有源區(qū)襯墊氧化前的晶片預(yù)清洗方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種有源區(qū)襯墊氧化前的晶片預(yù)清洗方法，至少包括以下步驟：提供一晶片，將所述晶片置于反應(yīng)腔內(nèi)；先在所述晶片上噴灑O3的水溶液以去除所述晶片上的有機(jī)雜質(zhì)并在所述晶片上形成氧化層；然后在所述晶片上噴灑稀釋的氫氟酸以溶解所述氧化層并去除所述晶片上的雜質(zhì)顆粒；接著在所述晶片上噴灑O3的水溶液以在所述晶片上再次形成氧化層；最后在所述晶片上噴灑SC1溶液以進(jìn)一步去除所述晶片上的雜質(zhì)顆粒。本發(fā)明的有源區(qū)襯墊氧化前的晶片預(yù)清洗方法能夠大幅提高晶片的清潔度，有利于產(chǎn)品良率的提升，并顯著降低晶片清洗成本。
【專利說明】有源區(qū)襯墊氧化前的晶片預(yù)清洗方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，涉及一種晶片處理方法，特別是涉及一種有源區(qū)襯 墊氧化前的晶片預(yù)清洗方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，半導(dǎo)體制造工業(yè)主要在硅襯底的晶片（wafer)器件面上生長器件，例如， 互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS)器件。CMOS器件在微處理器、閃存和特定用途集成電路 (ASIC)的半導(dǎo)體技術(shù)上占有重要的地位?，F(xiàn)在普遍采用雙阱CMOS工藝在硅襯底上同時制 作導(dǎo)電溝道為空穴的P型溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管（M0SFET)和導(dǎo)電溝道為電子的η 型溝道M0SFET，一般步驟為：首先，摻雜硅襯底中的不同區(qū)域，使硅襯底中同時具有以電子 為多數(shù)載流子的η型硅襯底，及以空穴為多數(shù)載流子的ρ型硅襯底；接著在η型硅襯底和ρ 型硅襯底之間制作淺溝槽隔離（STI)，被STI分隔開的區(qū)域彼此絕緣，稱為有源區(qū)（ΑΑ)，后 在STI兩側(cè)用離子注入的方法分別形成空穴型摻雜擴(kuò)散區(qū)（Ρ阱）和電子型摻雜擴(kuò)散區(qū)（Ν 阱），最后在Ρ阱和Ν阱上方分別制作由柵極電介質(zhì)層和多晶硅組成的層疊柵極，及在Ρ阱 和Ν阱103中分別制作源極和漏極，所述源極和漏極分別位于層疊柵極的兩側(cè)；Ρ阱中形成 η型溝道MOSFET，Ν阱中形成ρ型溝道M0SFET，得到CMOS器件結(jié)構(gòu)。
[0003] 隨著半導(dǎo)體芯片的集成度不斷提高，晶體管的特征尺寸不斷縮小，嚴(yán)格的缺陷控 制對于良率的提升非常重要。在半導(dǎo)體器件的制作時，有源區(qū)襯墊氧化前需要經(jīng)過一系列 晶片清洗步驟，以去除晶片表面的金屬雜質(zhì)或其它雜質(zhì)顆粒。金屬雜質(zhì)或其它雜質(zhì)顆粒殘 留在晶片表面會對后續(xù)的工藝產(chǎn)生不良影響，降低產(chǎn)品的良率。
[0004] 傳統(tǒng)的晶片清洗方法包括如下步驟：首先將多片晶片浸泡在熱的SPM化學(xué)槽中以 去除晶片上的有機(jī)物雜質(zhì)，然后拉出晶片并依次在SCI溶液化學(xué)槽和SC2溶液化學(xué)槽中清 洗以清除晶片上的金屬顆粒。請參閱圖1，顯示為經(jīng)上述過程清洗之后的晶片上雜質(zhì)顆粒的 殘留情況，可以看出，晶片上雜質(zhì)顆粒的數(shù)量仍然很多。這種方法由于多片晶片浸泡在化學(xué) 槽中，雜質(zhì)顆粒會在容器中累計(jì)，并在晶片拉出化學(xué)溶液的時候沾在晶片表面，導(dǎo)致晶片清 洗達(dá)不到理想效果，對后續(xù)工藝產(chǎn)生不良影響，且SPM是電子級的硫酸和雙氧水混合液，成 本較高。因此，提供一種清潔程度高且成本低廉的晶片清洗方法實(shí)屬必要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種有源區(qū)襯墊氧化前的 晶片預(yù)清洗方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的晶片預(yù)清洗方法清潔度不高且成本高的問題。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種有源區(qū)襯墊氧化前的晶片預(yù)清 洗方法，所述方法至少包括以下步驟：
