CN102412115A - 一种降低esd砷离子植入后产生的缺陷的方法 - Google Patents

一种降低esd砷离子植入后产生的缺陷的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种降低ESD砷离子植入后进行光阻去除时Mattson机台产生的缺陷的方法，包括：使用硫酸H2SO4与双氧水H2O2的混合物进行清洗，再以氢氧化铵NH4OH、双氧水H2O2和水H2O的混合物进行清洗。硫酸H2SO4与双氧水H2O2可形成卡罗酸，并分解形成自由基，与缺陷发生化学反应。氢氧化铵NH4OH产生的[OH-]离子蚀刻Si(硅)基底表面，使缺陷与基底表面产生轻微脱离。由于Si(硅)基底表面的缺陷被NH4OH腐蚀，其落入清洗液中并在表面带有负电荷，在静电力的作用下更有利于消除缺陷。本发明通过卡罗酸和氢氧化铵NH4OH与双氧水H2O2的混合物进行三次清洗，能够消除缺陷，从而提高产品的良率。

Description

一种降低ESD砷离子植入后产生的缺陷的方法
技术领域
本发明涉及一种降低ESD砷离子植入后进行光阻去除时Mattson机台产生的缺陷的方法，特别是指半导体领域中在ESD(Electrostatic Discharge，静电放电)砷离子植入后进行光阻去除时Mattson机台产生的缺陷的方法。
背景技术
在进行ESD砷离子植入(以下简称ESD As imp)后要进行光阻去除，例如使用Mattson机台去光阻。最终产品的良率如图1所示，从图1中可以看出使用Mattson机台和非Mattson机台时，两者良率有较大差异，使用Mattson机台时会得到低良率，明显存在良率两分两群现象。通过内部缺陷分析，发现经过ESDAs imp过程后的光阻去除过程时，Mattson机台很容易在晶片产生缺陷，如图2左图黑点所示。通过图2右图的扫描电子显微镜图可以观察到明显的缺陷(Polymer Defect)，导致形成簇状桥(Polymer Bridge)，会使芯片内部线路短路，影响了产品的良率。
发明内容
针对现有技术中的上述缺陷和问题，本发明的目的是提出一种降低ESD砷离子植入后进行光阻去除时Mattson机台产生的缺陷的方法，该方法能够避免形成簇状桥(Polymer Bridge)，并导致芯片内部线路短路的缺陷率下降，从而提高产品质量。
为了达到上述目的，本发明提出了一种降低ESD砷离子植入后进行光阻去除时Mattson机台产生的缺陷的方法，包括：
使用硫酸H2SO4与双氧水H2O2的混合物进行清洗；
再以氢氧化铵NH4OH、双氧水H2O2和水H2O的混合物进行清洗。
作为上述技术方案的优选，所述方法具体为：
步骤1、硫酸H2SO4与双氧水H2O2的混合物浸泡300秒；
步骤2、硫酸H2SO4与双氧水H2O2的混合物再次浸泡300秒；
步骤3、氢氧化铵NH4OH+双氧水H2O2+水H2O的混合物浸泡300秒。
作为上述技术方案的优选，所述硫酸H2SO4与双氧水H2O2的混合物按照以下重量比混合而成：H2SO4∶H2O2＝4∶1。
作为上述技术方案的优选，所述氢氧化铵NH4OH、双氧水H2O2和水H2O的混合物按照以下重量比混合而成：NH4OH∶H2O2∶H2O＝1∶4∶20。
本发明提出的降低ESD砷离子植入后进行光阻去除时Mattson机台产生的缺陷的方法，通过使用硫酸H2SO4与双氧水H2O2的混合物进行清洗，并以氢氧化铵NH4OH与双氧水H2O2的混合物进行清洗来消除缺陷。
当硫酸H2SO4与双氧水H2O2混合后形成卡罗酸(CAROZS)，卡罗酸可以分解形成自由基，并与缺陷发生化学反应。使用氢氧化铵NH4OH与双氧水H2O2的混合物进行清洗时，氢氧化铵NH4OH产生的[OH-]离子蚀刻Si(硅)基底表面，使particle(缺陷)与基底表面产生轻微脱离。此外，由于Si(硅)基底表面的缺陷被NH4OH腐蚀，其落入清洗液中并在表面带有负电荷，在静电力的作用下更有利于消除缺陷。本发明通过卡罗酸和氢氧化铵NH4OH与双氧水H2O2的混合物进行三次清洗，能够消除缺陷，从而提高产品的良率。
附图说明
图1为现有方法制成的产品的良率的统计示意图；
图2为现有方法制成的产品的缺陷检测图和在SEM(Scanning ElectronMicroscope)扫描电子显微镜观察下的照片；
图3为应用本发明优选实施例提出的方法制成的产品的良率的统计示意图；
图4为应用本发明的方法和应用现有技术的方法制成的产品的良率的对比示意图。
具体实施方式
下面根据附图对本发明做进一步说明。
本发明提出了一种降低ESD砷离子植入后进行光阻去除时Mattson机台产生的缺陷的方法，其第一顺序实施例包括：
使用硫酸H2SO4与双氧水H2O2的混合物进行清洗300秒，以分解出自由基消除缺陷。其中硫酸H2SO4与双氧水H2O2的比例为重量比4∶1(H2SO4∶H2O2＝4∶1)。
当硫酸H2SO4与双氧水H2O2混合后形成卡罗酸(CAROZS)，卡罗酸即分解形成自由基，自由基与缺陷反应来消除缺陷。
反应过程包括：
卡罗酸分解为自由基：
H2SO4+H2O2→H2SO5(CAROZS)+H2O
H2SO5→HO-(SO2)-O-OH
HO-(SO2)-O-OH→*OH+*OSO2-OH
光阻去除反应：
RH+*OSO2-OH→R*(Alkylradical)+H2SO4
R*+O*→CO or CO2
氧化剂分解为氧自由基：
H2O2→H2O+O*
H2SO5→H2SO4+O*
有机光阻去除反应：
