0050]硅晶片在步骤22中经稀氢氟酸处理后，在图2的原位清洗步骤32中用氢气化水清洗该硅晶片。用于原位清洗32的氢气化水期望地具有溶解氢的浓度为1.2到1.6ppm，并按照下文所述的图3所示的方法制备。氢气化水的使用有利地形成了多余的氢自由基(H+)，以增强清洗步骤中优化的Si-H终结化并将悬浮在化学浴中的微粒的Z电势变为带正电，阻止微粒粘附于硅表面。因此，氢气化水有助于硅表面氢终结化的形成或保持，这有助于阻止污染微粒粘附于硅表面。
[0051]优选地，兆赫声波能(megasonic energy)在清洗步骤中被用于硅表面。将兆赫声波能附加于清洗步骤32为除去硅表面上微粒的过程和硅表面的有益氢终结化提供了催化剂。应用于硅表面的兆赫声波能的频率为800到1200kHz，优选的频率为900到1000kHz。兆赫声波能的运用基本上缩短了所需的清洗时间。在优化条件下，对于整个dHF处理/原位清洗/干燥循环，其中清洗步骤32仅持续2-3分钟，本方法已用于制备PRE为95％以上的硅表面。可用于本实施方式的传感器的一个例子可从位于加州Campbell的ProSys商业获得。兆赫声波系统的传感器盘(一个或多个)安装于处理容器上，以优化在整个硅表面上的能量均一分布。这允许寿命非常短的氢自由基(H-radicals)终止悬空的硅键(dangling silicon bond)。
[0052]通过图2所示实施方式制备的硅晶片具有对于氧化稳定5天以上、更优选6天以上且最优选8天以上的表面。此外，图2所示实施方式优选具有25％以上，更优选85％以上的微粒去除率(ParticleRemoval Efficiency(PRE))，并且在联合使用兆赫声波能量和氢气化的情况下，显示出95％以上的PRE。
[0053]图2所示方法也享有上文所述的图1所示方法的主要优点。
[0054]图3显示了本发明涉及制备半导体处理用水的一个实施方式的步骤。该过程的第一步50是让水通过树脂床(resin bed)，从而将水软化并除去溶剂。第二步60是将水暴露于紫外辐射下，杀死细菌和真菌。第三步70是过滤水，除去在杀死细菌和真菌中所形成的微粒，以及其他不期望的残余微粒。第四步80将水除气，以将溶解氧的水平降到最低，以及其它作用。第五步90是用溶解的氢气对水进行气化。第六步100是超滤，其使用具有正和负Z电势的介质的组合过滤器。这些步骤的每一步将在下文中详细描述。本方法可与图2所示方法一起使用或用于为图2所示方法作准备。
[0055]在一个优选的实施方式中，城市用水首先通过水软化树脂(如，钠沸石阳离子树脂)除去钙和镁，进行软化。下游反渗透装置(downstream reverse osmosis unit)，如FilmtecTM BW30-4040，除去所有溶解溶剂的大约98％。然后水通过初步软化器(demineralizer)，其优选包含离子交换树脂的混合床。示例性的聚苯乙烯珠可从Rohm &Haas获得，其为40％阴离子树脂/50％阳离子树脂混合物。下游的树脂收集器(resin trap)(1μm过滤器)连接到内衬聚乙烯、聚偏1，1-二氟乙烯(PVDF)或其他合适材料的储罐，以避免污染。优选的实施方式中使用2,000加仑的储罐。
[0056]在储罐的下游，水持续循环通过数个进一步处理，以保证其使用前的纯度。进一步处理包括暴露于第一紫外(ultraviolet(UV))光源，优选含有254nm紫外线(UV)，以部件号1H-8L的TOC减少装置，可从位于佛蒙特州Poultney的WEDECO Ideal Horizons公司获得。过滤器去除小到约0.2μm的微粒；并且，离子交换树脂混合床(50/50的阴离子和阳离子交换树脂的混合物)，以及随后的树脂收集过滤器将第一个紫外源与第二紫外源分开。在优选的实施方式中，第二紫外源包含185nm的窄频带紫外灯，作为部件号1H-4L的TOC减少装置可从位于佛蒙特州Poultney的WEDECO Ideal Horizons公司获得。紫外光处理杀死水中的细菌和真菌。杀死细菌和真菌过程中所形成的微粒在另一处理步骤中除去。另一0.2μm的过滤器期望地除去第二紫外光源下游的微粒。
[0057]水纯化系统优选地也包括数个监视器。在优选的实施方式中，监控器包括电阻率监控器(如，200CR电阻率监控器，可从位于马萨诸塞州Waltham的Thornton公司获得)、pH监控器(如，部件号63221-1，也可从位于马萨诸塞州Waltham的Thornton公司获得)、总可氧化碳(total oxidizable carbon(TOC))分析器(如，A-1000型TOC分析系统，可从位于科罗拉多州Boulder的Anatel公司获得)和微粒计数器，也可从Anatel公司获得。
[0058]另一优选的处理包括从纯水中去除溶解氧至200ppb或以下的水平。溶解氧用通过除气模块去除，如Liqui-Cel G333型，可从位于北卡罗来纳州Charlotte的Celgard公司获得。水也可优选地通过带zeta电荷的(zeta charged)(+和/或-)使用点式过滤器(point of-use-filters)进行过滤，使水中的任何微粒中性化，以便于过滤器保留的微粒达到最多。管道和纯化系统的尽可能多的其余部分都是由PVDF(聚偏1，1-二氟乙烯)制造，以将污染减到最小。
