CN104022014A - 湿法清洗方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种湿法清洗方法。在清洗过程中，先向承载有待清洗晶圆的清洗槽中注入双氧水，使得多晶硅表面被氧化出一层钝化层，之后再注入氨水，从而阻碍了氨水对多晶硅的消耗，也避免了粗糙表面的形成，改善了湿法清洗工艺中的缺陷，能够有效的提高器件的质量。

Description

湿法清洗方法
技术领域
本发明涉及集成电路制造领域，特别涉及一种湿法清洗方法。
背景技术
在半导体制程过程中，晶圆在经过某一或某些工序后，需要进行清洗以去除其上的杂质或者残留物质，通常是采用有机溶液或者酸性溶液将相应的物质去除掉。
请参考图1所示的现有技术的流程图，现有的湿法清洗方法通常包括：
步骤S101，向清洗槽中注入一定量的纯净水，之后将待清洗晶圆放置于所述清洗槽中并浸泡在水中；
步骤S102，向所述清洗槽中注入按比例混合的氨水、双氧水和纯净水，使得浓度趋于稳定；
步骤S103，保持晶圆浸泡在清洗液中，直至完成整个设定的清洗时间。
所述氨水可与杂质反应并通过电学排斥作用使得附着在晶圆上的杂质脱离开来，所述双氧水主要用于氧化附着于晶圆上的颗粒，然而，这种工艺流程有着很大的缺陷，对于具有多晶硅的晶圆而言，请参考图2，在曲线a中，0～t1这一时间段中，即刚刚注入氨水（NH4OH），双氧水和纯净水的混合液时，由于双氧水浓度很低，不能有效地氧化并保护多晶硅，而氨水即使在很低的浓度下也能够很快的腐蚀多晶硅，因此多晶硅被氨水以很快的速度腐蚀。且由于上述步骤S102需要较长的时间才能完成，因此多晶硅必然被损耗掉很大一部分，例如对于形成栅极结构的多晶硅而言，其侧壁将受到很大的影响，从而导致CD（关键尺寸）变小，引起电阻变大等缺陷；另外，多晶硅被腐蚀后会产生一定的粗糙度，这将使得ULSI（精密元器件制造）工艺中所需要的极薄氧化层生长困难，不利于器件的制作。
为了避免清洗时所导致的上述异常，一种方法是预先设定较大尺寸的多晶硅，从而抵消清洗时的消耗。然而，这种方法并未从根源上解决此问题，效果也不是很理想，而且这也浪费原材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种湿法清洗方法，以避免传统的湿法刻蚀工艺对多晶硅的损耗。
为解决上述技术问题，本发明提供一种湿法清洗方法，包括：
向承载有待清洗晶圆的清洗槽中注入第一体积比的双氧水和纯净水，所述待清洗晶圆上形成有多晶硅；
经第一时间段后，向所述清洗槽中同时注入第二体积比的氨水、双氧水和纯净水，形成设定浓度的清洗液，以清洗所述待清洗晶圆。
可选的，对于所述的湿法清洗方法，所述第一时间段为60s～600s。
可选的，对于所述的湿法清洗方法，所述纯净水的温度为23℃～70℃。
可选的，对于所述的湿法清洗方法，所述第一体积比为1:5～1:50。
可选的，对于所述的湿法清洗方法，所述第二体积比为1:1:5～1:2:50。
可选的，对于所述的湿法清洗方法，所述清洗液中氨的质量百分浓度为0～5%。
可选的，对于所述的湿法清洗方法，所述清洗液中H2O2的质量百分浓度为0～5%。
可选的，对于所述的湿法清洗方法，形成清洗液后，所述第二时间段为大于等于100s。
可选的，对于所述的湿法清洗方法，所述清洗槽中盛有纯净水，所述待清洗晶圆浸泡在所述纯净水中。
与现有技术相比，在本发明提供的湿法清洗方法中，先注入了双氧水，使得多晶硅表面被氧化出一层钝化层，之后再注入氨水，从而阻碍了氨水对多晶硅的消耗，也避免了粗糙表面的形成，改善了湿法清洗工艺中的缺陷，能够有效的提高器件的质量。
附图说明
图1为现有技术的湿法清洗方法的流程图；
图2为现有技术的湿法清洗方法的反应速率图；
图3为本发明实施例的湿法清洗方法的流程图；
图4为本发明实施例的湿法清洗方法的原理图；
图5为本发明实施例的湿法清洗方法的反应速率图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提供的湿法清洗方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参考图3，本发明提供一种湿法清洗方法，包括如下步骤：
步骤S201，向承载有待清洗晶圆的清洗槽中注入第一体积比的双氧水和纯净水；
步骤S202，经第一时间段后，向所述清洗槽中同时注入第二体积比的氨水、双氧水和纯净水，形成设定浓度的清洗液；
步骤S203，将待清洗晶圆在清洗液中浸泡第二时间段，以清洗所述待清洗晶圆。
请结合图4，所述待清洗晶圆上形成有多晶硅，例如，所述待清洗晶圆包括衬底1以及形成于衬底1上的栅极结构，所述衬底1为硅衬底，其上表面具有一薄层氧化层，所述栅极结构包括多晶硅2，所述多晶硅2作为MOS晶体管的栅极，当然，本发明也适用于其它包含有多晶硅的晶圆的湿法清洗过程中，在此不一一描述。由于双氧水具有很强的氧化性，因此，双氧水将能够有效的氧化附着于晶圆上的杂质微粒，并使之溶解；同时，所述多晶硅2将被迅速氧化使得其表面形成一钝化层3，从而能够有效的减少氨水对多晶硅2的腐蚀，而由于所述衬底1的上表面具有氧化层，因此，也不容易被双氧水破坏。
