CN103681241A - 可改善氧化层质量的清洗方法 - Google Patents

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陶军
张继
吴晓鸫
寇春梅
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Abstract

本发明涉及一种可改善氧化层质量的清洗方法，其特征是，包括以下工艺步骤：（1）将氧化层生长工艺前的硅片在DHF1酸混合液中清洗，DHF1酸混合液由HF和H2O按质量比1:20～30混合得到；再用去离子水冲洗干净；（2）再将硅片在APM酸混合液中清洗，APM酸混合液由NH4OH、H2O2和H2O按质量比为1:2:12～15混合得到；再用去离子水冲洗干净；（3）然后将硅片在SPM酸混合液中清洗，SPM酸混合液由H2SO4和H2O2按质量比为3:1混合得到；再用去离子水冲洗干净；（4）最后将硅片在DHF2酸混合液中清洗，DHF2酸混合液由HF和H2O2按质量比为1:20～25混合得到；用去离子水冲洗干净后烘干。本发明采用常规半导体设备，能够有效去除Cu等贵金属杂质。

Description

可改善氧化层质量的清洗方法
技术领域
本发明涉及一种硅片在氧化层生产工艺前的清洗方法，尤其是一种可改善氧化层质量的清洗方法。
背景技术
纵观现今半导体技术的发展，日新月异，电路关键尺寸越来越小，对氧化层质量的要求也越来越高。众所周知，影响氧化层质量的因素很多，但金属杂质的影响一直是工艺线氧化工艺重点防控的对象，因为金属杂质的沾污将导致氧化层击穿大幅下降，漏电流增加等情况。传统的氧化生长前情况的方法如RCA、SC-1、SC-2等清洗流程，都可以有效的去除金属杂质的沾污影响。但这些清洗流程对于Cu等贵金属杂质的去除能力相对较弱，同时由于工艺流程的发展及多样化，很多小型工艺线上都是多种工艺加工平台同时使用，极易导致Cu等贵金属杂质沾污引入。虽然可采用先进的清洗设备及工艺进行处理及防堵，但这些方法必须先期进行清洗设备（如FSI）的机台投入，从而产生如设备资金投入、超净化间设备空间占用、设备备件维护及持续消耗等等问题，这对很多小型加工线来说，是无法承受的。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种可改善氧化层质量的清洗方法，采用常规半导体设备，能够有效去除Cu等贵金属杂质。
按照本发明提供的技术方案，所述可改善氧化层质量的清洗方法，其特征是，包括以下工艺步骤：
（1）将氧化层生长工艺前的硅片在DHF1酸混合液中清洗20～30秒，清洗温度为21～23℃，DHF1酸混合液由HF和H2O按质量比1:20～30混合得到；经DHF1酸混合液清洗后将硅片用去离子水循环冲洗干净；
（2）再将硅片在APM酸混合液中清洗4～6分钟，清洗温度为65～75℃，APM酸混合液由NH4OH、H2O2和H2O按质量比为1:2:12～15混合得到；经APM酸混合液清洗后将硅片用去离子水循环冲洗干净；
（3）然后将硅片在SPM酸混合液中清洗4～6分钟，清洗温度为100～110℃，SPM酸混合液由H2SO4和H2O2按质量比为3:1混合得到；经SPM酸混合液清洗后将硅片用去离子水循环冲洗干净；
（4）最后将硅片在DHF2酸混合液中清洗0.5～1分钟，清洗温度为21～23℃，DHF2酸混合液由HF和H2O2按质量比为1:20～25混合得到；经DHF2酸混合液清洗后将硅片用去离子水循环冲洗干净，再在N2气氛下烘干。
本发明具有以下优点：（1）本发明采用常规设备条件，使用槽式清洗，可获得洁净、无损伤的硅片表面，有效地去除并防止Cu等贵金属杂质沾污的可能，对后续生长的氧化层质量有一定的提高作用，技术简单，适用于常规半导体工艺制程；（2）本发明工艺简单，流程简易，所有步骤都采用常规工艺，操作简单；（3）本发明兼容性强，适用面广，使用加工线现有湿法清洗槽进行，无需额外增加设备（4）本发明采用稀释APM酸液清洗，能有效的降低酸液对硅片表面的侵蚀作用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明所述可改善氧化层质量的清洗方法用于常规半导体工艺制程，在氧化层生长工艺前，将硅片表面的颗粒、有机杂质、金属杂质等清洗去除，获得洁净、无损伤的硅片表面，同时符合工艺颗粒指标（直径大于0.5μm的颗粒小于10个，直径大于0.2μm的颗粒小于100个）的硅片表面，以获得高质量的氧化层，同种条件下生产的氧化层中的可动电荷值可下降5%～10%（氧化层可动电荷的控制量小于3E10/cm2）。
实施例一：一种可改善氧化层质量的清洗方法，包括以下工艺步骤：
（1）将氧化层生长工艺前的硅片在DHF1酸混合液中清洗20秒，清洗温度为23℃，DHF1酸混合液由HF和H2O按质量比1:20混合得到；经DHF1酸混合液清洗后将硅片用去离子水循环冲洗干净；采用DHF1酸混合液清洗可以少量剥离硅片表面氧化层或自然氧化层，有效去除部分硅屑及Al、Fe、Zn、Ni等金属杂质，但随着自然氧化层的去除，硅片表面呈疏水性，表面易吸附Cu等贵金属杂质；
