专利名称：浅沟槽的预清洗方法
技术领域：
本发明涉及集成电路制造技术领域，特别涉及一种浅沟槽的预清洗 方法。
背景技术：
集成电路制造技术领域中，形成浅沟槽隔离区的步骤包括在半导体 基底上形成浅沟槽；向所述浅沟槽填充隔离物；平整化填充隔离物后的 所述浅沟槽。其中，向所述浅沟槽填充隔离物的步骤包括清洗已形成 所述浅沟槽的半导体基底；在所述浅沟槽内形成垫氧化层；沉积隔离层， 所述隔离层覆盖所述垫氧化层并填充所述浅沟槽。通常，将上述清洗过 程称为预清洗，所述预清洗过程用以在形成所述垫氧化层之前清洗已形 成所述浅沟槽的半导体基底。所述半导体基底通过在半导体衬底表面顺 次形成隔离层及钝化层后获得。
所述预清洗操作包含清洗在所述浅沟槽形成过程中产生的聚合物以 及清洗在制程间隔时间内形成的表面沾污的操作。此外，形成所述浅沟 槽后，所述浅沟槽将暴露部分所述半导体村底，形成所述垫氧化层之前 的间隔时间将使得暴露的部分所述半导体村底的表面被氧化，所述半导 体衬底表面被氧化形成的氧化物不利于后续形成所述垫氧化层的过程中 对所述垫氧化层的调整。由此，所述预清洗操作还包括在后续形成垫氧 化层之前去除所述氧化物的操作。
2003年6月18日公开的公开号为"CN 1424745"的中国专利申请中提 供了一种用于扩散、氧化工艺的单步预清洗方法，所述方法通过在APM清 洗溶液中添加TMAH (四曱基氢氧化胺)和EDTA (络合试剂)，而形成新 的清洗溶液，并应用于所述预清洗过程中，以优化所述预清洗过程的清 洗效果。但是，采用上述方法进行所述浅沟槽的预清洗操作时，虽可有 效去除形成所述浅沟槽后产生的聚合物及表面沾污，但却无法有效去除形成垫氧化层之前由于制程间隔时间存在产生的氧化物。所述氧化物可
继续应用传统工艺去除，具体地，可采用稀释的氢氟酸(HF)清洗溶液 去除，如浓度小于3。/。的HF清洗溶液。
但是，实际生产发现，如图l所示，在所述预清洗过程后，在所述半 导体基底10部分区域内的所述浅沟槽20中填充有残留物30。如图2所示， 由于在形成垫氧化层之前去除氧化物时，清洗溶液会同时去除部分形成 所述浅沟槽20后暴露的隔离层12,由此，所述残留物30还将填充去除部 分隔离层12后在钝化层13和半导体衬底11间形成的区域14。所述残留物 将阻止后续隔离物对所述浅沟槽20的填充，并且可能在后续平整化所述 隔离物的过程中被去除，致使填充有所述残留物的所述浅沟槽被开通， 继而在后续制程中沉积通孔内导电材料时，易导致所述导电材料填充已 暴露的所述浅沟槽，进而引发器件有源区之间隔离失效，严重时，甚至 引发器件失效。由此，如何改善所述浅沟槽的预清洗方法成为本领域技 术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明4是供了一种浅沟槽的预清洗方法，可减少经历预清洗过程后 所述浅沟槽内残留物的产生。
本发明提供的一种浅沟槽的预清洗方法，其特征在于，包括
在半导体基底上形成浅沟槽；
采用清洗溶液清洗已形成所述浅沟槽的半导体基底，所述清洗溶液 的工艺参数满足所述清洗溶液对清洗生成物的运载要求。
可选地，所述清洗溶液为氬氟酸溶液；可选地，通过降低所述清洗 溶液的浓度使所述清洗溶液的工艺参数满足所述清洗溶液对清洗生成 物的运载要求；可选地，P争低浓度后所述清洗溶液的浓度小于0. 3%;可 选地，通过增加所述清洗溶液的流量使所述清洗溶液的工艺参数满足所 述清洗溶液对清洗生成物的运载要求；可选地，增加流量后所述清洗溶液的流量范围为25~35L/min;可选地，通过升高所述清洗溶液的温度 使所述清洗溶液的工艺参数满足所述清洗溶液对清洗生成物的运载要 求；可选地，升高温度后所述清洗溶液的温度范围为30~50摄氏度； 可选地，通过采用降低所述清洗溶液的浓度、增加所述清洗溶液的流量 或升高所述清洗溶液的温度中至少两种方式，使所述清洗溶液的工艺参 数满足所述清洗溶液对清洗生成物的运载要求。
