专利名称：湿法化学清洗方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造技术领域，更具体地说，涉及一种湿法化学清洗方法。
背景技术：
在半导体晶片的制造过程中，要尽量避免晶片表面缺陷的产生，传统的化学处理过程在晶片表面产生的水迹就是表面缺陷的一种。通常，一个表面覆盖一层氧化物的半导体晶片经过湿法化学处理后，如采用稀释的氢氟酸溶液浸渍后，该半导体晶片表面会存在裸露的硅区域，之后还要采用去离子水冲洗该半导体晶片，以去除上一步化学处理后晶片表面残留的化学药液。然而，晶片表面裸露的硅在与去离子水接触时能够溶解，并在溶液中形成反应产物Si (OH)4，当清洗后的半导体晶片经过后续的干燥过程时，溶液中的硅又会在半导体晶片表面析出，从而在晶片表面形成水迹。现有的降低半导体晶片上水迹形成的方法为，采用含有至少一种阳离子表面活性剂(羟基胺物质)的溶液与半导体晶片接触，该溶液可以在刻蚀工序中作为刻蚀液的一部分施加于晶片上，也可以在用去离子水清洗晶片之前作为一个独立的步骤施加于晶片上， 也可以与去离子水同时施加于晶片上。这些阳离子表面活性剂吸附在晶片表面，增加了晶片表面的疏水性，因此能够降低晶片表面裸露的硅在去离子水中的溶解量，进而能够降低后续干燥过程中在半导体晶片表面形成水迹的可能性，之后这些附着在晶片表面的阳离子表面活性剂可通过一种有机溶剂(醇类物质)去除。上述方法虽然在一定程度上降低了在半导体晶片表面形成水迹的可能性，但是在实施上述工艺过程中，需加入一种或多种阳离子表面活性剂，之后还需另加有机溶剂将晶片表面残留的表面活性剂去除，提高了工艺成本，增加了工艺时间。另外，在实际生产过程中，某些情况下采用上述方法后仍会在半导体晶片表面形成水迹。
发明内容
本发明实施例提供一种湿法化学清洗方法，减少了现有技术中为降低半导体晶片表面水迹而产生的工艺成本，缩短了工艺时间，较现有技术降低了半导体表面水迹形成的可能性。为实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案一种湿法化学清洗方法，包括提供一半导体晶片，所述晶片表面包括裸露的硅区域；使所述晶片接触具有氧化作用的溶液，在所述晶片表面形成氧化层；采用去离子水冲洗具有氧化层的晶片。优选的，所述晶片表面的氧化层阻止了所述晶片表面裸露的硅区域与去离子水的直接接触。优选的，使所述晶片接触具有氧化作用的溶液具体为，将所述晶片浸润在所述具有氧化作用的溶液中。优选的，所述氧化层的厚度均勻。优选的，所述氧化层的厚度为7A-13 A。优选的，所述具有氧化作用的溶液中包括H2A和H20。优选的，所述具有氧化作用的溶液中H2O2和H2O按体积比1 5-50混合。优选的，所述具有氧化作用的溶液中包括ΝΗ40Η、Η2Α和H2O。优选的，所述具有氧化作用的溶液中NH40H、H2OjPH2O按体积比1 1_2 5-80 混合ο优选的，该方法还包括对采用去离子水冲洗后的晶片进行干燥处理。与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点本发明实施例提供的湿法化学清洗方法，通过使半导体晶片接触具有氧化作用的溶液，以使所述晶片表面氧化形成一层薄的氧化层，之后再采用去离子水冲洗晶片，由于晶片表面的氧化层的存在，阻挡了所述晶片表面裸露的硅与去离子水的直接接触，进而使得采用去离子水冲洗所述晶片时，不会有裸露的硅溶于水，因此在后续的干燥过程中就不会有硅析出，本发明从根本上消除了形成水迹的原因，也就降低了半导体晶片表面形成水迹的可能。本发明实施例的方法可采用现有生产工艺中的具有氧化作用的溶液，因此不会大量增加工艺成本，而且本发明实施例的方法没有后续去除其他化学药液的步骤，因此不需进行第二次的去离子水的冲洗过程，较现有技术缩短了工艺时间，降低了半导体表面水迹形成的可能性。
