CN102969221A - 减少水痕缺陷的晶片清洗方法及半导体器件制造方法 - Google Patents

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毛智彪
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Abstract

本发明公开了一种减少水痕缺陷的晶片清洗方法,包括:采用氢氟酸溶液清洗晶片;采用去离子水清洗所述晶片;对所述晶片进行干燥处理;其中,所述氢氟酸溶液和/或去离子水中添加了表面活性剂。本发明在氢氟酸溶液和/或去离子水中添加了表面活性剂,由于表面活性剂能改善晶片表面的斥水性状况,减少了水痕缺陷产生的几率。

Description

减少水痕缺陷的晶片清洗方法及半导体器件制造方法
技术领域
[0001] 本发明涉及集成电路制造领域,特别是涉及一种减少水痕缺陷的晶片清洗方法及半导体器件制造方法。
背景技术
[0002] 在一些逻辑和存储芯片的制备过程中,经常会使用到外延硅或外延锗硅技术。在外延娃或外延锗娃生长之前,需要清除晶片表面的自然氧化层(native oxide)及杂质,以确保形成的外延硅或外延锗硅的质量。在这种清洗过程中,通常会以氢氟酸溶液结尾。
[0003] 具体请参考图1,其为现有的一种晶片清洗方法的流程图,该晶片清洗方法包括如下步骤:
[0004] 步骤Sll :采用SCl清洗液清洗晶片;
[0005] 步骤S12 :对所述晶片进行QDR(快排快冲,Quick Dump Rinser)处理;
[0006] 步骤S13 :采用SC2清洗液清洗晶片;
[0007] 步骤S14 :再次对所述晶片进行QDR处理;
[0008] 步骤S15 :采用氢氟酸溶液清洗所述晶片;
[0009] 步骤S16 :采用去离子水清洗所述晶片;
[0010] 步骤S17 :对所述晶片进行干燥处理(Dryer)。
[0011] 然而,在实际生产中发现,采用氢氟酸溶液清洗所述晶片之后,所述晶片表面表现为高度的斥水性,在后续的干燥处理过程中,极易发生干燥处理不良,从而在晶片表面形成水痕缺陷(water mark),这将影响后续形成的外延娃或外延锗娃的质量。
发明内容
[0012] 本发明提供一种减少水痕缺陷的晶片清洗方法,通过在氢氟酸溶液和/或去离子水中添加表面活性剂,改善晶片表面的斥水性状况,减少了水痕缺陷产生的几率。
[0013] 为解决上述技术问题,本发明提供一种减少水痕缺陷的晶片清洗方法,包括:采用氢氟酸溶液清洗晶片;采用去离子水清洗所述晶片;对所述晶片进行干燥处理;其中,所述氢氟酸溶液和/或去离子水中添加了表面活性剂。
[0014] 可选的,在所述的减少水痕缺陷的晶片清洗方法中,所述氢氟酸溶液中添加了表面活性剂,所述去离子水中添加了异丙醇溶液。所述氢氟酸溶液中添加的表面活性剂的体积比为0. 05%〜0. 5%,温度为23°C〜30°C。所述去离子水中添加的异丙醇溶液的体积比为0. 05%〜5%,温度为23°C〜30°C。
[0015] 可选的,在所述的减少水痕缺陷的晶片清洗方法中,所述氢氟酸溶液中未添加表面活性剂,所述去离子水中添加了表面活性剂。所述去离子水中添加的表面活性剂的体积比为0. 05%〜0. 5%,温度为23°C〜30°C。
[0016] 可选的,在所述的减少水痕缺陷的晶片清洗方法中,采用添加了表面活性剂的去离子水清洗所述晶片之后,对所述晶片进行干燥处理之前,还包括:采用去离子水清洗所述晶片,所述去离子水中添加了异丙醇溶液。所述去离子水中添加的异丙醇溶液的体积比为0. 05%〜5%,温度为 23°C〜30°C。
[0017] 可选的,在所述的减少水痕缺陷的晶片清洗方法中,所述氢氟酸溶液和去离子水中均添加了表面活性剂。所述氢氟酸溶液中添加的表面活性剂的体积比为0. 05%〜0.5%,温度为23°C〜30°C。所述去离子水中添加的表面活性剂的体积比为0.05%〜0. 5%,温度为 23°C〜30°C。
[0018] 可选的,在所述的减少水痕缺陷的晶片清洗方法中,采用添加了表面活性剂的去离子水清洗所述晶片之后,对所述晶片进行干燥处理之前,还包括:采用去离子水清洗所述晶片,所述去离子水中添加了异丙醇溶液。所述去离子水中添加的异丙醇溶液的体积比为