与现有技术相比，本发明具有以下优点
根据本发明提供的浅沟槽的预清洗方法，通过调整所述清洗溶液的 工艺参数，以增强预清洗过程中溶解于清洗溶液中的清洗生成物的运载 能力，使其满足所述清洗溶液对清洗生成物的运载要求，可减少所述预 清洗反应的逆反应的发生，继而减少浅沟槽内残留物缺陷的产生；
根据本发明提供的浅沟槽的预清洗方法的可选方式，通过降低清洗 溶液的浓度，可减緩预清洗反应的反应速度，增强预清洗过程中溶解于 清洗溶液中清洗生成物的运载能力，使其满足所述清洗溶液对清洗生成 物的运载要求，可减少所述预清洗反应的逆反应的发生，继而减少浅沟 槽内残留物缺陷的产生；
根据本发明提供的浅沟槽的预清洗方法的可选方式，通过增加清洗 溶液的流量，可增强清洗溶液对溶解于其中的清洗生成物的运载能力， 使其满足所述清洗溶液对清洗生成物的运载要求，使减少预清洗反应的 逆反应的发生成为可能，继而使减少浅沟槽内残留物缺陷的产生成为可 能；
根据本发明提供的浅沟槽的预清洗方法的可选方式，通过增加清洗 溶液的温度，可增强预清洗过程中溶解于清洗溶液中的清洗生成物的溶 解能力，使其满足所述清洗溶液对清洗生成物的运载要求，使减少所述 预清洗反应的逆反应的发生成为可能，继而使减少浅沟槽内残留物缺陷 的产生成为可能。
图1为说明现有技术中浅沟槽内残留物缺陷的俯视示意图； 图2为说明现有技术中浅沟槽内残留物缺陷的剖视示意图； 图3为说明本发明实施例的浅沟槽预清洗的流程示意图； 图4为说明本发明实施例的经历预清洗后的浅沟槽结构示意图。
具体实施例方式
尽管下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发 明的优选实施例，应当理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明 而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列的描述应当被理解为对于本 领域技术人员的广泛教导，而并不作为对本发明的限制。
为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细 描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混 乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须^L出大量实施细节以实 现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实 施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和
规工作。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下列 说明和权利要求书本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均 采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方^f更、明晰地辅助 -沈明本发明实施例的目的。
应用本发明提供的方法，对浅沟槽进行预清洗的步骤包括在半导 体基底上形成浅沟槽；采用清洗溶液清洗已形成所述浅沟槽的半导体基 底，所述清洗溶液的工艺参数满足所述清洗溶液对清洗生成物的运载要 求。如图3所示，应用本发明提供的方法，对浅沟槽进行预清洗的具体步
