CN1175085A - 洗涤半导体晶片的方法 - Google Patents

Abstract

一种方法,用于在半导体晶片抛光之后和在用化学蒸气沉积法在该晶片上沉积外延层之前洗涤该半导体晶片,以便除去外来物质和防止外来物质变大。该方法包括如下步骤:用洗涤剂洗涤半导体晶片,除去晶片上的外来物质;用酸溶液浸洗已洗涤的半导体晶片,进一步除去外来物质和中和残留的外来物质。这样可使埋入外延层中的外来物质的数量和粒度减小到最小。

Description

洗涤半导体晶片的方法

本发明涉及洗涤半导体晶片的方法，具体涉及一种方法，这种方法包括酸浸洗步骤，以便除去晶片上的外来物质和防止残存的外来物质的生长，由此可以减少随后沉积在晶片上的外延层中的缺陷。

半导体晶片是从一个单晶硅锭上切下来的薄片，然后经研磨、浸蚀和抛光，形成光滑的表面。外延层采用常规化学蒸气沉积法沉积在抛光的表面上，使晶片具有要求的电特性。外延层必须具有光滑表面以获得需要的特性。

在抛光操作之后磨料及磨下的硅粘附在晶片表面上。为要除去此磨料和硅残渣，以及可能聚集的金属氧化物(例如氧化铝屑)、离子化合物和有机物质，晶片在抛光步骤之后通常要进行洗涤。在常规洗涤期间，硅晶片用洗涤剂洗涤，例如用超去离子水稀释的过氧化氢氨溶液洗涤。虽然这些洗涤剂洗涤效果很好，可以除去磨料和硅的残渣，但是它们不能除去外来物质例如离解的盐。在洗涤操作之后残留在半导体晶片上的外来物质的粒子在时间过程中趋向于生长。经过一个月或更长的时间，这些粒子可能生长到不能接受的粒度(尺寸)。

虽然在具有小粒子的表面上可以沉积出相当光滑的外延层，但是较大的粒子(例如0.2μm或更大的粒子)在外延层中会引起表面相当的不均匀性。这些不均匀性将会对用这些晶片作的半导体器件的特性产生很坏的影响。另外，半导体使用者也越来越要求晶片具有更光滑的表面和较小的缺陷。因此在化学蒸气沉积之前尽量减少晶片上外来物质粒子的粒度和数目对于大量生产高质量晶片是很重要的，而且，尽量减小粒子的生长可使得晶片在抛光之后可以贮存一段时间，然后再进行化学蒸气沉积，这样提高了处理的普适性。

在本发明的若干目的和特征中可以提出的是：提供一种方法，该方法用于除去半导体晶片上的外来物质，然后再在晶片上沉积外延层；提供一种方法，该方法可以阻止外来物质的生长，从而尽量减小嵌入在外延层中的外来物质的量和粒度；提供一种方法，该方法可以减少外延层中表面缺陷的数目；提供一种方法，该方法提高了处理的普适性。

简言之，本发明的方法包括以下步骤：用洗涤剂洗涤半导体晶片，除去晶片上的外来物质；在酸溶液中酸浸洗已洗涤的半导体晶片，进一步除去外来物质和中和残留的外来物质。因此可以将嵌入外延层中的外来物质的量和粒度减小到最小。

本发明的其它目的和特征部分是显而易见的，部分将在下面说明。

图1(A)是用常规洗涤法和化学蒸气沉积法处理的半导体晶片的示意图，其中图(a)是洗涤之前的晶片；图(b)是刚洗涤后的晶片；图(c)是贮存之后的晶片；图(d)是化学蒸气沉积之后的晶片；

图1(B)是按本发明方法处理的半导体晶片的示意图，其中图(a)是洗涤之前的晶片；图(b)是刚洗涤和酸浸洗之后的晶片；图(c)是贮存之后的晶片；图(d)是化学蒸气沉积之后的晶片；

图2是一个曲线图，示出在各种盐酸酸洗液浓度时在最后的晶片上残留的粒度为0.2μm或更大的粒子的粒子数目。

在几个附图中，用相同的参考编号表示相同的部件。

按照本发明的处理方法，半导体晶片首先用洗涤剂洗涤，该洗涤剂是用超去离子水稀释的过氧化氢氨溶液(即过氧化氢氨混合物或APM)。此步骤除去磨料及硅的碎屑等物质。在洗涤步骤之后，半导体晶片用酸浸洗(酸渍)，以除去和/或中和在洗涤步骤之后留在晶片上的物质。洗涤和酸浸洗步骤所用的方法是，将半导体晶片放在小盒中，然后将小盒分别放在装有洗涤剂和APM的容器中。

晶片在洗涤之后再进行酸浸洗有许多好处。酸浸洗可以中和在洗涤之后留在晶片上的已离化的外来物质，使它不能与洗涤后残留的氨发生反应形成盐。因为盐吸水，所以它们在时间过程中会长大，能够在外延层中形成缺陷，这将在下面进行更详细的说明。另外，酸浸洗可以除去和/或中和在晶片上的碱性物质，所以可以降低物质的化学反应性。因为酸可以溶解过渡金属和碱金属，例如铁、铜、镍、锌、铬、铝、钠、钙和钾，所以酸浸洗可以除去洗涤之后留在晶片上的金属。

可以用各种酸进行酸浸洗。例如，可以应用在生产半导体器件期间所用的无机酸和有机酸。具体是可用乙酸、盐酸、氟氢酸和柠檬酸进行酸浸洗。另外，用于进行酸浸洗的酸的浓度不受到特别限制。可以使用按重量用去离子水稀释10-1600倍的酸溶液，但最好使用按重量稀释50-800倍的酸溶液。