0. 05%〜5%,温度为 23°C〜30°C。
[0019] 可选的,在所述的减少水痕缺陷的晶片清洗方法中,采用异丙醇蒸气对所述晶片 进行干燥处理。
[0020] 可选的,在所述的减少水痕缺陷的晶片清洗方法中,采用氢氟酸溶液清洗晶片之前,还包括:采用SCl清洗液清洗晶片;对所述晶片进行QDR处理;采用SC2清洗液清洗晶片;再次对所述晶片进行QDR处理。
[0021] 相应的,本发明还提供一种半导体器件制造方法,包括:提供一晶片;采用如上所述的方法清洗所述晶片;在所述晶片上生长外延硅或外延锗硅。
[0022] 与现有技术相比,本发明在氢氟酸溶液和/或去离子水中添加了表面活性剂,由于表面活性剂能改善晶片表面的斥水性状况,减少了水痕缺陷产生的几率。
附图说明
[0023] 图I为现有的一种晶片清洗方法的流程图;
[0024] 图2为本发明实施例一的晶片清洗方法的流程图;
[0025] 图3为本发明实施例二的晶片清洗方法的流程图;
[0026] 图4为本发明实施例三的晶片清洗方法的流程图。
具体实施方式
[0027] 在背景技术中已经提及,在采用氢氟酸溶液清洗所述晶片之后,晶片表面表现为高度的斥水性,在后续的干燥处理过程中极易发生干燥处理不良,从而在晶片表面形成水痕缺陷(water mark),这将影响后续形成的外延娃或外延锗娃的质量。为此,本发明提供一种减少水痕缺陷的晶片清洗方法,该清洗方法通过在氢氟酸溶液和/或去离子水中添加表面活性剂来改善晶片表面的斥水性状况,减少了水痕缺陷产生的几率。
[0028] 实施例一
[0029] 请参考图2,其为本发明实施例一的晶片清洗方法的流程图。如图2所示,该晶片清洗方法包括如下步骤:
[0030] 步骤S21 :采用SCl清洗液清洗晶片;
[0031] 本步骤中,将晶片放入SCl槽中进行清洗,所述SCl清洗液也称为APM溶液,其由NH4OH(氨水)、H2O2 (双氧水)和水组成,SCl槽的配比通常为NH4OH : H2O2 : H2O =I : I : 5〜I : 2 : 100,该SCl清洗液的温度优选为23°C〜80°C,该步骤用以氧化和微蚀刻来去除晶片表面的颗粒,也可去除轻微有机污染物及部分金属化污染物;
[0032] 步骤S22 :对所述晶片进行QDR(快排快冲,Quick Dump Rinser)处理;
[0033] 本步骤中,将晶片放入QDR槽(快排快冲槽)中用去离子水(DI water)进行清洗,以将残留的SCl清洗液和反应物清洗掉;
[0034] 步骤S23 :采用SC2清洗液清洗晶片;
[0035] 本步骤中,将晶片放入SC2槽中进行清洗,所述SC2清洗液也称为HPM溶液,其由HCl (盐酸)、H202 (双氧水)和水组成,SC2槽的配比通常为HCl : H2O2 : H2O = I : I : 6〜1:2: 100,该SC2清洗液的温度优选为23°C〜80°C,该步骤可溶解碱金属离子和铝、铁及镁之氢氧化物,另外盐酸中氯离子与残留金属离子发生络合反应形成易溶于水溶液的络合物,可从硅的底层去除金属污染物;
[0036] 步骤S24 :再次对所述晶片进行QDR处理;
·[0037] 本步骤中,再次将晶片放入QDR槽(快排快冲槽)中用去离子水(DI water)进行清洗,以将残留的SC2清洗液和反应物清洗掉;
[0038] 步骤S25 :采用氢氟酸溶液清洗晶片,所述氢氟酸溶液中添加了表面活性剂;
[0039] 本步骤中,将晶片放入HF槽采用稀释的氢氟酸溶液清洗晶片,添加表面活性剂前所述氢氟酸溶液中氢氟酸的浓度为0. 15%〜2% (wt. % ),添加了表面活性剂后所述表面活性剂占整个溶液的体积比优选为0. 05%〜0. 5%,该比例可保证较为有效地改善晶片表面的斥水性状况,并且可确保后续的清洗过程能够顺利的去除表面活性剂。所述氢氟酸溶液的温度优选为23°C〜30°C,在该温度条件下可较为有效的去除晶片表面的自然氧化层。在本实施例中,所述表面活性是醚类化合物,当然,还可以采用其它市售的表面活性剂,在此并不具体限定所述表面活性剂的成分,只要是半导体制造过程中所常用的表面活性剂均可实现本发明的目的;并且,本领域技术人员可根据实际的工艺条件相应的调整该清洗步骤的工艺参数(如体积比和温度);
