CN105448657A - 一种改善高压器件阈值电压均匀性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种改善高压器件阈值电压均匀性的方法，包括：对晶圆实施硫酸浸泡，以去除所述晶圆表面的有机物；对所述晶圆实施氢氟酸浸泡，以去除所述晶圆表面的自然氧化层；对所述晶圆实施SC1清洗液浸泡，以去除所述晶圆表面的杂质颗粒；对所述晶圆实施超声波清洗；对所述晶圆实施SC2清洗液浸泡，以去除所述晶圆表面的金属沾污；对所述晶圆实施第二次氢氟酸浸泡，以抑制所述晶圆表面的化学氧化层的生长。可以有效改善高压器件阈值电压的片内均匀性，同时，实施上述清洗之后到实施形成栅极氧化层的工艺之前的这段时间可以变得更长，对大批量流片的排片有很大帮助。

Description

一种改善高压器件阈值电压均匀性的方法

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺，具体而言涉及一种改善高压器件阈值电压均匀性的方法。

背景技术

随着高压器件(其工作电压大于5V)的不断发展，高压器件的应用越来越广泛，人们对高压器件性能的要求越来越高，自然对高压器件的片内均匀性的要求也越来越高。

通常情况下，形成高压器件的栅极氧化层之前需要对晶圆进行清洗，其目的是为了在通过热氧化工艺生长栅极氧化层之前，把晶圆表面的自然氧化层去除，并且把半导体衬底表面的颗粒和杂质都去除掉，这样做对形成的栅极氧化层的均匀性和可靠性都会有好处。在这种情况下，如果把晶圆放在大气中，半导体衬底中的硅材料就会与空气中的氧结合生成一层薄薄的化学氧化层，其对高压器件的阈值电压影响非常大，并且由于所述化学氧化层是随机生长的，属于不可控的氧化层，所以导致高压器件的片内均匀性非常差，进而导致阈值电压的均匀性会很差。为了防止所述化学氧化层影响高压器件的阈值电压的片内均匀性，现有的解决方法都是通过控制上述清洗结束之后到实施形成栅极氧化层的工艺之前的这段时间的长短来减少所述化学氧化层对高压器件阈值电压的片内均匀性的影响，通常是控制这段时间在4小时以内，以能够尽量减少所述化学氧化层的生长，但是无法从根本上消除所述化学氧化层对高压器件阈值电压的片内均匀性的影响。此外，这种方法也不容易管理，如果间隔的时间过长，还需要返工，进而影响后续工艺的实施。

因此，需要提出一种方法，以解决上述问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种改善高压器件阈值电压均匀性的方法，包括：对晶圆实施硫酸浸泡，以去除所述晶圆表面的有机物；对所述晶圆实施氢氟酸浸泡，以去除所述晶圆表面的自然氧化层；对所述晶圆实施SC1清洗液浸泡，以去除所述晶圆表面的杂质颗粒；对所述晶圆实施超声波清洗；对所述晶圆实施SC2清洗液浸泡，以去除所述晶圆表面的金属沾污；对所述晶圆实施第二次氢氟酸浸泡，以抑制所述晶圆表面的化学氧化层的生长。

在一个示例中，所述硫酸的温度为120℃-150℃。

在一个示例中，所述氢氟酸的温度为20℃-25℃。

在一个示例中，所述SC1清洗液的温度为30℃-80℃，组分为氨水、双氧水和去离子水的混合物。

在一个示例中，所述SC2清洗液的温度为65℃-85℃，组分为盐酸、双氧水和去离子水的混合物。

根据本发明，可以有效改善高压器件阈值电压的片内均匀性，同时，实施上述清洗之后到实施形成栅极氧化层的工艺之前的这段时间可以变得更长，对大批量流片的排片有很大帮助。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1为根据本发明示例性实施例的方法依次实施的步骤的流程图；

图2为实施本发明提出的改善高压器件阈值电压均匀性的方法前后高压器件阈值电压的片内均匀性的变化的数据对比图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤，以便阐释本发明提出的改善高压器件阈值电压均匀性的方法。显然，本发明的施行并不限定于半导体领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

[示例性实施例]