[0007] 1)提供一晶片，將所述晶片置于反應(yīng)腔內(nèi)；
[0008] 2)在所述晶片上噴灑03的水溶液以去除所述晶片上的有機(jī)雜質(zhì)并在所述晶片上 形成氧化層；
[0009] 3)然后在所述晶片上噴灑稀釋的氫氟酸以溶解所述氧化層并去除所述晶片上的 雜質(zhì)顆粒；
[0010] 4)接著在所述晶片上噴灑03的水溶液以在所述晶片上再次形成氧化層；
[0011] 5)最后在所述晶片上噴灑SCI溶液以進(jìn)一步去除所述晶片上的雜質(zhì)顆粒。
[0012] 可選地，于所述步驟5)之前重復(fù)步驟3)和4)至少一次。
[0013] 可選地，所述〇3的水溶液、稀釋的氫氟酸及SCI溶液通過裝設(shè)于所述反應(yīng)腔內(nèi)的 至少一個噴頭噴灑到所述晶片上。
[0014] 可選地，所述03的水溶液的濃度為15~100 ppm。
[0015] 可選地，所述稀釋的氫氟酸為質(zhì)量百分比為49%的HF溶液與H20以l:x的體積比 混合而成，其中50 < X < 500。
[0016] 可選地，所述SCI溶液為質(zhì)量百分為29%的氨水、質(zhì)量百分比為30%的雙氧水及H20 以l :y:z的體積比混合而成，其中1彡y彡2,50彡z彡500 ;所述SCI溶液的溫度為25?40 °C，所述SCI溶液噴灑的時間為2(Tl20 s。
[0017] 可選地，所述晶片置于反應(yīng)腔之后以30(Tl500 rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。
[0018] 如上所述，本發(fā)明的有源區(qū)襯墊氧化前的晶片預(yù)清洗方法，具有以下有益效果：本 發(fā)明的化學(xué)溶液經(jīng)噴頭噴灑在高速旋轉(zhuǎn)的晶片表面，并從晶片邊緣排出，流經(jīng)晶片表面的 化學(xué)溶液都是新的，用一次就排掉了，不會有二次污染的問題，且〇 3的水溶液相對于SPM成 本低得多。本發(fā)明的有源區(qū)襯墊氧化前的晶片預(yù)清洗方法不僅能提高晶片的清潔度，同時 降低成本，有助于提商廣品的良率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1顯示為現(xiàn)有技術(shù)中的晶片清洗后雜質(zhì)顆粒殘留情況的測試圖。
[0020] 圖2顯示為本發(fā)明的有源區(qū)襯墊氧化前的晶片預(yù)清洗方法中晶片的示意圖。
[0021] 圖3顯示為本發(fā)明的有源區(qū)襯墊氧化前的晶片預(yù)清洗方法中在所述晶片上噴灑03 的水溶液以去除所述晶片上的有機(jī)雜質(zhì)并在所述晶片上形成氧化層的示意圖。
[0022] 圖4顯示為本發(fā)明的有源區(qū)襯墊氧化前的晶片預(yù)清洗方法中在所述晶片上噴灑 稀釋的氫氟酸以溶解所述氧化層并去除所述晶片上的雜質(zhì)顆粒的示意圖。
[0023] 圖5顯示為本發(fā)明的有源區(qū)襯墊氧化前的晶片預(yù)清洗方法中在所述晶片上再次 形成氧化層的示意圖。
[0024] 圖6顯示為本發(fā)明的有源區(qū)襯墊氧化前的晶片預(yù)清洗方法中在所述晶片上噴灑 SCI溶液以進(jìn)一步去除所述晶片上的雜質(zhì)顆粒的不意圖
[0025] 圖7顯示為用本發(fā)明的有源區(qū)襯墊氧化前的晶片預(yù)清洗方法清洗晶片后雜質(zhì)顆 粒殘留情況的測試圖。
[0026] 元件標(biāo)號說明
[0027] 1 晶片
[0028] 2雜質(zhì)顆粒
[0029] 3氧化層

【具體實(shí)施方式】
