CN104576312A - 防止磷掺杂硅氧化膜表面产生晶体状缺陷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防止磷掺杂硅氧化膜表面产生晶体状缺陷的方法，采用pH值介于5～7的弱酸对该晶圆执行一清洗步骤，使磷离子与弱酸电解产生的氢离子结合形成磷酸，从而磷酸在清洗过程中可直接挥发掉或者被水冲洗掉，有效减少了晶圆表面磷离子的数量，使得清洗后的晶圆即使长时间暴露在含有水汽的环境中也不会形成晶体状缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路制造领域，特别涉及一种防止磷掺杂硅氧化膜表面产生晶体状缺陷的方法。
背景技术
在半导体器件制造工艺中，当表面淀积有磷掺杂硅氧化膜，例如：磷硅玻璃（phosphorous silica glass，PSG）的晶圆暴露在含有水汽的环境中时，晶圆表面容易形成晶状体的沉淀物，且随着时间的推移，沉淀物会越来越多，从而在硅氧化膜表面形成严重的晶体状缺陷。这些晶体缺陷在后续的刻蚀过程中，会使晶圆表面形成通孔或沟渠，影响了晶圆的良率。
为此，如何防止磷掺杂硅氧化膜表面产生晶体状缺陷，实为一重要课题。
发明内容
本发明提供一种防止磷掺杂硅氧化膜表面产生晶体状缺陷的方法，以防止磷掺杂硅氧化膜表面产生晶体状缺陷。
为解决上述技术问题，本发明提供一种防止磷掺杂硅氧化膜表面产生晶体状缺陷的方法，包括：
提供一表面形成有磷掺杂硅氧化膜的晶圆；
采用pH值介于5～7的弱酸对该晶圆执行一清洗步骤。
可选的，在所述的防止磷掺杂硅氧化膜表面产生晶体状缺陷的方法中，所述弱酸的pH值介于6～7之间。
可选的，在所述的防止磷掺杂硅氧化膜表面产生晶体状缺陷的方法中，所述磷掺杂硅氧化膜是磷硅玻璃。
可选的，在所述的防止磷掺杂硅氧化膜表面产生晶体状缺陷的方法中，所述磷掺杂硅氧化膜是掺磷的氮氧化硅。
可选的，在所述的防止磷掺杂硅氧化膜表面产生晶体状缺陷的方法中，所述弱酸是碳酸。
可选的，在所述的防止磷掺杂硅氧化膜表面产生晶体状缺陷的方法中，采用pH值介于5～7的弱酸对该晶圆执行一清洗步骤中，将表面形成有磷掺杂硅氧化膜的晶圆置于晶圆擦洗装置中清洗，并于清洗过程中不断向去离子水中通入二氧化碳，形成pH值介于5～7的碳酸。
可选的，在所述的防止磷掺杂硅氧化膜表面产生晶体状缺陷的方法中，采用化学气相淀积工艺在晶圆上形成磷掺杂硅氧化膜。
可选的，在所述的防止磷掺杂硅氧化膜表面产生晶体状缺陷的方法中，采用高密度等离子体化学气相淀积工艺在晶圆上形成磷掺杂硅氧化膜。
可选的，在所述的防止磷掺杂硅氧化膜表面产生晶体状缺陷的方法中，所述磷掺杂硅氧化膜用作金属前介电绝缘层。
与现有技术相比，本发明在晶圆表面完成磷掺杂硅氧化膜的淀积后，采用pH值介于5～7的弱酸对该晶圆执行一清洗步骤，采用该方法可使磷离子与弱酸电解产生的氢离子结合形成磷酸，从而磷酸在清洗过程中可直接挥发掉或者被水冲洗掉，有效减少了晶圆表面磷离子的数量，使得清洗后的晶圆即使长时间暴露在含有水汽的环境中也不会形成晶体状缺陷。
附图说明
图1为本发明实施例的防止磷掺杂硅氧化膜表面产生晶体状缺陷的方法的流程示意图；
图2为采用本发明实施例的防止磷掺杂硅氧化膜表面产生晶体状缺陷的方法前后的晶体状缺陷数量示意图。
具体实施方式
在背景技术中已经提及，当表面淀积有磷掺杂硅氧化膜的晶圆暴露在含有水汽的环境中时，在很短的时间内（一般几个小时），晶圆表面会形成晶体状缺陷，导致晶圆产率的下降。经本申请发明人长期研究发现，产生此缺陷的原因是磷掺杂硅氧化膜中的磷离子和水汽反应后形成晶状体的沉淀物。为了减少晶体状缺陷的产生，现有的方法是尽可能缩短磷掺杂硅氧化膜淀积后后一道工序之间的等待时间（Q-time），一般将该时间控制在3小时以内。然而，对于大批量生产而言，Q-time的长短是很难控制的，因此在实际应用中还是无法避免晶体状缺陷的产生。为此，本发明提供一种防止磷掺杂硅氧化膜表面产生晶体状缺陷的方法，在晶圆表面完成磷掺杂硅氧化膜的淀积后，采用pH值介于5～7的弱酸对该晶圆执行一清洗步骤。采用该方法可使磷离子与弱酸电解产生的氢离子结合形成磷酸，从而磷酸在清洗过程中可直接挥发掉或者被水冲洗掉，有效减少了晶圆表面磷离子的数量，使得清洗后的晶圆即使长时间暴露在含有水汽的环境中也不会形成晶体状缺陷。
