CN103117220B - 超级结牺牲氧化层的去除方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超级结牺牲氧化层的去除方法，采用如下步骤去除牺牲氧化层：用DIW对硅片进行预处理；采用DHF去除牺牲氧化层。本发明通过在DHF刻蚀超级结的深沟槽中的牺牲氧化层前，对硅片用水进行预处理，水能对深沟槽浸润，而后DHF能直接置换深沟槽中的水并与深沟槽中的牺牲氧化层快速彻底的反应，从而能够采用高浓度的DHF将深沟槽中的牺牲氧化层完全去除，最后能降低工艺时间、提高生产效率，同时能降低超级结的击穿电压随机失效率、提高产品的良率。

Description

超级结牺牲氧化层的去除方法
技术领域
本发明涉及一种氧化层的去除方法，特别是涉及一种超级结牺牲氧化层的去除方法。
背景技术
超级结器件在制造过程中，在形成深沟槽后，以及在所述深沟槽中填充外延层(EPI)之前，需要在沟槽的底部表面和侧壁表面上形成牺牲氧化层对所述深沟槽的侧壁上的缺陷进行修复，牺牲氧化层也同时会形成于所述深沟槽外部的硅片表面上。现有技术中在所述牺牲氧化层的厚度为500埃左右，一般采用湿法刻蚀工艺将所述牺牲氧化层完全去除。
现有超级结牺牲氧化层的去除方法是在硅片上形成超级结的深沟槽并形成牺牲氧化层之后，直接采用稀氢氟酸(Dilute Hydrofluoric Acid，DHF)对形成于所述硅片上的所述牺牲氧化层进行刻蚀处理并完全去除所述牺牲氧化层。
现有方法中对DHF的浓度和时间的参数要求较严格。DHF的浓度只能选用低浓度，现有方法中的DHF的浓度一般选用200∶1，所述DHF的浓度比值为去离子水和49％的氢氟酸的体积比。当选用高浓度的DHF如浓度为3∶1时，击穿电压随机失效(Break down voltage random fail)比较严重，并最终会导致30％～40％的良率损失。
而选用低浓度的DHF时，要完全去除所述牺牲氧化层，需要耗费较长的时间，对应500埃的牺牲氧化层，DHF浓度为200∶1时，所需的工艺时间为50分钟左右。这会严重影响到生产效率，降低生产线的生产能力。
如图1所示，是现有第一种方法刻蚀牺牲氧化层后的硅片切片后的SEM图。现有第一种方法采用氧化物蚀刻缓冲液(Buffered Oxide Etch，BOE)作为所述牺牲氧化层的刻蚀液。其中BOE为HF、NH4F和表面活性剂的混合液体，也属于HF系列的。对于深沟槽中的氧化层的去除而言，BOE系列比DHF更难，其中按照BOE的各混合液体的配比，BOE系列包括LAL800、LAL130和LAL30等不同浓度的混合液。现有第一种方法中的BOE为LAL130，去除之前牺牲氧化层的厚度为500埃，刻蚀时间为4分15秒，从图1可以看出，在所述深沟槽的侧壁上还残余牺牲氧化层1。在图1中所示的深沟槽中填充EPI后，形成的填充结构如图2所示，在所述深沟槽底部形成的EPI层2并不完全为单晶结构，使的填充EPI的效果大打折扣。所以采用BOE来刻蚀深沟槽中的氧化层是不太理想的。
如图3所示，是现有第二种方法刻蚀牺牲氧化层后的硅片切片后的SEM图；现有第二种方法采用DHF作为所述牺牲氧化层的刻蚀液，且采用DHF的浓度为200∶1，刻蚀时间为50分。从图3可以看出，在所述深沟槽的侧壁上的所述牺牲氧化层都被完全去除。在图3中所示的深沟槽中填充EPI后，形成的填充结构如图4所示，在所述深沟槽形成了单晶结构良好的EPI层。
由上可知，现有方法中为了保证超级结产品的良率，不能采用BOE和高浓度的DHF，必须采用低浓度的DHF来去除所述牺牲氧化层，而为了保证能够将所述牺牲氧化层完全去除，又必须使用较长的刻蚀时间，这大大降低了生产效率。因此有必要降低刻蚀时间。
如图5所示，为DHF和BOE在硅片表面和二氧化硅表面的接触角的对比图。其中，DHF包括三种浓度分别为3∶1、12∶1和200∶1，在图5的横坐标中分别用3∶1 HF、12∶1 HF和200∶1 HF表示；BOE包括了三种，分别为LAL800、LL130和LAL30。可以看出，各种BOE在二氧化硅上的浸润的接触角都大于各种DHF在二氧化硅上的浸润的接触角；各种DHF在二氧化硅上的浸润的接触角没有差别，所以，各种不同浓度的DHF在二氧化硅上的浸润性是处于同一水准的。