骤包括
步骤301:在半导体基底上形成浅沟槽。
所述半导体基底为已定义器件有源区并需完成浅沟槽隔离的半导体 衬底。所述半导体基底可利用传统的双阱工艺获得，即经由氧化生长、 离子注入及退火等工序形成具有对应nmos和pmos晶体管有源区的半导体 基底。显然，所述半导体基底表面可具有钝化层或顺次形成的隔离层与 钝化层。所述钝化层可利用低压化学气相淀积(LPCVD)设备，在高温(约 750摄氏度)条件下，经由氨气和二氯硅烷反应生成氮化硅(Si3N4)获得。 所述钝化层材料包括但不限于氮化硅、氮氧化硅(SiON )、碳化硅(SiC )、 碳氧化硅(SiCO)或碳氮化硅(SiCN)中的一种或其组合；所述氧化层 可利用热氧化工艺获得，所述热氧化工艺可应用高温氧化设备或氧化炉 进行。形成所述钝化层的过程包含沉积、研磨及纟企测等步骤；形成所述 氧化层的过程可包含热氧化及;f企测步骤，具体可应用任何传统的工艺， 在此不再赘述。
形成所述浅沟槽的步骤包括在半导体基底上形成图形化的抗蚀剂 层，所述半导体基底表面具有钝化层；以所述图形化的抗蚀剂层为掩膜， 刻蚀所述钝化层；以刻蚀后的所述钝化层为硬掩膜，刻蚀部分所述半导 体基底，形成所述浅沟槽。
通常，形成所述浅沟槽后，由抗蚀剂层中分离出来的碳与刻蚀剂(含
氟、氯、溴元素气体)和刻蚀生成物(如溴化物、氯化物等)结合在一起，
形成难以去除的氟碳聚合物，并覆盖在图形侧壁及底部。所述聚合物必
须经过化学清洗的方法或其他等离子体清洗的方法予以去除，否则将可
能成为下一步工艺的污染源或造成器件的短路或断路，继而影响器件成 品率和可靠性。形成所述浅沟槽后，继续以所述钝化层为停止层，填充并平整化所
述浅沟槽；继而去除所述钝化层，可形成浅沟槽隔离区。其中，填充所 述浅沟槽的步骤包括清洗已形成所述浅沟槽的半导体基底；在所述浅 沟槽内形成垫氧化层；沉积隔离层，所述隔离层覆盖所述垫氧化层并填 满所述浅沟槽。所述垫氧化层用以改善所述'浅沟槽填充隔离物与半导体 基底间的界面特性。所述垫氧化层利用热氧化工艺获得。通常，将形成 所述垫氧化层之前进行的所述浅沟槽的清洗过程称为浅沟槽的预清洗。
所述预清洗操作包含清洗上述聚合物、在制程间隔时间内形成的表面 沾污及氧化物的操作。通常，SPM(硫酸和双氧水的混合清洗溶液)或SOM (硫酸和臭氧的混合清洗溶液)去除所述聚合物；利用SC1 (氨水和双氧 水的混合清洗溶液)去除所述表面沾污；利用稀释的氢氟酸(HF)清洗 溶液去除所述氧化物，如浓度小于3W的HF清洗溶液。
但是，经历所述预清洗过程后，在部分区域内的浅沟槽中填充有残 留物，所述残留物将阻止后续隔离物对所述浅沟槽的填充，甚至可能在 后续平整化所述隔离物的过程中被去除，致使填充有残留物的所述浅沟 槽被开通，继而在后续沉积通孔内导电材料时，易导致所述导电材料填 充已暴露的所述浅沟槽，进而引发器件有源区之间隔离失效，严重时， 引发器件失效。由此，如何改善所述浅沟槽的预清洗方法成为本领域技 术人员亟待解决的问题。
本发明的发明人对所述残留物进行检测后得知，所述残留物的成分 中仅包含二氧化硅，且所述残留物无法经过返工工艺而去除。本发明的 发明人由此确定，探求所述残留物的产生原因成为去除所述残留物的指 导方向。
本发明的发明人分析后认为，在所述预清洗过程后，所述残留物是 由于清洗溶液的运载能力不足以及时带走被去除的氧化物而造成的。具体地，所述预清洗反应包括清洗溶液与形成垫氧化层前浅沟槽