为了改善高压器件阈值电压的片内均匀性，本发明提出在形成高压器件的栅极氧化层之前实施的对晶圆进行清洗的工艺的最后增加一步氢氟酸浸泡的工序，以避免经过清洗的晶圆在等待后续工艺操作的过程中其表面暴露在大气环境下发生氧化生成均匀性不可控制的化学氧化层。

下面，参照图1来描述根据本发明示例性实施例的方法依次实施的步骤。

首先，执行步骤101，对晶圆实施硫酸浸泡，以去除晶圆表面的有机物。硫酸的温度可以为120℃-150℃。

接着，执行步骤102，对晶圆实施氢氟酸浸泡，以去除晶圆表面的自然氧化层。氢氟酸的温度可以为20℃-25℃。

接着，执行步骤103，对晶圆实施SC1清洗液浸泡，以去除晶圆表面的杂质颗粒。SC1清洗液的温度可以为30℃-80℃，其组分为氨水、双氧水和去离子水的混合物，氨水、双氧水和去离子水之间的比例可以为1:1:5。由于双氧水的作用，晶圆表面形成一层呈亲水性的氧化膜，晶圆表面及其附着的杂质颗粒之间被清洗液浸透，该氧化膜和晶圆表面的硅被氨水腐蚀，附着在晶圆表面的杂质颗粒落入清洗液中，在氨水腐蚀晶圆表面的同时，双氧水又氧化晶圆表面的硅而形成新的氧化膜。

接着，执行步骤104，对晶圆实施超声波清洗。

接着，执行步骤105，对晶圆实施SC2清洗液浸泡，以去除晶圆表面的钠、铁、镁等金属沾污。SC2清洗液的温度可以为65℃-85℃，其组分为盐酸、双氧水和去离子水的混合物，盐酸、双氧水和去离子水之间的比例可以为1:1:6。

接着，执行步骤106，对晶圆实施第二次氢氟酸浸泡，以抑制晶圆表面的化学氧化层的生长。氢氟酸的温度可以为20℃-25℃。

由于SC2清洗液的主要成分是氯化氢，氯离子的氧化性没有氟离子的氧化性强，所以SC2清洗液对化学氧化层生长的抑制作用没有氢氟酸强。氟的氧化性远远强于氧，因此氟离子更易与硅反应生成硅氟键，在同时存在氟和氧的硅表面，形成的化学键只有硅氟键，氧很难和硅反应形成氧化硅，这样就可以达到抑制化学氧化层生长的目的。

至此，完成了根据本发明示例性实施例的方法实施的工艺步骤，接下来，可以实施后续的半导体器件制造工艺，包括栅极氧化层的生长。根据本发明，实施上述清洗后，晶圆表面不会产生随机生长的氧化层，可以有效改善高压器件阈值电压的片内均匀性。同时，采用本发明的晶圆清洗方法，从根本上抑制了晶圆表面化学氧化层的生长，增加了晶圆放置的时间，进而可以有效延长晶圆从清洗后到实施形成栅极氧化层的工艺之前的这段时间，为大批量流片的排片腾出时间，对晶圆排片有很大帮助，从而提高生产效率。

参照图2，其中示出了实施本发明提出的改善高压器件阈值电压均匀性的方法前后高压器件阈值电压的片内均匀性的变化的数据对比图。这些数据都是整片晶圆的数据，从中可以看出对晶圆实施第二次氢氟酸浸泡后制备高压器件的阈值电压的均匀性得到了明显的改善，阈值电压变得收敛，标准方差值也变小了。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (5)

1.一种改善高压器件阈值电压均匀性的方法，包括：

对晶圆实施硫酸浸泡，以去除所述晶圆表面的有机物；

对所述晶圆实施氢氟酸浸泡，以去除所述晶圆表面的自然氧化层；

对所述晶圆实施SC1清洗液浸泡，以去除所述晶圆表面的杂质颗粒；

对所述晶圆实施超声波清洗；

对所述晶圆实施SC2清洗液浸泡，以去除所述晶圆表面的金属沾污；

对所述晶圆实施第二次氢氟酸浸泡，以抑制所述晶圆表面的化学氧化层的生长。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硫酸的温度为120℃-150℃。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氢氟酸的温度为20℃-25℃。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SC1清洗液的温度为30℃-80℃，组分为氨水、双氧水和去离子水的混合物。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SC2清洗液的温度为65℃-85℃，组分为盐酸、双氧水和去离子水的混合物。