既然低浓度的DHF能够完全去除深沟槽中的牺牲氧化层，理论上高浓度的DHF也能够达到完全去除深沟槽中的牺牲氧化层的功效。但是，当选用高浓度的DHF对牺牲氧化层进行刻蚀时，切片结果显示只有深沟槽顶部6微米以内的侧壁上的牺牲氧化层会被去除，深沟槽底部的侧壁上的牺牲氧化层不能被去除，最终会使形成的超级结出现随机击穿，使良率损失。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种超级结牺牲氧化层的去除方法，能降低工艺时间、提高生产效率，同时能降低超级结的击穿电压随机失效率、提高产品的良率。
为解决上述技术问题，本发明提供一种超级结牺牲氧化层的去除方法，在硅片上形成超级结的深沟槽之后，在所述硅片上形成牺牲氧化层，所述牺牲氧化层形成的位置包括所述深沟槽的底部表面和侧壁表面、以及所述深沟槽外部的所述硅片表面上。采用如下步骤去除所述牺牲氧化层：
步骤一、用去离子水(DIW)对形成有所述牺牲氧化层的硅片进行预处理。
步骤二、预处理之后，采用稀氢氟酸对形成于所述硅片上的所述牺牲氧化层进行刻蚀处理并完全去除所述牺牲氧化层。
进一步的改进是，步骤一中所述预处理的时间大于1分钟。
进一步的改进是，步骤二中用去离子水进行所述预处理的水洗方式为溢流方式(over flow，OF)、或为快速排空方式(quick drain and rinse，QDR)。
进一步的改进是，步骤二中所述稀氢氟酸的浓度范围为200∶1～3∶1，所述稀氢氟酸的浓度比值为去离子水和49％的氢氟酸的体积比。
进一步的改进是，所述深沟槽的深度为39微米以内。
进一步的改进是，在步骤一之前还包括用硫酸双氧水混合试剂(SPM)对所述硅片进行处理的步骤，去除所述硅片表面的有机物。
进一步的改进是，在步骤二之后还包括用一号标准清洗试剂(SC1)和二号标准清洗试剂(SC2)依次对所述硅片进行处理的步骤，用所述一号标准清洗试剂去除所述硅片表面的颗粒、用所述二号标准清洗试剂去除所述硅片表面的金属离子。
对于深沟槽而言，只有DHF药液进入深沟槽底部并与底部的牺牲氧化层充分反应才能到达牺牲氧化层的功效，按照现有方法，要缩短作业时间而使用高浓度DHF药液的话，很难保证在短时间内DHF药液在深沟槽中与牺牲氧化层完全浸润并与其彻底反应，故会出现牺牲氧化层的残留。本发明方法通过增加一个水的预处理的步骤，用水先对深沟槽浸润，而后DHF能直接置换深沟槽中的水并与深沟槽中的牺牲氧化层快速彻底的反应，从而能够采用高浓度的DHF将深沟槽中的牺牲氧化层完全去除，最后能降低工艺时间、提高生产效率，同时能降低超级结的击穿电压随机失效率、提高产品的良率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是现有第一种方法刻蚀牺牲氧化层后的硅片切片后的SEM图；
图2是图1所示的深沟槽中填充外延层后的硅片切片后的SEM图；
图3是现有第二种方法刻蚀牺牲氧化层后的硅片切片后的SEM图；
图4是图3所示的深沟槽中填充外延层后的硅片切片后的SEM图；
图5是DHF和BOE在硅片表面和二氧化硅表面的接触角的对比图；
图6是现有第三种方法刻蚀牺牲氧化层后的硅片中心位置的切片后的SEM图；
图7是现有第三种方法刻蚀牺牲氧化层后的硅片边缘位置的切片后的SEM图；
图8是本发明实施例第一种方法的流程图；
图9A是本发明实施例第一种方法刻蚀牺牲氧化层后的硅片中心位置的切片后的SEM图；
图9B是本发明实施例第一种方法刻蚀牺牲氧化层后的硅片边缘位置的切片后的SEM图。
具体实施方式
如图8所示，是本发明实施例第一种方法的流程图；如图9A和图9B所示，分别为是本发明实施例第一种方法刻蚀牺牲氧化层后的硅片中心位置和硅片边缘位置的切片后的SEM图。
为了验证本发明实施例方法中的水的预处理能力，本发明实施例第一种方法用比较难反应的BOE系列中LL130代替DHF。本发明实施例第一种方法为在硅片上形成超级结的深沟槽之后，在所述硅片上形成厚度为500埃的牺牲氧化层，所述牺牲氧化层形成的位置包括所述深沟槽的底部表面和侧壁表面、以及所述深沟槽外部的所述硅片表面上。采用如下步骤去除所述牺牲氧化层：