[0030] 以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書 所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實(shí) 施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離 本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0031] 請參閱圖2至圖7。需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明 本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時的組件數(shù) 目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其 組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0032] 實(shí)施例一
[0033] 如圖2至圖7所示，本發(fā)明提供一種有源區(qū)襯墊氧化前的晶片預(yù)清洗方法，所述方 法至少包括以下步驟：
[0034] 步驟1 )，請參閱圖2,如圖所示，提供一晶片1，所述晶片1為待清洗晶片，其表面有 若干雜質(zhì)顆粒2。所述雜質(zhì)顆粒可能包括有機(jī)物、金屬顆粒等成分，所述雜質(zhì)顆粒的粒徑一 般在1微米左右，甚至更小。需要指出的是，為了方便圖示，雜質(zhì)顆粒的比例未按實(shí)際比例 繪制。
[0035] 然后將所述晶片1置于反應(yīng)腔內(nèi)，所述反應(yīng)腔內(nèi)設(shè)有可承載晶片的機(jī)臺，所述機(jī) 臺可根據(jù)不同的設(shè)置以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，也可以不旋轉(zhuǎn)。所述反應(yīng)腔內(nèi)裝設(shè)有至少一個化 學(xué)噴頭，用于將化學(xué)液體噴灑到晶片上。
[0036] 步驟2)，請參閱圖3,在所述晶片1上噴灑03的水溶液以去除所述晶片1上的有 機(jī)雜質(zhì)并在所述晶片上形成氧化層3。
[0037] 臭氧（03)是一種很強(qiáng)的氧化劑，可分解有機(jī)物，生成二氧化碳和水，并且臭氧對大 部分金屬都有腐蝕性。本發(fā)明中采用臭氧的水溶液，即將臭氧氣體溶于水中。具體的，〇 3的 水溶液的濃度為15~100 ppm，通過反應(yīng)腔內(nèi)的至少一個噴頭噴灑到所述晶片1表面。本實(shí) 施例中，將〇3溶于去離子水中形成〇 3的水溶液，在其它實(shí)施例中，也可將〇3溶于純水或超純 水中形成〇3的水溶液。所述晶片1放置于反應(yīng)腔內(nèi)后以30(Tl500 rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，03的 水溶液噴灑到所述晶片1表面之后，通過晶片的旋轉(zhuǎn)均勻涂布于晶片表面，分解并去除晶 片表面的有機(jī)物，噴灑的時間為5~50s，反應(yīng)過的0 3的水溶液從晶片邊緣流出或甩出，不會 有二次污染的問題。由于〇3的強(qiáng)氧化性，其將晶片表面的有機(jī)物分解的同時將晶片表面氧 化，形成氧化層3。本實(shí)施例中，晶片1的材料為硅，形成的氧化層3為二氧化硅。
[0038] 步驟3)，請參閱圖4,在所述晶片上噴灑稀釋的氫氟酸以溶解所述氧化層并去除 所述晶片上的雜質(zhì)顆粒。
[0039] 氫氟酸是氟化氫氣體（HF)的水溶液，本發(fā)明中采用稀釋的氫氟酸（DHF)，其由質(zhì) 量百分比為49%的HF溶液與H 20以l:x的體積比混合而成，其中50彡X彡500。稀釋的氫 氟酸能夠腐蝕并溶解上一步中在晶片表面形成的氧化層3,晶片表面的部分金屬雜質(zhì)和其 它雜質(zhì)顆粒會隨著腐蝕層一起進(jìn)入溶液之中，并從晶片邊緣排出，進(jìn)而達(dá)到清除的目的。
[0040] 步驟4)，請參閱圖5,在所述晶片1上噴灑03的水溶液以在所述晶片上再次形成 氧化層3。
[0041] 由于上一步中采用稀釋的氫氟酸去除了晶片表面的氧化層，晶片表面為疏水性， 容易吸附顆粒。本步驟中，在所述晶片上再次噴灑〇 3的水溶液的目的是將晶片表面快速氧 化，使其變?yōu)橛H水性，防止雜質(zhì)顆粒的吸附。然而晶片上仍可能殘留少量的雜質(zhì)顆粒。