[0040] 步骤S26 :采用去离子水清洗所述晶片,所述去离子水中添加了异丙醇溶液;
[0041] 在本步骤中,采用去离子水清洗晶片,所述去离子水中添加了异丙醇溶液,所述去离子水中添加的异丙醇溶液占整个溶液的体积比例如为0. 05%〜5%,温度例如为23°C〜30°C。采用添加了异丙醇溶液的去离子水清洗所述晶片,可以有效的去除残留在晶片表面的氢氟酸和表面活性剂;
[0042] 步骤S27 :对所述晶片进行干燥处理(Dryer);
[0043] 在本步骤中,对所述晶片进行干燥处理(Dryer)处理,优选地,采用异丙醇(IPA)蒸气对所述晶片进行干燥处理。
[0044] 综上所述,由于本实施例在氢氟酸溶液中添加了表面活性剂,该混合溶液具有较小的表面张力,改善晶片表面的斥水性状况,减少了水痕缺陷(water mark)产生的几率,提闻了广品的合格率。
[0045] 实施例二
[0046] 请参考图3,其为本发明实施例二的晶片清洗方法的流程图,该晶片清洗方法包括如下步骤:
[0047] 步骤S31 :采用SCl清洗液清洗晶片;
[0048] 步骤S32 :对所述晶片进行QDR处理;[0049] 步骤S33 :采用SC2清洗液清洗晶片;
[0050] 步骤S34 :再次对所述晶片进行QDR处理;
[0051] 步骤S35 :采用氢氟酸溶液清洗晶片,所述氢氟酸溶液中未添加表面活性剂;
[0052] 步骤S36 :采用去离子水清洗所述晶片,所述去离子水中添加了表面活性剂,所述表面活性剂占整个溶液的体积比为0. 05%〜0. 5%,温度为23°C〜30°C,该比例可保证较为有效地改善晶片表面的斥水性状况,并且可确保后续的清洗过程能够顺利的去除表面活性剂;
[0053] 步骤S37 :采用去离子水清洗所述晶片,所述去离子水中添加了异丙醇溶液,所述去离子水中添加的异丙醇溶液的体积比为0. 05%〜5%,温度为23°C〜30°C,采用添加了异丙醇溶液的去离子水清洗所述晶片,可以有效的去除残留在晶片表面的表面活性剂; [0054] 步骤S38 :对所述晶片进行干燥处理(Dryer)。
[0055] 综上所述,由于本实施例在去离子水中添加了表面活性剂,可有效改善晶片表面的斥水性状况,随后采用添加了异丙醇溶液的去离子水清洗所述晶片可以有效的去除残留在晶片表面的表面活性剂,从而减少了水痕缺陷产生的几率。
[0056] 实施例三
[0057] 请参考图4,其为本发明实施例三的晶片清洗方法的流程图,该晶片清洗方法包括如下步骤:
[0058] 步骤S41 :采用SCl清洗液清洗晶片;
[0059] 步骤S42 :对所述晶片进行QDR处理;
[0060] 步骤S43 :采用SC2清洗液清洗晶片;
[0061 ] 步骤S44 :再次对所述晶片进行QDR处理;
[0062] 步骤S45 :采用氢氟酸溶液清洗晶片,所述氢氟酸溶液中添加了表面活性剂,所述氢氟酸溶液中添加的表面活性剂占整个溶液的体积比优选为0. 05%〜0. 5%,所述氢氟酸溶液的温度优选为23°C〜30°C ;
[0063] 步骤S46 :采用去离子水清洗晶片,所述去离子水中添加了表面活性剂,所添加的表面活性剂的体积比占整个溶液的体积比例如为0. 05%〜0. 5%,温度例如为23°C〜30°C,需要说明的是,所述氢氟酸溶液和去离子水中添加的表面活性剂的比例可以相同也可以不相同;
[0064] 步骤S47 :采用去离子水清洗所述晶片,所述去离子水中添加了异丙醇溶液,所述去离子水中添加的异丙醇溶液占整个溶液的体积比例如为0. 05%〜5%,温度例如为23°C〜30°C,采用添加了异丙醇溶液的去离子水清洗所述晶片,可以有效的去除残留在晶片表面的表面活性剂;
[0065] 步骤S48 :对所述晶片进行干燥处理(Dryer)。
[0066] 综上所述,本实施例在氢氟酸溶液和离子水中均添加了表面活性剂,相比于实施例一和实施例_■,本实施例可更加有效的改善晶片表面的斥水性状况,从而更加有效的减少了晶片表面的水痕缺陷。