[0059]在此情况下，该水可用于图1所示的方法，如上文描述。为了制备图2所示方法用到的水，则这些水必须用氢气化。示例性的气化模块可以从位于日本东京的Kurita Water Industries Ltd.，以KHOWSYSTEM这一商品名，商业途径获得。优选地，氢气化后的水具有溶解氢浓度为1.2到1.6ppm。氢气化水也被称为“功能水(functionalwater)”。
[0060]在不背离本发明的范围和精神的情况下，对本发明的各种修正和修改对本领域内普通技术人员将是明显的。应该理解，本发明不限于此处公开的实施方式，并且权利要求应在现有技术允许的基础上尽可能宽泛地解释。

Claims (45)

1.一种制备硅表面的方法，包括：
用稀氢氟酸处理所述硅表面；
在处理之后，用氢气化水清洗所述硅表面；和
在清洗之后，干燥所述硅表面。
2.权利要求1所述的方法，其中所述硅表面包括处理、清洗和干燥后的氢终结化硅表面。
3.权利要求2所述的方法，其中，与不使用氢气化水的方法相比，用氢气化水清洗改善了硅表面的氢终结化。
4.权利要求1所述的方法，其中所述清洗包括对所述水应用兆赫声波能。
5.权利要求4所述的方法，其中所述兆赫声波能包括频率大约800到1200kHz的振动。
6.权利要求5所述的方法，其中所述兆赫声波能包括频率大约900到1000kHz的振动。
7.权利要求4所述的方法，其中所述清洗进行大约2到3分钟。
8.权利要求7所述的方法，其中处理、清洗和干燥具有95％以上的微粒去除率。
9.权利要求1所述的方法，其中所述氢气化水具有溶解氢浓度约为1.2到1.6ppm。
10.权利要求1所述的方法，其中所述稀氢氟酸包括氢化的水溶液。
11.权利要求10所述的方法，其中所述氢化的水溶液形成多余的氢自由基，与不采用氢化的水溶液的方法相比，其增强了硅表面的氢终结化。
12.权利要求1所述的方法，其中所述氢气化水被配置为使硅表面上微粒的Z电势为带正电。
13.权利要求47所述的方法，其中所述氢气化水被配置为使所述氢气化水中悬浮的微粒Z电势为带正电。
14.权利要求1所述的方法，其中所述干燥包括使用异丙醇。
15.权利要求1所述的方法，其中所述干燥包括在大约400到600rpm速度下的旋转干燥。
16.权利要求1所述的方法，其中所述处理、清洗和干燥在单一容器处理器中进行。
17.权利要求1所述的方法，其中所述硅表面不用包含氢氧化铵、过氧化氢和水的溶液清洁。
18.权利要求1所述的方法，其中所述处理步骤清洁天然氧化物而不先进行氧化步骤。
19.权利要求1所述的方法，其中所述已处理、已清洗和已干燥的硅表面，在暴露于空气中大约3天以上后，生长出1以下的天然氧化物。
20.权利要求19所述的方法，其中所述已处理、已清洗和已干燥的硅表面，在暴露于空气中大约6天以上后，生长出1以下的天然氧化物。
21.权利要求20所述的方法，其中所述已处理、已清洗和已干燥的硅表面，在暴露于空气中大约8天以上后，生长出1以下的天然氧化物。
22.权利要求1所述的方法，其中所述处理、清洗和干燥的组合具有25％以上的微粒去除率。
23.权利要求22所述的方法，其中处理、清洗和干燥具有85％以上的微粒去除率。
24.一种形成集成电路的方法，包括：
根据权利要求1所述的方法制备硅表面；和
在已制备的硅表面上形成外延层。
25.一种形成集成电路的方法，包括将用于形成集成电路的基片表面暴露于氢气化水中。
26.权利要求25所述的方法，其中将所述表面暴露于氢气化水中包括用氢气化水清洗所述表面。
27.权利要求25所述的方法，其中所述表面包括氢终结化的硅表面。
28.权利要求27所述的方法，其中，与不包括将所述表面暴露于氢气化水的方法相比，将所述表面暴露于氢气化水中改善了所述硅表面的氢终结化。
29.权利要求26所述的方法，其中所述清洗包括将所述硅表面暴露于兆赫声波能中。
30.权利要求29所述的方法，其中所述兆赫声波能包括频率大约800到1200kHz的振动。
31.权利要求30所述的方法，其中所述兆赫声波能包括频率大约900到1000kHz的振动。
32.权利要求67所述的方法，其中所述清洗进行大约2到3分钟。
33.权利要求25所述的方法，其中所述氢气化水具有溶解氢浓度约1.2到1.6ppm。
34.权利要求25所述的方法，其中所述氢气化水被配置为使集成表面上微粒的Z电势为带正电。
35.权利要求34所述的方法，其中所述氢气化水被配置为使所述氢气化水中悬浮的微粒的Z电势为带正电。
36.权利要求25所述的方法，其中表面不用包括氢氧化铵、过氧化氢和水的溶液清洁。
37.权利要求25所述的方法，也包括将所述表面暴露于异丙醇。
38.制备半导体处理用水的方法，包括气化纯化水。
39.权利要求38所述的方法，其中所述水被用于清洗半导体。
40.权利要求38所述的方法，其中所述水被用在蚀刻浴槽中。
41.权利要求38所述的方法，还包括将所述水暴露于紫外辐射。
42.权利要求41所述的方法，其中所述紫外辐射具有180nm到260nm的波长。
43.权利要求38所述的方法，还包括将水除气。
44.权利要求43所述的方法，其中所述除气进行到所述水含有200ppb以下的溶解氧为止。
45.权利要求38所述的方法，还包括将所述水去离子化。
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