（2）再将硅片在APM酸混合液中清洗4分钟，清洗温度为75℃，APM酸混合液由NH4OH、H2O2和H2O按质量比为1:2:12混合得到；经APM酸混合液清洗后将硅片用去离子水循环冲洗干净；传统工艺采用的碱性溶液对硅片有较大的腐蚀作用，会造成硅片表面粗糙，其粗糙程度可以和所要生长的氧化层厚度相当，这样对后续生长氧化层的质量会受很大影响；本实施例采用APM酸混合液清洗硅片，硅片表面的腐蚀程度会降低，同时又能保持去除颗粒沾污的能力；能过步骤（2）的清洗可去除硅片表面大部分颗粒，并在硅片表面形成化学清洗氧化层，满足工艺要求（直径大于0.5μm的颗粒小于10个，直径大于0.2μm的颗粒小于100个）；
（3）然后将硅片在SPM酸混合液中清洗4分钟，清洗温度为110℃，SPM酸混合液由H2SO4和H2O2按质量比为3:1混合得到；经SPM酸混合液清洗后将硅片用去离子水循环冲洗干净；该步骤采用的SPM酸混合液具有强氧化性，使硅片表面的有机物被分解成CO2、H2O而去除，可有效去除硅片上有机杂质的沾污；
（4）最后将硅片在DHF2酸混合液中清洗0.5分钟，清洗温度为23℃，DHF2酸混合液由HF和H2O2按质量比为1:20混合得到；经DHF2酸混合液清洗后将硅片用去离子水循环冲洗干净，再在N2气氛下烘干；步骤（4）利用HF对硅片表面原有化学清洗氧化层进行剥离，同时利用H2O2的强氧化性，有效去除并防止Cu等贵金属杂质对硅片表面的沾污可能，并再次形成化学清洗氧化层，降低颗粒重新吸附硅片的可能。
实施例二：一种可改善氧化层质量的清洗方法，包括以下工艺步骤：
（1）将氧化层生长工艺前的硅片在DHF1酸混合液中清洗30秒，清洗温度为21℃，DHF1酸混合液由HF和H2O按质量比1:30混合得到；经DHF1酸混合液清洗后将硅片用去离子水循环冲洗干净；
（2）再将硅片在APM酸混合液中清洗6分钟，清洗温度为65℃，APM酸混合液由NH4OH、H2O2和H2O按质量比为1:2:15混合得到；经APM酸混合液清洗后将硅片用去离子水循环冲洗干净；
（3）然后将硅片在SPM酸混合液中清洗6分钟，清洗温度为100℃，SPM酸混合液由H2SO4和H2O2按质量比为3:1混合得到；经SPM酸混合液清洗后将硅片用去离子水循环冲洗干净；
（4）最后将硅片在DHF2酸混合液中清洗1分钟，清洗温度为21℃，DHF2酸混合液由HF和H2O2按质量比为1:25混合得到；经DHF2酸混合液清洗后将硅片用去离子水循环冲洗干净，再在N2气氛下烘干。
实施例三：一种可改善氧化层质量的清洗方法，包括以下工艺步骤：
（1）将氧化层生长工艺前的硅片在DHF1酸混合液中清洗25秒，清洗温度为22℃，DHF1酸混合液由HF和H2O按质量比1:25混合得到；经DHF1酸混合液清洗后将硅片用去离子水循环冲洗干净；
（2）再将硅片在APM酸混合液中清洗5分钟，清洗温度为70℃，APM酸混合液由NH4OH、H2O2和H2O按质量比为1:2:13混合得到；经APM酸混合液清洗后将硅片用去离子水循环冲洗干净；
（3）然后将硅片在SPM酸混合液中清洗5分钟，清洗温度为105℃，SPM酸混合液由H2SO4和H2O2按质量比为3:1混合得到；经SPM酸混合液清洗后将硅片用去离子水循环冲洗干净；
（4）最后将硅片在DHF2酸混合液中清洗0.6分钟，清洗温度为22℃，DHF2酸混合液由HF和H2O2按质量比为1:22混合得到；经DHF2酸混合液清洗后将硅片用去离子水循环冲洗干净，再在N2气氛下烘干。
本发明的清洗过程采用槽式清洗，用合适的稀释比例的酸溶液和优化的流程做氧化层生产前清洗，可有效的去除Cu、Al、Fe、Zn、Ni等金属杂质，以获得洁净、无损伤的硅片表面。

Claims (1)

1.一种可改善氧化层质量的清洗方法，其特征是，包括以下工艺步骤：
（1）将氧化层生长工艺前的硅片在DHF1酸混合液中清洗20～30秒，清洗温度为21～23℃，DHF1酸混合液由HF和H2O按质量比1:20～30混合得到；经DHF1酸混合液清洗后将硅片用去离子水循环冲洗干净；
（2）再将硅片在APM酸混合液中清洗4～6分钟，清洗温度为65～75℃，APM酸混合液由NH4OH、H2O2和H2O按质量比为1:2:12～15混合得到；经APM酸混合液清洗后将硅片用去离子水循环冲洗干净；
（3）然后将硅片在SPM酸混合液中清洗4～6分钟，清洗温度为100～110℃，SPM酸混合液由H2SO4和H2O2按质量比为3:1混合得到；经SPM酸混合液清洗后将硅片用去离子水循环冲洗干净；
（4）最后将硅片在DHF2酸混合液中清洗0.5～1分钟，清洗温度为21～23℃，DHF2酸混合液由HF和H2O2按质量比为1:20～25混合得到；经DHF2酸混合液清洗后将硅片用去离子水循环冲洗干净，再在N2气氛下烘干。
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