[0067] 实施例四
[0068] 本发明还提供一种半导体器件的制造方法,包括如下步骤:首先,采用如实施例一或实施例二或实施例三所述的方法清洗所述晶片,所述晶片表面为硅(Si)表面;随后,在所述晶片上生长外延硅或外延锗硅。由于该清洗过程中在氢氟酸溶液和/或去离子水中添加表面活性剂来改善晶片表面的斥水性状况,减少了水痕缺陷产生的几率,可提高形成的外延娃或外延锗娃的质量。
[0069] 需要说明的是,本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,相关之处可互相参考。并且,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率,仅用于方便、明晰地辅助说明本发明各个实施例的目的。
[0070] 对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (16)

1. 一种减少水痕缺陷的晶片清洗方法,包括: 采用氢氟酸溶液清洗晶片; 采用去离子水清洗所述晶片; 对所述晶片进行干燥处理; 其特征在于,所述氢氟酸溶液和/或去离子水中添加了表面活性剂。
2.如权利要求I所述的减少水痕缺陷的晶片清洗方法,其特征在于,所述氢氟酸溶液中添加了表面活性剂,所述去离子水中添加了异丙醇溶液。
3.如权利要求2所述的减少水痕缺陷的晶片清洗方法,其特征在于,所述氢氟酸溶液中添加的表面活性剂的体积比为0. 05%〜0. 5%,温度为23°C〜30°C。
4.如权利要求2所述的减少水痕缺陷的晶片清洗方法,其特征在于,所述去离子水中添加的异丙醇溶液的体积比为0. 05%〜5%,温度为23°C〜30°C。
5.如权利要求I所述的减少水痕缺陷的晶片清洗方法,其特征在于,所述氢氟酸溶液中未添加表面活性剂,所述去离子水中添加了表面活性剂。
6.如权利要求5所述的减少水痕缺陷的晶片清洗方法,其特征在于,所述去离子水中添加的表面活性剂的体积比为0. 05%〜0. 5%,温度为23°C〜30°C。
7.如权利要求5所述的减少水痕缺陷的晶片清洗方法,其特征在于,采用添加了表面活性剂的去离子水清洗所述晶片之后,对所述晶片进行干燥处理之前,还包括:采用去离子水清洗所述晶片,所述去离子水中添加了异丙醇溶液。
8.如权利要求7所述的减少水痕缺陷的晶片清洗方法,其特征在于,所述去离子水中添加的异丙醇溶液的体积比为0. 05%〜5%,温度为23°C〜30°C。
9.如权利要求I所述的减少水痕缺陷的晶片清洗方法,其特征在于,所述氢氟酸溶液和去离子水中均添加了表面活性剂。
10.如权利要求9所述的减少水痕缺陷的晶片清洗方法,其特征在于,所述氢氟酸溶液中添加的表面活性剂的体积比为0. 05%〜0. 5%,温度为23°C〜30°C。
11.如权利要求9所述的减少水痕缺陷的晶片清洗方法,其特征在于,所述去离子水中添加的表面活性剂的体积比为0. 05%〜0. 5%,温度为23°C〜30°C。
12.如权利要求9所述的减少水痕缺陷的晶片清洗方法,其特征在于,采用添加了表面活性剂的去离子水清洗晶片之后,对所述晶片进行干燥处理之前,还包括:采用去离子水清洗所述晶片,所述去离子水中添加了异丙醇溶液。
13.如权利要求12所述的减少水痕缺陷的晶片清洗方法,其特征在于,所述去离子水中添加的异丙醇溶液的体积比为0. 05%〜5%,温度为23°C〜30°C。
14.如权利要求I至13中任意一项所述的减少水痕缺陷的晶片清洗方法,其特征在于,采用异丙醇蒸气对所述晶片进行干燥处理。
15.如权利要求I至13中任意一项所述的减少水痕缺陷的晶片清洗方法,其特征在于,采用氢氟酸溶液清洗晶片之前,还包括: 采用SCl清洗液清洗晶片; 对所述晶片进行QDR处理; 采用SC2清洗液清洗晶片; 再次对所述晶片进行QDR处理。
16. 一种半导体器件制造方法,包括:提供一晶片;采用如权利要求I〜15中任意一项所述的方法清洗所述晶片;在所述晶片上生长外延硅或外延锗硅。
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