内的氧化物反应生成清洗生成物。涉及的化学反应为可逆反应，即反应 前后的各组成物均处于动态平衡之中。换言之，在形成垫氧化层之前， 利用所述清洗溶液去除浅沟槽内的所述氧化物时，所述氧化物与所述清 洗溶液发生化学反应生成所述清洗生成物，所述清洗生成物随之溶解于
所述清洗溶液中，继而随着所述清洗溶液被带走；然而，随着反应的进 行，溶解于所述清洗溶液中的所述清洗生成物的浓度逐渐增加，而所述 清洗生成物在所述清洗溶液中具有一定的溶解度，当所述清洗生成物在 所述清洗溶液中接近饱和或已饱和后，所述氧化物与所述清洗溶液间的 化学反应将更易于向逆反应方向进行，继而易造成所述氧化物的析出， 析出的所述氧化物未及时地被所述清洗溶液带走，而导致所述浅沟槽内 填充物的产生。
本发明的发明人分析后认为，通过调整清洗溶液的运载能力，以增 强预清洗过程中溶解于清洗溶液中的清洗生成物的运载能力，使清洗溶 液的运载能力足以及时带走浅沟槽内已被去除的氧化物，可减少所述预 清洗反应的逆反应的发生，继而减少浅沟槽内残留物缺陷的产生。
步骤302:采用清洗溶液清洗已形成所述浅沟槽的半导体基底，所述 清洗溶液的工艺参数满足所述清洗溶液对清洗生成物的运载要求。
确定所述清洗溶液的工艺参数，以使其满足所述清洗溶液对清洗生 成物的运载要求的工艺包含改变清洗溶液浓度、流量或改变清洗溶液温 度等可改变所述清洗溶液对溶解于其中的组分的运载状态的工艺。
为使被去除的氧化物被及时带走，以更低浓度的氢氟酸清洗溶液作 为清洗溶液可作为调整所述清洗溶液运载能力调整工艺的实施方式。
作为本发明的第一实施例，形成所述浅沟槽后，以浓度低于O. 3%的 清洗溶液清洗已形成所述浅沟槽的半导体基底。具体地，传统工艺中，所述清洗溶液通常选用稀释的氢氟酸清洗溶
液，去离子水与氢氟酸原液的配比为体积比100: 1，本发明的实施例中 可采用去离子水与氢氟酸原液的配比为体积比小于100: l的氢氟酸清洗 溶液作为清洗溶液，如200: 1，或500: 1。所述氢氟酸原液为由供应商 处直接购得的浓度为49%或其他浓度的氢氟酸清洗溶液。
通过降低清洗溶液的浓度，可减緩预清洗反应的反应速度，以使所 述清洗生成物随之溶解于所述清洗溶液形成的束流之中，继而随着所述 清洗溶液被带走，即，降低清洗溶液的浓度可增强预清洗过程中溶解于 清洗溶液中清洗生成物的运载能力，使其满足所述清洗溶液对清洗生成 物的运载要求，可减少所述预清洗反应的逆反应的发生，继而减少浅沟 槽内残留物缺陷的产生。
此外，改变清洗溶液的流量，以提高所述清洗溶液的运载能力成为 去除所述残留物的另一指导方向。
作为本发明的第二实施例，本发明的发明人分析后认为，增大所述 清洗溶液的流量，而保持所述清洗溶液的浓度不变、增加或降低，即， 在保证所述清洗溶液供给的条件下，通过增大所述清洗溶液的流量而提 高所述清洗溶液对所述清洗生成物的运载能力，仍可作为调整所述清洗 溶液运载能力调整工艺的实施方式。
具体地，传统工艺中，所述清洗溶液的流量通常为20 25L/min (升 /分)，本发明的实施例中所述清洗溶液的流量可采用范围为25 ~ 35L/min。
通过增加清洗溶液的流量，可增强清洗溶液对溶解于其中的清洗生 成物的运载能力，即保证清洗生成物被及时带走，使其满足所述清洗溶 液对清洗生成物的运载要求，以使减少预清洗反应的逆反应的发生成为 可能，继而使减少浅沟槽内残留物缺陷的产生成为可能。再者，增加清洗溶液温度，以提高所述清洗溶液对所述反应生成物 的溶解能力成为去除所述残留物的又一指导方向。
作为本发明的第三实施例，本发明的发明人分析后认为，增加所述 清洗溶液的温度，而保持所述清洗溶液的浓度不变、增加或降低，即， 在保证所述清洗溶液供给的条件下，通过增加所述清洗溶液的温度而提 高所述清洗溶液对所述清洗生成物的溶解能力，可作为调整所述清洗溶 液运载能力调整工艺的实施方式。
