CN113782415A - 一种栅氧预清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种栅氧预清洗方法，通过提供一半导体衬底，该半导体衬底上设有垫氧层，去除垫氧层，利用含有臭氧的溶液对半导体衬底表面进行清洗处理，对半导体衬底表面进行预清洗处理，增强了硅表面清洗能力，改善了硅片表面环境，提高了栅氧化层质量，提高了半导体器件产品的良率。

Description

一种栅氧预清洗方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种栅氧预清洗方法。

背景技术

随着芯片技术的不断发展，栅氧化层厚度越来越薄，高质量的栅氧化层变得更为关键。

然而现有技术中的栅氧化层预清洗能力较弱，导致硅片表面环境较差，栅氧化层质量差，半导体器件的良品率低。

如图1所示，图1显示为半导体产品的VCM不良率管制图，40RF产品在靠近晶圆中间至边缘区域，失效率跳高0.3％，稳压器采集的数据显示，在测试项目VCM中，一段电压内，不良率显示消失，产品未进入测试模式，增加测试电压后可进入测试模式，推断是受到厚栅氧的影响，而厚栅氧的产生主要是由于栅氧化层预清洗能力较弱导致的。

发明内容

有鉴于此,本发明提出了一种栅氧预清洗方法，用以提高栅氧化层预清洗能力，改善硅片表面环境，提高栅氧化层质量，提高半导体器件的良率。

本发明提出一种栅氧预清洗方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、提供一半导体衬底，所述半导体衬底上设有垫氧层；

步骤二、去除所述垫氧层；

步骤三、利用含有臭氧的溶液对所述半导体衬底表面进行清洗处理；

步骤四、对所述半导体衬底表面进行预清洗处理。

优选地，步骤一中所述半导体衬底为硅衬底。

优选地，步骤三中采用含有臭氧的溶液对所述硅衬底的表面进行清洗处理的持续时间20～40秒。

优选地，步骤三中所述溶液为去离子水。

优选地，步骤四中对所述半导体衬底表面进行预清洗处理包括以下步骤：

步骤五、利用氢氟酸对所述半导体衬底表面进行清洗处理；

步骤六、利用硫酸和双氧水的混合物对所述半导体衬底表面进行清洗处理；

步骤七、利用氢氧化氨、双氧水和水的混合物对所述半导体衬底表面进行清洗处理；

步骤八、利用盐酸、双氧水和水的混合物对所述半导体衬底表面进行清洗处理。

本发明通过在现有的栅氧预清洗步骤之前，增加采用含有臭氧的溶液对半导体衬底表面进行清洗的工艺步骤，提高栅氧化层预清洗能力，增强了硅表面清洗能力，改善了硅片表面环境，提高了栅氧化层质量，提高了半导体器件产品的良率。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1显示为半导体产品的VCM不良率管制图；

图2显示为现有技术的栅氧层形成有杂质的示意图；

图3显示为本发明实施例的栅氧预清洗方法的流程图；

图4显示为本发明实施例的栅氧层形成无杂质的示意图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则整个申请文件中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

WET(Wet Etching,湿法刻蚀)工艺包括清洗，湿蚀刻和脱膜。其中，清洗包括初清洗(Initital Clean)和成膜前清洗(PDC,Pre-deposition Clean)。初清洗，即玻璃基板从PP box中拆包之后，进行的第一道清洗，它的主要目的是为了清除玻璃基板表面本身携带的油污以及微尘颗粒。成膜前清洗，即在每一道成膜之前进行的清洗，目的虽然也是为了去除油污以及颗粒，但是这些杂质更多是由于外界污染造成，而去除这些杂质是为了成膜的顺利进行，提高成膜的品质，保证成膜前表面清洁，膜层界面结合更好。

在沉积栅氧化层之前，也即，在栅氧形成之前，便需要进行成膜前清洗。本发明实施例的栅氧预清洗方法即针对栅氧化层形成之前的膜前清洗。

图2显示为现有技术的栅氧层形成有杂质的示意图。如图2所示，1为半导体衬底，由于现有技术中的栅氧化层预清洗能力较弱，形成的栅氧化层5中掺杂了一些未清除的杂质2和3、未清除干净的杂质4，导致栅氧化层的品质较低，而这会影响后续制造工艺，使得制成的半导体器件产品良率低下。

通常，在半导体器件制备工艺中，在栅氧生长前通常会有预清洗步骤，以去除硅表面自然氧化物，在预清洗过程中，通常会采用稀释的氢氟酸进行清洗。当然预清洗步骤也包括其他步骤，如，采用硫酸和双氧水的混合物清除去硅表面的有机物。