如图1所示，本发明实施例的防止磷掺杂硅氧化膜表面产生晶体状缺陷的方法，包括：
步骤S100：提供一表面形成有磷掺杂硅氧化膜的晶圆；
步骤S110：采用pH值介于5～7的弱酸对该晶圆执行一清洗步骤。
本发明的方法主要是在晶圆表面完成磷掺杂硅氧化膜的淀积后，采用pH值介于5～7的弱酸对该晶圆执行一清洗步骤。较佳地，可将弱酸的pH值控制在6～7以内，保证较佳的清洗效果的同时不会对晶圆上的器件产生其它不良影响。
于本发明一较佳实施例中，所述弱酸是碳酸。具体地说，将表面淀积有磷硅玻璃（phosphorous silica glass，PSG）的晶圆置于晶圆擦洗装置（wafer scrubber）中清洗，并于清洗过程中不断向去离子水中通入二氧化碳，形成pH值介于5～7的碳酸。由于碳酸电解产生氢离子：H2CO3→H++HCO3-，氢离子与磷离子结合形成磷酸，使得磷酸在清洗过程中直接挥发掉或者被水冲洗掉，从而大大减少了晶圆表面残留的磷离子数量，避免晶体状缺陷的产生。
如图2所示，实验结果表明，采用pH值介于5～7的弱酸对晶圆清洗后晶圆表面的晶体状缺陷的数量大幅减少，可知，采用本发明的方法可有效避免晶圆表面晶体状缺陷的产生，即使将清洗后的晶圆长时间暴露在含有水汽的环境中缺陷也很少甚至不会形成缺陷。
该方法适用于各类磷掺杂硅氧化膜，包括但不限于磷硅玻璃（PSG）、硼磷硅玻璃（BPSG）、掺磷的氮氧化硅（SiON-P）的表面处理，能广泛应用于半导体制造工艺。
其中，所述晶圆上的磷掺杂硅氧化膜可采用化学气相淀积工艺形成，例如，采用高密度等离子体化学汽相淀积生长磷硅玻璃。
利用上述方法形成的磷掺杂硅氧化膜，是一种低水汽含量，具有良好的阶梯覆盖能力且兼容平坦化工艺的掺磷的硅氧化膜，特别适用于制作半导体器件的金属前介电绝缘层（Pre-Metal Dielectric，PMD）。
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 (10)
1.一种防止磷掺杂硅氧化膜表面产生晶体状缺陷的方法，包括：
提供一表面形成有磷掺杂硅氧化膜的晶圆；以及
采用pH值介于5～7的弱酸对该晶圆执行一清洗步骤。
2.如权利要求1所述的防止磷掺杂硅氧化膜表面产生晶体状缺陷的方法，其特征在于，所述弱酸的pH值介于6～7之间。
3.如权利要求1所述的防止磷掺杂硅氧化膜表面产生晶体状缺陷的方法，其特征在于，所述磷掺杂硅氧化膜是磷硅玻璃。
4.如权利要求1所述的防止磷掺杂硅氧化膜表面产生晶体状缺陷的方法，其特征在于，所述磷掺杂硅氧化膜是掺磷的氮氧化硅。
5.如权利要求1所述的防止磷掺杂硅氧化膜表面产生晶体状缺陷的方法，其特征在于，所述磷掺杂硅氧化膜是硼磷硅玻璃。
6.如权利要求1所述的防止磷掺杂硅氧化膜表面产生晶体状缺陷的方法，其特征在于，所述弱酸是碳酸。
7.如权利要求6所述的防止磷掺杂硅氧化膜表面产生晶体状缺陷的方法，其特征在于，采用pH值介于5～7的弱酸对该晶圆执行一清洗步骤中，将表面形成有磷掺杂硅氧化膜的晶圆置于晶圆擦洗装置中清洗，并于清洗过程中不断向去离子水中通入二氧化碳，形成pH值介于5～7的碳酸。
8.如权利要求1所述的防止磷掺杂硅氧化膜表面产生晶体状缺陷的方法，其特征在于，采用化学气相淀积工艺在晶圆上形成磷掺杂硅氧化膜。
9.如权利要求8所述的防止磷掺杂硅氧化膜表面产生晶体状缺陷的方法，其特征在于，采用高密度等离子体化学气相淀积工艺在晶圆上形成磷掺杂硅氧化膜。
10.如权利要求1所述的防止磷掺杂硅氧化膜表面产生晶体状缺陷的方法，其特征在于，所述磷掺杂硅氧化膜用作金属前介电绝缘层。
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