其中，所述第一时间段可以为60s～600s，这是考虑到在较短时间内，例如30s，双氧水的浓度还很低，不能够有效的保护所述多晶硅2，本实施例中经过100s后，使得双氧水对多晶硅2的氧化起到效果，再注入双氧水、氨水和纯净水。优选的，所述纯净水的体积通常可以是所述双氧水的5倍以上，例如所述双氧水和所述纯净水的体积比可以是1:5～1:50。
通常向所述清洗槽中混合注入的双氧水、氨水和纯净水后，需要经过约60s～600s的时间，以形成设定浓度的清洗液，所述氨水的主要作用在于改变溶液的电性，从而通过电学排斥作用，使得杂质微粒与晶圆脱离开来，并能够有效的防止微粒的重新沉淀。
优选的，所述氨水和所述双氧水的体积相差不大，例如二者的体积比可以为1:4～1:1，那么基于所述双氧水和纯净水的体积关系，所述第二体积比可以是1:1:5～1:4:50，在本实施例中，采用配比为氨水、双氧水和纯净水的体积比为1:2:50的溶液来进行清洗，具体的，所述溶液中氨的质量百分浓度为0～0.7%，所述溶液中H2O2的质量百分浓度为0～1.8%，在其他配比中，所述氨和H2O2的质量百分浓度皆以不超过5%为宜。由于占绝对比例的纯净水的温度决定着混合后的清洗液的温度，因此所述纯净水的温度可以是23℃～70℃，避免水温过低而使得整体反应受限，导致微粒和残留物不能被有效的清除，同时也防止水温过高导致反应不平稳而对器件造成影响。
为了能够较好的完成清洗，在形成所述清洗液后，清洗所述待清洗晶圆大于等于100s，从而可以使得例如有机残留等被完全的消耗。
请参考图5，其中曲线a与图2相同，表示现有工艺中随着氨水、双氧水和纯净水的清洗液的注入时间，多晶硅被清洗液腐蚀的厚度，曲线b表示为本发明实施例中随着注入双氧水和纯净水及双氧水、氨水和纯净水的时间的延长，多晶硅被清洗液腐蚀厚度的变化趋势，为了便于比较，两种情况下采取相同的时间间隔，由图中可知，在t1时间内，清洗液对多晶硅的腐蚀约有8埃。其原因是刚开始注入双氧水、纯净水和氨水的混合液时，由于注入的混合液被槽里本身所存在的水稀释了，使得刚开始时双氧水的浓度很低，而不能很好的氧化保护多晶硅，导致氨水快速地腐蚀多晶硅。而本实施例中在t1时间内则对多晶硅的腐蚀大大降低，只有接近2埃，在t1～t2和t2后的时间中，溶液对多晶硅的腐蚀就基本相同。对于曲线b而言，在注入氨水（同时也注入双氧水和纯净水）之前，已经注入了双氧水（同时也注入了纯净水），使得双氧水氧化了多晶硅形成钝化层，这样在随后注入氨水，双氧水和纯净水形成设定浓度的清洗液进行清洗时，所形成的钝化层将有效的阻碍氨水对多晶硅的腐蚀。
以本实施例的t1为100s，t2为200s为例，可以使得对多晶硅的腐蚀速率维持在每分钟1埃以下，那么以整个清洗过程需要300s为例，相比现有技术将使得多晶硅损耗（被腐蚀掉的多晶硅）减少60%以上，从而避免了由于清洗溶液对多晶硅腐蚀过重而导致的工艺复杂化。
与现有技术相比，在本发明提供的湿法清洗方法中，先注入双氧水，使得多晶硅表面被氧化出一层钝化层，之后再注入氨水，从而阻碍了氨水对多晶硅的消耗，也避免了粗糙表面的形成，改善了湿法清洗工艺中的缺陷，能够有效的提高器件的质量。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种湿法清洗方法，其特征在于，包括：
向承载有待清洗晶圆的清洗槽中注入第一体积比的双氧水和纯净水，所述待清洗晶圆上形成有多晶硅；
经第一时间段后，向所述清洗槽中同时注入第二体积比的氨水、双氧水和纯净水，形成设定浓度的清洗液；
将待清洗晶圆在清洗液中浸泡第二时间段，以清洗所述待清洗晶圆。
2.如权利要求1所述的湿法清洗方法，其特征在于，所述第一时间段为60s～600s。
3.如权利要求2所述的湿法清洗方法，其特征在于，所述纯净水的温度为23℃～70℃。
4.如权利要求1所述的湿法清洗方法，其特征在于，所述第一体积比为1:5～1:50。
5.如权利要求1所述的湿法清洗方法，其特征在于，所述第二体积比为1:1:5～1:2:50。
6.如权利要求5所述的湿法清洗方法，其特征在于，所述清洗液中氨的质量百分浓度为0～5%。
7.如权利要求5所述的湿法清洗方法，其特征在于，所述清洗液中H2O2的质量百分浓度为0～5%。
8.如权利要求5所述的湿法清洗方法，其特征在于，所述第二时间段为大于等于100s。
9.如权利要求1所述的湿法清洗方法，其特征在于，所述清洗槽中盛有纯净水，所述待清洗晶圆浸泡在所述纯净水中。
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