CN101826451A - 一种超薄氧化层生长前清洗工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种清洗工艺,尤其是一种超薄氧化层生长前清洗工艺。所述工艺包括如下步骤:(a)将硅片放置在温度为90℃~120℃的酸混合溶液中进行酸洗;(b)上述酸洗后的硅片用去离子水循环冲洗;(c)将上述清洗后的硅片放置在温度为65℃~75℃的碱性混合溶液中进行碱洗;(d)将上述碱洗后的硅片用去离子水循环冲洗;(e)将上述清洗后的硅片放置在H2O和氢氟酸溶液组成的混合溶液中清洗;(f)将清洗后的硅片进行干燥,去除硅片表面的水分。本发明工艺步骤简单、能够降低酸液对硅片表面的侵蚀、保证超薄氧化层的质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种清洗工艺,尤其是一种超薄氧化层生长前清洗工艺。
背景技术
纵观代工的发展,圆片越来越大,特征尺寸越来越小,各种应用越来越广泛,消费类电子产品中存储器的容量越来越大。越来越多的存储器产品选择SONOS结构,即Silicon-Oxide-Ntride-Oxide-Silicon。随着存储单元尺寸的缩小,ONO(氧化层-氮化硅-氧化层)结构各层的厚度也越来越薄,尤其是被称为底层隧道氧化层的厚度越来越薄,通常在3nm以下,热氧化生长前采用传统的清洗方法会对硅衬底产生损伤,并存在一定厚度的自然氧化层,影响超薄氧化层的生长质量,影响器件性能。目前常用的碱性混合溶液内成分的体积关系为:NH4OH∶H2O2∶H2O=1∶2∶5;所述成分的混合溶液对硅片有较大的腐蚀作用,会造成硅片表面粗糙,其粗糙程度可以和硅片表面生长的氧化层厚度相当,这样对硅片上生长的超薄氧化层的质量会产生较大影响。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足,提供一种超薄氧化层生长前清洗工艺,其工艺步骤简单、能够降低酸液对硅片表面的侵蚀、保证超薄氧化层的质量。
按照本发明提供的技术方案,所述超薄氧化层生长前清洗工艺;所述清洗工艺包括如下步骤:
(a)、将硅片放置在温度为90℃~120℃的酸混合溶液中进行酸洗;所述酸混合溶液由H2SO4溶液和H2O2溶液组成;所述H2SO4溶液与H2O2间的体积关系为H2SO4∶H2O2=3~4∶1;硅片在所述酸混合溶液中清洗3~5分钟;所述H2SO4溶液的浓度96%~98%,所述H2O2溶液的浓度为30%~32%;
(b)、上述酸洗后的硅片用去离子水循环冲洗;
(c)、将上述清洗后的硅片放置在温度为65℃~75℃的碱性混合溶液中进行碱洗;所述碱性混合溶液由NH4OH溶液、H2O2溶液和H2O组成;所述NH4OH溶液、H2O2溶液及H2O间的体积关系为NH4OH∶H2O2∶H2O=1∶20~25∶100~150;所述硅片在碱性溶液中清洗5~10分钟;所述NH4OH溶液的浓度为28%~30%,所述H2O2的浓度为30%~32%;
(d)、将上述碱洗后的硅片用去离子水循环冲洗;
(e)、将上述清洗后的硅片放置在H2O和氢氟酸溶液组成的混合溶液中清洗;所述混合溶液的温度为22℃~23℃;所述H2O和氢氟酸溶液的体积关系为H2O∶HF=50~100∶1;所述氢氟酸的浓度为48~50%;所述硅片在溶液中清洗10~20秒;
(f)、将清洗后的硅片进行干燥,去除硅片表面的水分。
所述干燥后的硅片放入扩散炉中,硅片在扩散炉中生长氧化层。所述步骤(b)中,硅片用去离子水循环冲洗5~8次。所述步骤(d)中,硅片用去离子水循环冲洗5~8次。所述步骤(f)中,将硅片放入旋转式甩干机内进行干燥处理;所述硅片在旋转式甩干机内干燥8~10分钟。所述硅片上氧化层的厚度为1.5~3nm,所述氧化层即为硅片上的隧道氧化层。
本发明的优点:
1、工艺步骤简单,所有步骤都采用常规工艺,操作简单;
2、采用H4OH溶液、H2O2溶液及H2O形成稀释的APM碱液清洗,能最大程度地降低酸液对硅片表面的侵蚀作用;
3、最后一步采用氢氟酸清洗后,立即放入扩散炉中生长氧化层,能最大程度地降低自然氧化层的生长,保证氧化层质量。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
用于存储器单元的SONOS结构,其隧道氧化层的厚度为1.5~3nm,在氧化层生长前,需要将前道工序所遗留的各种杂质去除干净,获得洁净的无自然氧化层的表面,以获得高质量的氧化层。
所述超薄氧化层生长前清洗工艺;所述清洗工艺包括如下步骤:
a、将硅片放置在温度为90~120℃的酸混合溶液中进行酸洗;所述酸混合溶液由H2SO4溶液和H2O2溶液组成;所述H2SO4溶液与H2O2间的体积关系为H2SO4∶H2O2=3~4∶1;硅片在所述酸混合溶液中清洗3~5分钟;所述H2SO4溶液的浓度96%~98%,所述H2O2溶液的浓度为30%~32%;硅片放置在酸混合溶液中,能够去除硅片表面上有机物的残余物,如光刻胶等;
