CN104409324A - 能够避免沾污的多晶硅磷掺杂后处理清洗方法 - Google Patents

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Abstract

能够避免沾污的多晶硅磷掺杂后处理清洗方法属于微电子器件制造技术领域。现有技术在多晶硅磷掺杂后处理工步之后，依然存在沾污，即使微量沾污也会导致器件失效，因此，芯片的废品率因此而居高不下。本发明之能够避免沾污的多晶硅磷掺杂后处理清洗方法首先采用摩尔比为HF:H2O＝1:10的酸性清洗液清洗经多晶硅磷掺杂之后的硅片，在将硅片表面的SiO2氧化层漂掉的同时去掉硅片表面残余的HF和副产物SiF4；其特征在于，其次，采用NH4OH:H2O2:H2O的摩尔比为1:1:5、1:2:5、1:2:7这三种比例之一的碱性清洗液继续清洗硅片，所述碱性清洗液的温度为55～65℃，清洗时间为3～6分钟。采用本发明之方法，能够避免经多晶硅磷掺杂后处理之后沾污现象的发生，从而降低芯片废品率。

Description

能够避免沾污的多晶硅磷掺杂后处理清洗方法
技术领域
本发明涉及一种能够避免沾污的多晶硅磷掺杂后处理清洗方法，清洗彻底，降低了产品的SHORT废品率，属于微电子器件制造技术领域。
背景技术
场效应管制造过程的一个环节是多晶掺杂，也就是在栅氧化层上淀积多晶硅层，然后再淀积POCl3(三氯氧磷)，经扩散实现磷掺杂。具体而言，通过高纯氮气携带POCl3进入炉管中，在高温下POCl3发生分解反应：5POCl3→P2O5+3PCl5。与此同时通入氧气，与分解产物PCl5发生氧化反应:4PCl5+5O2→2P2O5+10Cl2。产生的P2O5与所述多晶硅层表面接触并与硅原子发生氧化反应：2P2O5+5Si→5SiO2+4P。生成的P原子在高温下扩散进入多晶硅层内部，实现多晶掺杂，即多晶硅磷掺杂。然而，在所述多晶掺杂过程中，由于P2O5与Si反应除了生成P外，还生成SiO2，所生成的SiO2在多晶硅层表面形成一层几百埃厚的氧化层，将该氧化层去掉的工步是多晶硅磷掺杂后处理工步的一部分。完整的多晶硅磷掺杂后处理工步包括以下步骤：首先，将完成多晶掺杂出炉的硅片用倒筐器倒入到清洗专用的泰弗隆(聚四氟乙烯材料PTFE)清洗筐中，将清洗筐放入盛有HF:H2O＝1:10的清洗液的清洗槽中浸泡3分钟，在硅片表面发生腐蚀化学反应：SiO2+4HF→SiF4+2H2O，从而将硅片表面的SiO2氧化层漂掉，然后用超纯水冲洗5分钟，去掉硅片表面残余的HF和副产物SiF4；其次，将清洗筐放入超纯H2O2中浸泡3分钟，以清除在包括多晶掺杂、SiO2氧化层清除在内的各前序过程中引入的各种污染杂质，然后用超纯水冲洗5分钟，之后甩干。
现有技术存在的技术问题在于，由于H2O2具有强氧化作用，也会在硅片表面发生氧化反应，在硅片表面又生成一层薄的SiO2氧化层，不可避免的是所述各种污染杂质势必有一部分会被该SiO2氧化层所覆盖或者包裹，而该SiO2氧化层同时还在阻止H2O2对污染杂质的清除，也就是说，在所述多晶硅磷掺杂后处理工步之后，依然存在沾污，即使微量沾污也会导致器件失效，因此，芯片的废品率因此而居高不下。这一难题长期困扰场效应管芯片的制造。
发明内容
本发明的目的在于，通过多晶硅磷掺杂后处理工步，更为彻底地清除在包括多晶掺杂、SiO2氧化层清除在内的各前序过程中引入的各种污染杂质，大幅降低芯片废品率，为此，我们发明了一种能够避免沾污的多晶硅磷掺杂后处理清洗方法。
本发明之能够避免沾污的多晶硅磷掺杂后处理清洗方法首先采用摩尔比为HF:H2O＝1:10的酸性清洗液清洗经多晶硅磷掺杂之后的硅片，在将硅片表面的SiO2氧化层漂掉的同时去掉硅片表面残余的HF和副产物SiF4；其特征在于，其次，采用NH4OH:H2O2:H2O的摩尔比为1:1:5、1:2:5、1:2:7这三种比例之一的碱性清洗液继续清洗硅片，所述碱性清洗液的温度为55～65℃，清洗时间为3～6分钟。
本发明其技术效果在于，在所述多晶硅磷掺杂后处理工步的第二步，虽然由于所述碱性清洗液中的H2O2的氧化作用，依然会在硅片表面生成一层很薄的SiO2氧化层，但是，该SiO2氧化层随即会被所述碱性清洗液中的NH4OH腐蚀掉，虽然硅片表面暴露后又会立即与H2O2发生氧化反应而再次生成SiO2氧化层，但是，由于NH4OH的腐蚀作用始终存在，因此，在硅片表面不会有SiO2氧化层停留，因此，也就不会有污染杂质被SiO2氧化层覆盖或者包裹，同时，这些污染杂质几乎都溶入所述碱性清洗液中，并且因污染杂质的种类不同，溶入碱性清洗液的机理也有所不同，例如，由于H2O2的氧化作用和NH4OH的络合作用，Cr、Cu、Zn、Ag、Ni、Co、Ca、Fe、Mg等会转变成高价离子，随后与碱络合，生成可溶性络合物而溶入，并由超纯水彻底冲洗掉，金属离子类污染杂质因此而被彻底去除。总而言之，采用本发明之方法，能够避免经多晶硅磷掺杂后处理之后沾污现象的发生，从而降低芯片废品率。
另外，由于H2O2易于分解、NH4OH易于挥发，本发明之方法所使用的碱性清洗液自身无残留，无害，这在解决了人们长期渴望解决的沾污问题的前提下也有利于操作者健康和环境保护。
具体实施方式
本发明之能够避免沾污的多晶硅磷掺杂后处理清洗方法首先采用摩尔比为HF:H2O＝1:10的酸性清洗液清洗经多晶硅磷掺杂之后的硅片，在所述酸性清洗液中浸泡3～4分钟，然后用超纯水冲洗5分钟，在将硅片表面的SiO2氧化层漂掉的同时去掉硅片表面残余的HF和副产物SiF4；其次，采用NH4OH:H2O2:H2O的摩尔比为1:1:5、1:2:5、1:2:7这三种比例之一的碱性清洗液继续清洗硅片，所述碱性清洗液的温度为55～65℃，之后用超纯水清洗，清洗时间为3～6分钟，之后甩干。
当NH4OH:H2O2:H2O的摩尔比为1:1:5时，所述碱性清洗液的温度为55℃，之后用超纯水清洗5分钟。
当NH4OH:H2O2:H2O的摩尔比为1:2:5时，所述碱性清洗液的温度为60℃，之后用超纯水清洗5分钟。
当NH4OH:H2O2:H2O的摩尔比为1:2:7时，所述碱性清洗液的温度为65℃，之后用超纯水清洗5分钟。