在酸浸洗之后，通常要将导体晶片上的酸冲洗干净。然而在使用按重量稀释1000倍或更多倍的酸溶液进行酸浸洗时，晶片在酸浸洗之后便不需要再冲洗。可以使用各种清洗方法，例如冲洗可以是快速倾泻式冲洗，在这种清洗中用去离子水高速清洗若干次。或者采用溢流冲洗法。在溢流冲洗时，从装有硅晶片的桶(槽)的底部送入去离子水，直到该桶溢流规定的时间。

参照附图，图1(A)和1(B)是示意图，示出在生产的各阶段的用编号1表示的半导体晶片。图1(A)示出用常规洗涤方法采用APM洗涤的半导体晶片的状况，而图1(B)示出用APM洗涤和按照本发明用酸浸洗的晶片。

图1(A)和1(B)中的图1(a)示出刚抛光之后的典型的半导体晶片1。外来物质的大粒子2例如磨料和硅的碎屑以及外来物质的小粒子3例如离解的物质粘附在晶体1的表面上。

图1(A)的图1(b)示出仅用APM洗涤的晶片1，而图1(B)的图(b)示出用APM洗涤，然后按照本发明用酸浸洗的晶片。如两图中的图(b)所示，两种方法均除去了外来物质的大粒子2。另外，在两种洗涤方法之后，小粒子3可能留在晶片1上。

图1(A)和1(B)中的图(C)示出在贮存一段时间之后的半导体晶片1。如图1(A)和图(C)所示，当晶片1只用APM洗涤时，外来物质小粒子3在时间过程中变大了，形成外来物质的大粒子4。粒子的变大是由于与周围大气中的化学物反应的结果，或吸收水分的结果。每个变大的粒子4其芯部是小粒子3。与此相反，如图1(B)的图(C)所示，当晶片1在洗涤之后再用酸浸洗时，外来物质粒子由于被中和而不变大。

图1(A)和1(B)中的图(d)示出用化学蒸气沉积法在晶片上沉积外延层5之后的半导体晶片1。如图1(A)所示，当半导体晶片1仅用APM洗涤时，埋入外延层5中的变大的外来物质粒子4形成凸出部6，该凸出部从外延层的外表面向外凸出。因此该外表面是粗糙的。然而，当晶片1用APM洗涤，然后按照本发明用酸浸洗时，外延层5的外表面是平滑的。

如图1(A)所示，当半导体晶片1仅用APM洗涤，随后贮存一段时间时，外来物质的小粒子3将变大。与此相反，如图1(B)所示，当晶片1用APM洗涤并用酸浸洗时，小粒子3不会变大，即使晶片贮存多达6个月或更长时间。因此按照本发明的方法处理的半导体晶片1在于晶片上沉积外延层5之前可以贮存相当长的时间而不会使处延层的外表面显著变粗糙。

虽然下面将参照一个例子更详细说明本发明，但本发明不限于此例子。例子

抛光的半导体晶片用洗涤剂洗涤，该洗涤剂是通过将1份重量的氨、两份重量的过氧化氢和50份重量的超去离子水混合而形成的。在洗涤之后用各种浓度的盐酸溶液进行酸浸洗。酸浸洗步骤之后，用化学蒸气沉积法在晶片上沉积外延层，在晶片上的粒度为0.2μm或更大的粒子的粒子数用常规的激光散射粒子计数器计数。结果示于图2。

如图所示，当半导体晶片只用APM洗涤时，粒度为0.2μm或更大的粒子其数目超过5000。然而当半导体晶片用APM洗涤，而且按照本发明又用酸浸洗时，则不管采用的酸浓度如何，这种粒度的粒子其粒子数小于600。从这些结果可以看出，本发明有效地减小了晶片上外来物质粒子的粒度。因此本发明减少了由于在外延层中埋入大粒子而造成的半导体晶片缺陷。

根据以上说明可以看出。达到了本发明的若干目的，获得了其它有利的结果。

在上述结构中可以进行各种改变而不违背本发明的范围，这意味着，包含于上述说明中或示于附图中的所有东西只起例示性的作用，没有限定的意义。

Claims (7)

1.一种洗涤半导体晶片的方法，用于在半导体晶片抛光之后和在用化学蒸气沉积法在该晶片上沉积外延层之前洗涤该晶片，以除去外来物质和防止外来物质变大，该方法包括以下步骤：

用洗涤剂洗涤半导体晶片，除去晶片上的外来物质；

在一种酸溶液中酸浸洗已洗涤的半导体晶片，进一步除去外来物质并中和残留的外来物质，从而使埋入外延层中的外来物质的数量和粒度减小到最小。

2.如权利要求1所述的洗涤半导体晶片的方法，其特征在于，洗涤剂是用超去离子水稀释的过氧化氢氨溶液配制成的。

3.如权利要求1所述的洗涤半导体晶片的方法，其特征在于，酸是从乙酸、盐酸、氟氢酸和柠檬酸组成的这一组酸中选出的。

4.如权利要求1所述的洗涤半导体晶片的方法，其特征在于，该方法还包括清洗用酸浸洗过的半导体晶片的步骤，以除去晶片上残留的酸。

5.如权利要求4所述的洗涤半导体晶片的方法，其特征在于，晶片用去离子水清洗。

6.如权利要求1所述的洗涤半导体晶片的方法，其特征在于，该方法还包括在洗涤晶片之前抛光晶片的步骤。

7.如权利要求1所述的洗涤半导体晶片的方法，其特征在于，该方法还包括在酸浸洗之后用化学蒸气沉积法在晶片上沉积外延层的步骤。

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