-CH2-+3H2O2→2H2O+CO2
-CH2-+3H2SO5→3H2SO4+H2O+CO2
通过上述的各反应，硫酸H2SO4与双氧水H2O2的混合物能够将光阻去除。
本发明的第二优选实施例是在第一实施例的基础上再次使用硫酸H2SO4与双氧水H2O2的混合物清洗300秒，其中硫酸H2SO4与双氧水H2O2的比例为重量比4∶1(H2SO4∶H2O2＝4∶1)。采用同样浓度和配比的酸液分两次清洗同样时间，是为了提高工厂的产能利用率。
本发明第三优选实施例，是对于在第一和二实施例实施的基础上，使用氢氧化铵NH4OH与双氧水H2O2的混合物进行清洗来消除缺陷。
所述方法具体为：
第一顺序实施例：
CAZ-1卡罗酸1(硫酸H2SO4∶双氧水H2O2＝4∶1)浸泡300秒
第二顺序实施例：
CAZ-2卡罗酸2(硫酸H2SO4∶双氧水H2O2＝4∶1)浸泡300秒
采用同样浓度和配比的酸液分两次清洗同样时间，是为了提高工厂的产能利用率。
第三顺序实施例：
氢氧化铵NH4OH+双氧水H2O2+水H2O＝1∶4∶20浸泡300秒。
氢氧化铵NH4OH产生的[OH-]离子蚀刻Si(硅)基底表面，使particle(缺陷)与基底表面产生轻微脱离。此外，由于Si(硅)基底表面的缺陷被NH4OH腐蚀，其落入清洗液中并在表面带有负电荷，在静电力的作用下更有利于消除缺陷。
反应过程包括：
Si基底的氧化：
其中与HO2 -反应的过程包括：
H2O2→H++HO2 -
HO2 -+H2O+2e-→3OH-
Si+4OH-→2OH-+SiO2
Si+OH-→Si(OH)4
其中与H2O2反应的过程包括：
H2O2+2H2O+2e-→2H2O+2OH
Si+H2O2→SiO2+2H2O
SiO2的溶解：
Figure BDA0000027094500000051
H2SiO3的分解：
Figure BDA0000027094500000052
Figure BDA0000027094500000053
[OH-]对Si基底的蚀刻：
Figure BDA0000027094500000054
Figure BDA0000027094500000056
通过上述的各反应，能够显著消除缺陷，并有效提高产品的良率。
图3是不同机台和不同处理方式下良率和Bist(Bulit in self test)测试时失效率图。左轴代表良率，右轴代表Bist测试时失效率。图中分别表示了Mattson机台良率和Bist测试时失效率，非Mattson机台机台良率和Bist测试时失效率。横坐标Solt代表晶圆数，例如Slot 9代表第9片晶圆。方框内所示为使用本发明第三优选实施例(三次清洗)后晶片的良率和Bist测试失效率的示意图。
从图3所示的表中可以看出，应用本发明的方法后，有效的解决了由于机台混合生产良率两分两群问题。即便使用Mattson机台生产，在使用本发明的第三优选实施例的方法的情况下，同样不会影响良率。换而言之，使用该方法后，不会产生因使用不同类型机台生产而产生低良率的现象。
图4应用本发明的方法和应用现有技术的方法制成的产品的良率的对比示意图。方框内是现有技术下良率柱状图，可以看出良率在90％左右。箭头右侧是使用本发明的方法后的良率柱状示意图，良率有明显的提高，可达96％。因此即使在Mattson和非Mattson机台混合生产的情况之下，也不会出现两分两群现象，不会对产品质量造成影响。
当然，采用上述优选技术方案只是为了便于理解而对本发明进行的举例说明，本发明还可有其他实施例，本发明的保护范围并不限于此。在不背离本发明精神及其实质的情况下，所属技术领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种降低ESD砷离子植入后进行光阻去除时Mattson机台产生的缺陷的方法，包括：
使用硫酸H2SO4与双氧水H2O2的混合物进行清洗；
再以氢氧化铵NH4OH、双氧水H2O2和水H2O的混合物进行清洗。
2.根据权利要求1所述的降低ESD砷离子植入后进行光阻去除时Mattson机台产生的缺陷的方法，其特征在于，所述使用硫酸H2SO4与双氧水H2O2的混合物进行清洗的步骤具体为：用硫酸H2SO4与双氧水H2O2的混合物浸泡300秒；所述以氢氧化铵NH4OH、双氧水H2O2和水H2O的混合物进行清洗的步骤具体为：用氢氧化铵NH4OH+双氧水H2O2+水H2O的混合物浸泡300秒。
3.根据权利要求2所述的降低ESD砷离子植入后进行光阻去除时Mattson机台产生的缺陷的方法，其特征在于，使用硫酸H2SO4与双氧水H2O2的混合物进行清洗后，用硫酸H2SO4与双氧水H2O2的混合物再次浸泡300秒。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的降低ESD砷离子植入后进行光阻去除时Mattson机台产生的缺陷的方法，其特征在于，所述硫酸H2SO4与双氧水H2O2的混合物按照以下重量比混合而成：H2SO4∶H2O2＝4∶1。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的降低ESD砷离子植入后进行光阻去除时Mattson机台产生的缺陷的方法，其特征在于，所述氢氧化铵NH4OH、双氧水H2O2和水H2O的混合物按照以下重量比混合而成：NH4OH∶H2O2∶H2O＝1∶4∶20。
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