步骤一、用去离子水对形成有所述牺牲氧化层的硅片进行预处理。预处理的时间大于60秒。
步骤二、预处理之后，采用BOE系列的LAL130对形成于所述硅片上的所述牺牲氧化层进行刻蚀处理并完全去除所述牺牲氧化层。刻蚀处理的时间为4分钟。
从图9A和图9B中可以看出，在所述硅片的中心位置和边缘位置处，所述深沟槽中的所述牺牲氧化层都完全去除。
作为对比，如图6和图7所示，分别为现有第三种方法刻蚀牺牲氧化层后的硅片中心位置和硅片边缘位置的切片后的SEM图。现有第三种方法和本发明实施例第一种方法相比，形成于深沟槽中的牺牲氧化层为150埃，不包括本发明实施例第一种方法的步骤一的水的预处理，刻蚀时采用的药液也为BOE系列的LAL130，刻蚀时间也为4分钟。从图6和图7中可以看出，在所述硅片的中心位置和边缘位置处，只有所述深沟槽顶部的侧壁上的所述牺牲氧化层被去除，所述深沟槽低部的侧壁上的所述牺牲氧化层3A和3B未被完全去除。
本发明实施例第一种方法和现有第三种方法的对比可知，水的预处理步骤确实能够使深沟槽中的牺牲氧化层完全去除。其原因是，用水先对深沟槽浸润，而后的刻蚀药液能直接置换深沟槽中的水并与深沟槽中的牺牲氧化层快速彻底的反应。由于BOE的接触角要大于DHF的接触角，故用DHF去除深沟槽中的牺牲氧化层的效果会更佳，本发明实施例第一种方法的BOE药液完全可以用不同浓度的DHF替换。当用高浓度的DHF替换时，本发明实施例方法能够实现在较短的时间内将所述深沟槽中的所述牺牲氧化层完全去除，故能够降低最后形成的超级结产品的击穿电压随机失效率。
为了去除有机物，颗粒以及金属离子影响，可以在本发明实施例第一种方法的步骤一的预处理之前，加入用硫酸双氧水混合试剂(SPM)对所述硅片进行处理的步骤，去除所述硅片表面的有机物。并在步骤二之后，采用一号标准清洗试剂(SC1)和二号标准清洗试剂(SC2)依次对所述硅片进行处理的步骤，用所述一号标准清洗试剂去除所述硅片表面的颗粒、用所述二号标准清洗试剂去除所述硅片表面的金属离子。
表一
  No   条件   击穿电压随机失效率的平均值(％)
  1   SPM+3∶1 DHF+SC1+SC2   0.022
  2   SPM+12∶1 DHF+SC1+SC2   0.015
  3   SPM+50∶1 DHF+SC1+SC2   0.013
  4   SPM+100∶1 DHF+SC1+SC2   0.0108
如表一所示，是本发明实施例第二至五种方法刻蚀牺牲氧化层后形成的超级结的击穿电压随机失效率的平均值的表格。
和本发明实施例第一种方法的不同之处是，本发明实施例第二至五种方法在步骤二中分别用不同浓度的DHF代替本发明实施例第一种方法的BOE系列的LAL130；且在步骤一的预处理之前，加入了用硫酸双氧水混合试剂(SPM)对所述硅片进行处理的步骤，去除所述硅片表面的有机物；并在步骤二之后，采用SC1和SC2依次对所述硅片进行处理的步骤，用所述SC1去除所述硅片表面的颗粒、用所述SC2去除所述硅片表面的金属离子。本发明实施例第二至五种方法的步骤二中的DHF浓度的具体值分别为：
本发明实施例第二种方法的步骤二中的DHF的浓度为3∶1，所述DHF的浓度比值为去离子水和49％的HF的体积比。。
本发明实施例第三种方法的步骤二中的DHF的浓度为12∶1。
本发明实施例第四种方法的步骤二中的DHF的浓度为50∶1。
本发明实施例第五种方法的步骤二中的DHF的浓度为200∶1。
由表一所示的本发明实施例第二至五种方法的结果可知，3∶1～200∶1的浓度范围内的DHF都能达到同样的效果即能完全去除深沟槽中的牺牲氧化层，最后形成的超级结的击穿电压随机失效率都较小，DHF的浓度升高，超级结的击穿电压随机失效率依次升高，其中DHF为3∶1时超级结的击穿电压随机失效率约为0.022。超级结的击穿电压随机失效率的降低，最后能提高产品良率。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种超级结牺牲氧化层的去除方法，在硅片上形成超级结的深沟槽之后，在所述硅片上形成牺牲氧化层，所述牺牲氧化层形成的位置包括所述深沟槽的底部表面和侧壁表面、以及所述深沟槽外部的所述硅片表面上；其特征在于，采用如下步骤去除所述牺牲氧化层：