[0042] 步驟5)，請參閱圖6,在所述晶片上噴灑SCI溶液以進(jìn)一步去除所述晶片上的雜質(zhì) 顆粒。
[0043] SCI溶液又稱1號標(biāo)準(zhǔn)清洗溶液，是一種堿性清洗液，其由氨水、過氧化氫和水按 一定比例配制而成。本實(shí)施例中，所述SCI溶液為質(zhì)量百分為29%的氨水、質(zhì)量百分比為30% 的雙氧水及H 20以l:y:z的體積比混合而成，其中1彡y彡2,50彡z彡500。所述SCI溶 液可以進(jìn)一步去除所述晶片上殘留的雜質(zhì)顆粒。本實(shí)施例中，所述SCI溶液的溫度為25~40 °C，噴灑的時間為2(Tl20 s。
[0044] 至此，晶片的預(yù)清洗完成，請參閱圖7,顯示為用本發(fā)明的有源區(qū)襯墊氧化前的晶 片預(yù)清洗方法清洗晶片后雜質(zhì)顆粒殘留情況的測試圖。可以看出，相對于現(xiàn)有技術(shù)的清洗 方法(測試結(jié)果參閱圖1)，本發(fā)明的雜質(zhì)顆粒去除效率要高得多，晶片潔凈度更高。且本發(fā) 明中沒有用到SPM，SPM是電子級的硫酸和雙氧水的混合液，成本較高。本發(fā)明采用的是0 3 的水溶液，大大降低了成本。
[0045] 需要指出的是，本發(fā)明的有源區(qū)襯墊氧化前的晶片預(yù)清洗方法中，所述03的水溶 液、稀釋的氫氟酸及SCI溶液通過裝設(shè)于所述反應(yīng)腔內(nèi)的至少一個噴頭噴灑到所述晶片 上，即可以采用三路供液系統(tǒng)分別供應(yīng)〇 3的水溶液、稀釋的氫氟酸及SCI溶液，也可以僅采 用一個噴頭按一定順序分別供應(yīng)上述三種化學(xué)液體，還可以每一種化學(xué)液體均采用至少一 個噴頭從不同角度進(jìn)行噴灑。
[0046] 本發(fā)明的有源區(qū)襯墊氧化前的晶片預(yù)清洗方法能夠高效清潔晶片表面，避免二次 污染，為后續(xù)的工藝流程打下良好的基礎(chǔ)，且本發(fā)明的晶片預(yù)清洗方法降低了晶片清洗的 成本，提商了生廣效率。
[0047] 實(shí)施例二
[0048] 實(shí)施例二與實(shí)施例一采用基本相同的技術(shù)方案，不同之處在于二者的清洗流程不 一樣。在實(shí)施例一中，于SCI溶液清洗之前只進(jìn)行了一次0 3氧化和稀釋的氫氟酸腐蝕的過 程，而在本實(shí)施例中，于SCI溶液清洗的步驟之前重復(fù)03氧化和稀釋的氫氟酸腐蝕的過程 至少一次。多次的氧化和腐蝕可將晶片的清潔度進(jìn)一步提高。
[0049] 本發(fā)明提供一種有源區(qū)襯墊氧化前的晶片預(yù)清洗方法，該方法至少包括以下步 驟：
[0050] 步驟1)，提供一晶片，將所述晶片置于反應(yīng)腔內(nèi)；
[0051] 步驟2)，在所述晶片上噴灑03的水溶液以去除所述晶片上的有機(jī)雜質(zhì)并在所述晶 片上形成氧化層；
[0052] 步驟3)，然后在所述晶片上噴灑稀釋的氫氟酸以溶解所述氧化層并去除所述晶片 上的雜質(zhì)顆粒；
[0053] 步驟4)，接著在所述晶片上噴灑03的水溶液以在所述晶片上再次形成氧化層；
[0054] 步驟5)，再次在所述晶片上噴灑稀釋的氫氟酸以溶解所述氧化層并進(jìn)一步去除所 述晶片上的雜質(zhì)顆粒；
[0055] 步驟6)，接著在所述晶片上噴灑03的水溶液以在所述晶片上再次形成氧化層；
[0056] 步驟7)，最后在所述晶片上噴灑SCI溶液以進(jìn)一步去除所述晶片上的雜質(zhì)顆粒。
[0057] 本實(shí)施例中，于SCI溶液清洗的步驟之前將03氧化和稀釋的氫氟酸腐蝕的過程重 復(fù)了一次，在其它實(shí)施例中，也可以將該過程重復(fù)兩次或多次。
[0058] 本發(fā)明的有源區(qū)襯墊氧化前的晶片預(yù)清洗方法用噴灑的方式，對晶片進(jìn)行兩次或 多次〇3的水溶液氧化和氫氟酸腐蝕，并最終用SCI溶液清洗，使得晶片的清潔度大大提高。 并且所有過程均在同一個反應(yīng)腔內(nèi)進(jìn)行，〇 3的水溶液、稀釋的氫氟酸及SCI溶液用過后從晶 片邊緣排出，不會有二次污染的問題。