b、上述酸洗后的硅片用去离子水循环冲洗,所述硅片用去离子水循环冲洗5~8次,以便去除硅片表面残留的酸混合溶液;
c、在硅片前道工序中,硅片表面存在颗粒等杂质,需要用碱性溶液进行清洗。目前常用的碱性混合溶液内成分的体积关系为:NH4OH∶H2O2∶H2O=1∶2∶5;所述成分的混合溶液对硅片有较大的腐蚀作用,会造成硅片表面粗糙,其粗糙程度可以和硅片表面生长的氧化层厚度相当,这样对硅片上生长的超薄氧化层的质量会产生较大影响。
将上述清洗后的硅片放置在温度为65~75℃的碱性混合溶液中进行碱洗;所述碱性混合溶液由NH4OH溶液、H2O2溶液和H2O组成;所述NH4OH溶液、H2O2溶液及H2O间的体积关系为NH4OH∶H2O2∶H2O=1∶20~25∶100~150;所述硅片在碱性溶液中清洗5~10分钟;所述NH4OH溶液的浓度为28%~30%,所述H2O2的浓度为30%~32%;采用体积关系为NH4OH∶H2O2∶H2O=1∶20~25∶100~150的稀释碱性溶液清洗硅片,所述硅片表面的腐蚀程度会降到最低,同时,又能保持去除硅片上颗粒沾污的能力。
(d)、将上述碱洗后的硅片用去离子水循环冲洗,所述硅片用去离子水循环冲洗5~8次,以便去除硅片表面残留的碱性混合溶液。
(e)、将上述清洗后的硅片放置在H2O和氢氟酸溶液组成的混合溶液中清洗;所述混合溶液的温度为22℃~23℃;所述H2O和氢氟酸溶液的体积关系为H2O∶HF=50~150∶1;所述氢氟酸的浓度为48%~50%;所述硅片在溶液中清洗10~20秒;用稀释的氢氟酸溶液,能够去除硅片表面的自然氧化层。
硅片暴露在大气中,所述硅片表面会生成0.5~1nm厚度的自然氧化层。所述自然氧化层由空气中的氧气和硅反应生成的氧化物,氧化特性差。所述自然氧化层的厚度与所要生长的隧道氧化层厚度相比,自然氧化层厚度占了隧道氧化层厚度的1/3~1/5。如果不去除自然氧化层,在自然氧化层上生长的隧道氧化层质量就会受到很大影响,对存储器产生较大影响。
(f)、将硅片放置在旋转式甩干机内干燥8~10分钟,去除硅片表面的水分。
所述干燥后的硅片放入扩散炉中,硅片在扩散炉中生长氧化层。所述扩散炉中有高纯氮气和氧气保护,可以避免硅片上生长自然氧化层,保证硅片上生长高质量的隧道氧化层。
本发明工艺步骤简单,所有步骤都采用常规工艺,操作简单;采用H4OH溶液、H2O2溶液及H2O形成稀释的APM碱液清洗,能最大程度地降低酸液对硅片表面的侵蚀作用;最后一步采用氢氟酸清洗后,立即放入扩散炉中生长氧化层,能最大程度地降低自然氧化层的生长,保证氧化层质量。
Claims (6)
1.一种超薄氧化层生长前清洗工艺,其特征是,所述清洗工艺包括如下步骤:
(a)、将硅片放置在温度为90℃~120℃的酸混合溶液中进行酸洗;所述酸混合溶液由H2SO4溶液和H2O2溶液组成;所述H2SO4溶液与H2O2间的体积比为H2SO4∶H2O2=3~4∶1;硅片在所述酸混合溶液中清洗3~5分钟;所述H2SO4溶液的浓度96%~98%,所述H2O2溶液的浓度为30%~32%;
(b)、上述酸洗后的硅片用去离子水循环冲洗;
(c)、将上述清洗后的硅片放置在温度为65℃~75℃的碱性混合溶液中进行碱洗;所述碱性混合溶液由NH4OH溶液、H2O2溶液和H2O组成;所述NH4OH溶液、H2O2溶液及H2O间的体积关系为NH4OH∶H2O2∶H2O=1∶20~25∶100~150;所述硅片在碱性溶液中清洗5~10分钟;所述NH4OH溶液的浓度为28%~30%,所述H2O2的浓度为30%~32%;
(d)、将上述碱洗后的硅片用去离子水循环冲洗;
(e)、将上述清洗后的硅片放置在H2O和氢氟酸溶液组成的混合溶液中清洗;所述混合溶液的温度为22℃~23℃;所述H2O和氢氟酸溶液的体积关系为H2O∶HF=50~100∶1;所述氢氟酸的浓度为48~50%;所述硅片在溶液中清洗10~20秒;
(f)、将清洗后的硅片进行干燥,去除硅片表面的水分。
2.根据权利要求1所述的超薄氧化层生长前清洗工艺,其特征是:所述干燥后的硅片放入扩散炉中,硅片在扩散炉中生长氧化层。
3.根据权利要求1所述的超薄氧化层生长前清洗工艺,其特征是:所述步骤(b)中,硅片用去离子水循环冲洗5~8次。
4.根据权利要求1所述的超薄氧化层生长前清洗工艺,其特征是:所述步骤(d)中,硅片用去离子水循环冲洗5~8次。
5.根据权利要求1所述的超薄氧化层生长前清洗工艺,其特征是:所述步骤(f)中,将硅片放入旋转式甩干机内进行干燥处理;所述硅片在旋转式甩干机内干燥8~10分钟。
6.根据权利要求2所述的超薄氧化层生长前清洗工艺,其特征是:所述硅片上氧化层的厚度为1.5~3nm。
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