步骤一、用去离子水对形成有所述牺牲氧化层的硅片进行预处理；
步骤二、预处理之后，采用稀氢氟酸对形成于所述硅片上的所述牺牲氧化层进行刻蚀处理并完全去除所述牺牲氧化层；步骤一的所述预处理用水先对所述深沟槽浸润后，步骤二中所述稀氢氟酸能直接置换所述深沟槽中的水并与所述深沟槽中的牺牲氧化层快速彻底的反应，从而能够在提高所述稀氢氟酸浓度的条件下将深沟槽中的牺牲氧化层完全去除。
2.如权利要求1所述超级结牺牲氧化层的去除方法，其特征在于：步骤一中所述预处理的时间大于1分钟。
3.如权利要求1所述超级结牺牲氧化层的去除方法，其特征在于：步骤一中用去离子水进行所述预处理的水洗方式为溢流方式、或为快速排空方式。
4.如权利要求1所述超级结牺牲氧化层的去除方法，其特征在于：步骤二中所述稀氢氟酸的浓度范围为200:1～3:1，所述稀氢氟酸的浓度比值为去离子水和49％的氢氟酸的体积比。
5.如权利要求1所述超级结牺牲氧化层的去除方法，其特征在于：所述深沟槽的深度为39微米以内。
6.如权利要求1所述超级结牺牲氧化层的去除方法，其特征在于：在步骤一之前还包括用硫酸双氧水混合试剂对所述硅片进行处理的步骤，去除所述硅片表面的有机物。
7.如权利要求1所述超级结牺牲氧化层的去除方法，其特征在于：在步骤二之后还包括用一号标准清洗试剂和二号标准清洗试剂依次对所述硅片进行清洗处理的步骤，用所述一号标准清洗试剂去除所述硅片表面的颗粒、用所述二号标准清洗试剂去除所述硅片表面的金属离子。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105633081A (zh) * 2014-10-27 2016-06-01 中国科学院微电子研究所 半导体器件及其制造方法
CN105609408B (zh) * 2015-12-23 2018-11-16 上海华虹宏力半导体制造有限公司 半导体器件的形成方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1641838A (zh) * 2004-01-16 2005-07-20 茂德科技股份有限公司 沟槽的后处理方法与装置
CN101179018A (zh) * 2007-11-16 2008-05-14 无锡中微晶园电子有限公司 用于存储器单元的sonos结构腐蚀工艺
CN102110590A (zh) * 2010-06-26 2011-06-29 天水天光半导体有限责任公司 半导体器件氧化物腐蚀用去离子水作为湿化代理物的方法
CN102154711A (zh) * 2010-12-31 2011-08-17 百力达太阳能股份有限公司 一种单晶硅清洗液及预清洗工艺

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4695824B2 (ja) * 2003-03-07 2011-06-08 富士電機ホールディングス株式会社 半導体ウエハの製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1641838A (zh) * 2004-01-16 2005-07-20 茂德科技股份有限公司 沟槽的后处理方法与装置
CN101179018A (zh) * 2007-11-16 2008-05-14 无锡中微晶园电子有限公司 用于存储器单元的sonos结构腐蚀工艺
CN102110590A (zh) * 2010-06-26 2011-06-29 天水天光半导体有限责任公司 半导体器件氧化物腐蚀用去离子水作为湿化代理物的方法
CN102154711A (zh) * 2010-12-31 2011-08-17 百力达太阳能股份有限公司 一种单晶硅清洗液及预清洗工艺

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