具体地，传统工艺中，所述清洗溶液的温度通常为20 30摄氏度， 本发明的实施例中所述清洗溶液的温度可采用30 ~ 50摄氏度。
通过增加清洗溶液的温度，可增强预清洗过程中溶解于清洗溶液中 的清洗生成物的溶解能力，使其满足所述清洗溶液对清洗生成物的运载 要求，使减少所述预清洗反应的逆反应的发生成为可能，继而使减少浅 沟槽内残留物缺陷的产生成为可能。
如图4所示，应用本发明提供的方法，完成所述预清洗操作后，在所 述浅沟槽内可无残留物产生。即使在形成垫氧化层之前去除氧化物时， 清洗溶液会同时去除部分形成所述浅沟槽20后暴露的隔离层12，在去除 部分隔离层12后，在钝化层13和半导体衬底11间形成的区域l4中也可以 不产生残留物。
需强调的是，未加说明的步骤均可采用传统的方法获得，且具体的 工艺参数根据产品要求及工艺条件确定。
尽管通过在此的实施例描述说明了本发明，和尽管已经足够详细地 描述了实施例，申请人不希望以任何方式将权利要求书的范围限制在这 种细节上。对于本领域技术人员来说另外的优势和改进是显而易见的。 因此，在较宽范围的本发明不限于表示和描述的特定细节、表达的设备 和方法和说明性例子。因此，可以偏离这些细节而不脱离申请人总的发 明概念的精神和范围。
权利要求
1.一种浅沟槽的预清洗方法，其特征在于，包括在半导体基底上形成浅沟槽；采用清洗溶液清洗已形成所述浅沟槽的半导体基底，所述清洗溶液的工艺参数满足所述清洗溶液对清洗生成物的运载要求。
2. 根据权利要求1所述的浅沟槽的预清洗方法，其特征在于所述 清洗溶液为氬氟酸溶液。
3. 根据权利要求1或2所述的浅沟槽的预清洗方法，其特征在于 通过降低所述清洗溶液的浓度使所述清洗溶液的工艺参数满足所述清 洗溶液对清洗生成物的运载要求。
4. 根据权利要求3所述的浅沟槽的预清洗方法，其特征在于降低 浓度后所述清洗溶液的浓度小于0. 3%。
5. 根据权利要求1或2所述的浅沟槽的预清洗方法，其特征在于 通过增加所述清洗溶液的流量使所述清洗溶液的工艺参数满足所述清 洗溶液对清洗生成物的运载要求。
6. 根据权利要求5所述的浅沟槽的预清洗方法，其特征在于增加 流量后所述清洗溶液的流量范围为25 ~ 35L/min。
7. 根据权利要求1或2所述的浅沟槽的预清洗方法，其特征在于 通过升高所述清洗溶液的温度使所述清洗溶液的工艺参数满足所述清 洗溶液对清洗生成物的运载要求。
8. 根据权利要求7所述的浅沟槽的预清洗方法，其特征在于升高 温度后所述清洗溶液的温度范围为30~50摄氏度。
9. 根据权利要求1或2所述的浅沟槽的预清洗方法，其特征在于 通过采用降低所述清洗溶液的浓度、增加所述清洗溶液的流量或升高所 述清洗溶液的温度中至少两种方式，使所述清洗溶液的工艺参数满足所 述清洗溶液对清洗生成物的运载要求。
全文摘要
一种浅沟槽的预清洗方法，包括在半导体基底上形成浅沟槽；采用清洗溶液清洗已形成所述浅沟槽的半导体基底，所述清洗溶液的工艺参数满足所述清洗溶液对清洗生成物的运载要求。通过调整清洗溶液的运载能力，以增强预清洗过程中溶解于清洗溶液中的清洗生成物的运载能力，使其满足所述清洗溶液对清洗生成物的运载要求，可减少所述预清洗反应的逆反应的发生，继而减少浅沟槽内残留物缺陷的产生。
文档编号H01L21/306GK101295625SQ200710040259
公开日2008年10月29日 申请日期2007年4月24日 优先权日2007年4月24日
发明者刘焕新 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司