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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    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
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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
[0001] 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
[0002] 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
[0003] 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。
[0004] 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DHFl酸混合液中清洗20〜30秒,清洗温度为21〜230C,DHFl酸混合液由HF和H2O按质量比1:20〜30混合得到;经DHFl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°C,APM酸混合液由NH40H、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°C,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〜I分钟,清洗温度为21〜23°C,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。
[0005] 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
[0006] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0007] 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0.5 μ m的颗粒小于10个,直径大于0.2 μ m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)。
[0008] 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DHFl酸混合液中清洗20秒,清洗温度为23°C,DHF1酸混合液由HF和H2O按质量比1:20混合得到;经DHFl酸混合液清洗后将硅片用去离子水循环冲洗干净;采用DHFl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°C,APM酸混合液由ΝΗ40Η、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0.5 μ m的颗粒小于10个,直径大于0.2 μ m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°C,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C02、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°C,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。
[0009] 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DHFl酸混合液中清洗30秒,清洗温度为21 °C,DHFl酸混合液由HF和H2O按质量比1:30混合得到;经DHFl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°C,APM酸混合液由ΝΗ40Η、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°C,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I分钟,清洗温度为21°C,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。
[0010] 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DHFl酸混合液中清洗25秒,清洗温度为22°C,DHF1酸混合液由HF和H2O按质量比1:25混合得到;经DHFl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°C,APM酸混合液由ΝΗ40Η、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°C,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°C,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。
[0011] 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DHFl酸混合液中清洗20〜30秒,清洗温度为21〜23°C, DHFl酸混合液由HF和H2O按质量比1:20〜30混合得到;经DHFl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°C,APM酸混合液由NH40H、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°C,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〜I分钟,清洗温度为21〜23°C,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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