[0059] 綜上所述，本發(fā)明的有源區(qū)襯墊氧化前的晶片預(yù)清洗方法利用03的水溶液、稀釋 的氫氟酸及SCI溶液對晶片進(jìn)行清洗，其中0 3的水溶液可以有效去除晶片上的有機(jī)物，并 在晶片表面形成氧化層，稀釋的氫氟酸可以腐蝕所述氧化層并溶解金屬雜質(zhì)等，使雜質(zhì)顆 粒從晶片邊緣排出，SCI溶液能進(jìn)一步去除晶片氧化層上附著的顆粒，本發(fā)明在同一個反應(yīng) 腔內(nèi)通過噴灑的方式，到達(dá)晶片表面的化學(xué)溶液都是新的，不會有二次污染的問題，使晶片 的清潔度大大提高，且〇 3的水溶液的成本較低，顯著降低了清洗的成本。所以，本發(fā)明有效 克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。
[0060] 上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟 悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因 此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完 成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1. 一種有源區(qū)襯墊氧化前的晶片預(yù)清洗方法，其特征在于，所述有源區(qū)襯墊氧化前的 晶片預(yù)清洗方法至少包括以下步驟： 1) 提供一晶片，將所述晶片置于反應(yīng)腔內(nèi)； 2) 在所述晶片上噴灑03的水溶液以去除所述晶片上的有機(jī)雜質(zhì)并在所述晶片上形成 氧化層； 3) 然后在所述晶片上噴灑稀釋的氫氟酸以溶解所述氧化層并去除所述晶片上的雜質(zhì) 顆粒； 4) 接著在所述晶片上噴灑03的水溶液以在所述晶片上再次形成氧化層； 5) 最后在所述晶片上噴灑SCI溶液以進(jìn)一步去除所述晶片上的雜質(zhì)顆粒。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源區(qū)襯墊氧化前的晶片預(yù)清洗方法，其特征在于：于所述 步驟5)之前重復(fù)步驟3)和4)至少一次。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源區(qū)襯墊氧化前的晶片預(yù)清洗方法，其特征在于：所述03 的水溶液、稀釋的氫氟酸及SCI溶液通過裝設(shè)于所述反應(yīng)腔內(nèi)的至少一個噴頭噴灑到所述 晶片上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源區(qū)襯墊氧化前的晶片預(yù)清洗方法，其特征在于：所述03 的水溶液的濃度為15~100 ppm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源區(qū)襯墊氧化前的晶片預(yù)清洗方法，其特征在于：所 述稀釋的氫氟酸為質(zhì)量百分比為49%的HF溶液與H 20以l:x的體積比混合而成，其中 50 彡 X 彡 500。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源區(qū)襯墊氧化前的晶片預(yù)清洗方法，其特征在于：所述SCI 溶液為質(zhì)量百分為29%的氨水、質(zhì)量百分比為30%的雙氧水及H20以l:y:z的體積比混合 而成，其中1彡y彡2,50彡z彡500 ;所述SCI溶液的溫度為25?40 °C，所述SCI溶液噴灑 的時間為2(Tl20 s。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1飛所述的有源區(qū)襯墊氧化前的晶片預(yù)清洗方法，其特征在于：所述 晶片置于反應(yīng)腔之后以30(Tl500 rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。
【文檔編號】H01L21/67GK104103548SQ201310113447
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月2日
【發(fā)明者】胡春周, 劉煥新, 袁竹根 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司