Claims (4)

1.一种能够避免沾污的多晶硅磷掺杂后处理清洗方法，首先采用摩尔比为HF:H2O＝1:10的酸性清洗液清洗经多晶硅磷掺杂之后的硅片，在将硅片表面的SiO2氧化层漂掉的同时去掉硅片表面残余的HF和副产物SiF4；其特征在于，其次，采用NH4OH:H2O2:H2O的摩尔比为1:1:5、1:2:5、1:2:7这三种比例之一的碱性清洗液继续清洗硅片，所述碱性清洗液的温度为55～65℃，清洗时间为3～6分钟。
2.根据权利要求1所述的能够避免沾污的多晶硅磷掺杂后处理清洗方法，其特征在于，当NH4OH:H2O2:H2O的摩尔比为1:1:5时，所述碱性清洗液的温度为55℃，之后用超纯水清洗5分钟。
3.根据权利要求1所述的能够避免沾污的多晶硅磷掺杂后处理清洗方法，其特征在于，当NH4OH:H2O2:H2O的摩尔比为1:2:5时，所述碱性清洗液的温度为60℃，之后用超纯水清洗5分钟。
4.根据权利要求1所述的能够避免沾污的多晶硅磷掺杂后处理清洗方法，其特征在于，当NH4OH:H2O2:H2O的摩尔比为1:2:7时，所述碱性清洗液的温度为65℃，之后用超纯水清洗5分钟。
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