由此，本发明实施例提出一种栅氧预清洗方法，通过在栅氧预清洗之前，增加一步清洗处理工艺，从而提高栅氧化层预清洗能力，提高栅氧化层质量，提高半导体器件产品的良率。

具体地，如图3所示，图3显示为本发明实施例的的栅氧预清洗方法的流程图，所述栅氧预清洗方法包括以下步骤：

步骤一、提供一半导体衬底，所述半导体衬底上设有垫氧层。

半导体衬底的构成材料可以采用未掺杂的单晶硅、掺杂有杂质的单晶硅、绝缘体上硅(SOI)等。作为示例，在本发明实施例中，半导体衬底选用单晶硅材料构成。垫氧层是一层很薄的二氧化硅层，通过热氧化形成，用作扩散、粒子注入的掩蔽层，与光刻胶、氮化硅一起使用。

步骤二、去除所述垫氧层。

去除所述垫氧层是沉积形成栅氧化层前的工艺流程，在本发明实施例中，使用化学清洗法去除所述垫氧层。

步骤三、利用含有臭氧的溶液对所述半导体衬底表面进行清洗处理。

在本发明实施例中，利用含有臭氧的溶液对所述半导体衬底表面进行清洗处理持续时间20～40秒，溶液为去离子水。

更进一步地，将臭氧注入离子水中形成含有臭氧的溶液，然后利用所述含有臭氧的溶液对所述半导体衬底表面进行冲洗，冲洗时长为20～40秒。

步骤四、对所述半导体衬底表面进行预清洗处理。

对衬底实施氧化之前，也即，在该硅衬底上沉积栅氧化层之前，由于芯片有可能在前序工艺中，已经被实施过镀膜、掺杂、氧化、光刻等工艺，所以衬底的表面会存在自然氧化物、有机物、无机物颗粒以及金属等残留物。因此步骤四中对所述半导体衬底表面进行预清洗处理包括以下步骤：

步骤五、利用氢氟酸对所述半导体衬底表面进行清洗处理；

步骤六、利用硫酸和双氧水的混合物(SPM)对所述半导体衬底表面进行清洗处理；

步骤七、利用氢氧化氨、双氧水和水的混合物(APM)对所述半导体衬底表面进行清洗处理；

步骤八、利用盐酸、双氧水和水的混合物(SC2)对所述半导体衬底表面进行清洗处理。

具体地，在步骤五中利用氢氟酸清除半导体衬底表面的自然氧化物，在步骤六中利用硫酸和双氧水的混合物清除半导体衬底表面的有机物，在步骤七中利用氢氧化氨、双氧水和水的混合物清除半导体衬底表面的无机物颗粒，在步骤八中利用盐酸、双氧水和水的混合物清除半导体衬底表面的金属离子。

当然，在其他优选的实施例中，可根据具体情况预清洗所述半导体衬底。

图4显示为本发明实施例的栅氧层形成无杂质的示意图。如图4所示，1为半导体衬底，5为栅氧化层，经过本发明实施例的栅氧清洗方法，杂质2、3和4得到彻底清除，形成的栅氧化层5不再有杂质掺杂，改善了硅片表面环境，提高了栅氧化层的质量，提升了半导体器件产品良率。

在本发明实施例中，图2和图4中的半导体衬底上形成有其他层或结构，为了简化，图示中予以省略。

综上所述，本发明提出一种新的栅氧预清洗方法，在原有的栅氧预清洗步骤前，增加一步清洗处理工艺，采用含有臭氧的溶液对半导体衬底表面进行清洗处理，提高了栅氧化层预清洗能力，提高了硅表面的清洗能力，改善了硅片表面环境，改善了栅氧膜质，提高了产品的良率。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种栅氧预清洗方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、提供一半导体衬底，所述半导体衬底上设有垫氧层；

步骤二、去除所述垫氧层；

步骤三、利用含有臭氧的溶液对所述半导体衬底表面进行清洗处理；

步骤四、对所述半导体衬底表面进行预清洗处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤一中所述半导体衬底为硅衬底。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤三中利用含有臭氧的溶液对所述半导体衬底表面进行清洗处理的持续时间为20～40秒。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤三中所述溶液为去离子水。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤四中对所述半导体衬底表面进行预清洗处理包括以下步骤：

步骤五、利用氢氟酸对所述半导体衬底表面进行清洗处理；

步骤六、利用硫酸和双氧水的混合物对所述半导体衬底表面进行清洗处理；

步骤七、利用氢氧化氨、双氧水和水的混合物对所述半导体衬底表面进行清洗处理；

步骤八、利用盐酸、双氧水和水的混合物对所述半导体衬底表面进行清洗处理。

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