通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。图1为本发明实施例一公开的湿法化学清洗方法的流程图；图2为本发明实施例二公开的湿法化学清洗方法的流程图。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。正如背景技术部分所述，采用现有的方法降低半导体晶片上水迹，提高了工艺成本，而且在实际生产过程中，仍会在半导体晶片表面形成水迹，发明人研究发现，产生这种问题的原因在于，现有的方法中在采用有机溶剂去除晶片表面残留的表面活性剂之后，仍需采用去离子水冲洗晶片以减少有机溶剂的残留，因此在第二次采用去离子水冲洗晶片后，在半导体晶片表面仍存在形成水迹的可能。实施例一基于上述原因，本实施例提供的湿法化学清洗方法流程图如图1所示，该方法包括以下步骤步骤SlOl 提供一半导体晶片，所述晶片表面包括裸露的硅区域；本实施例所述半导体晶片可以包括半导体元素，例如单晶、多晶或非晶结构的硅或硅锗(SiGe)，也可以包括混合的半导体结构，例如碳化硅；也可以是绝缘体上外延硅 (silicon on insulator，SOI)。此外，半导体晶片还可以包括其它的材料，例如外延层或掩埋层的多层结构。并且，上述半导体晶片还包括在其上制造的多个集成电路，这些集成电路可以处在工序中的任何一个阶段，因此，上述半导体晶片包括各种各样的区域。虽然在此描述了可以形成半导体晶片的材料的几个示例，但是可以作为半导体晶片的任何材料均落入本发明的精神和范围。并且，当半导体晶片表面包括氧化物区域时，若需去除所述晶片表面的氧化物才能暴露出氧化物下面的硅区域，此时，可采用采用湿法化学方法处理所述半导体晶片，如采用稀释的氢氟酸溶液接触所述晶片，所述接触的方式可以为，采用所述稀释的氢氟酸溶液浸润所述晶片，也可以为采用所述稀释的氢氟酸溶液冲洗所述晶片，或者采用喷雾的方式， 本实施例优选浸润的方式，去除氧化物的效果更好，但是无论选用哪种接触方式，均为湿法清洗的方式。步骤S102 使所述晶片接触具有氧化作用的溶液，在所述晶片表面形成氧化层， 即在所述晶片表面裸露的硅区域上覆盖了一层氧化层；如上所述，所述晶片接触具有氧化作用的溶液的方式采用湿法清洗的方式，可以将所述晶片浸入所述具有氧化作用的溶液中，也可以采用所述具有氧化作用的溶液冲洗所述晶片，也可以采用喷雾的方式，可使用的清洗设备也有多种，如喷雾清洗设备、刷洗器、溢流清洗器、喷射清洗器等，具体选用哪种由清洗方式和半导体晶片的尺寸以及晶片的表面特征等情况决定，本实施例中优选浸润的方式。需要说明的是，本实施例中采用的是湿法清洗的方式在晶片表面生成氧化层，使得所述晶片表面生成的氧化层的厚度较自然氧化生成的氧化层的厚度更加均勻，原因在于，自然氧化层的形成过程受外界环境的影响，如外界氧气浓度、环境温度等，由于外界氧气浓度等因素的不均勻，必然导致形成的自然氧化层的厚度是不均勻的，而本实施例中的晶片是浸润在溶液中，直接与溶液相接触，因此形成的氧化层更加均勻。同时，由于本实施例中的氧化层的作用仅是为了阻止晶片表面裸露的硅与去离子水的直接接触，因此氧化层的厚度不需过大，只需薄薄的一层即可，因此，所述晶片与所述具有氧化作用的溶液的接触时间不必过长，几秒钟即可，具体时间由生产的实际情况而定。 本实施例中所述氧化层的厚度为7Α-13Λ,如果接触方式和时间控制更加精细，所述氧化层的厚度可达到9A-10 A。步骤S103 采用去离子水冲洗具有氧化层的晶片，以去除上一步对晶片表面进行化学处理后残留在晶片表面的化学药液。本实施例公开的湿法化学清洗方法，在采用去离子水冲洗晶片之前，已经在晶片裸露的硅区域表面形成了一层薄的氧化层，这层薄氧化层阻止了所述晶片表面裸露的硅区域与去离子水的直接接触，避免了后续采用去离子水冲洗晶片表面时，不会有裸露的硅溶于水，因此在后续的干燥过程中就不会有硅析出，本发明从根本上消除了形成水迹的原因， 也就降低了半导体晶片表面形成水迹的可能。上述薄氧化层仅限于采用本发明实施例的方法形成的，厚度为7A-13 A的氧化层。而且，所述具有氧化作用的溶液可以采用现有生产工艺中常用的溶液，因此较现有技术的方法，不会大量增加工艺成本，而且本发明实施例的方法没有后续去除其他化学药液的步骤，因此不需进行第二次的去离子水的冲洗过程，较现有技术缩短了工艺时间，降低了半导体表面水迹形成的可能性。实施例二本实施例提供的湿法化学清洗方法流程图如图2所示，较实施例一增加了步骤S204 对采用去离子水冲洗后的晶片进行干燥处理，可采用旋转式甩干的方式进行干燥处理，也可以采用异丙醇蒸气进行干燥，或其他方式进行干燥处理，本实施例中优选采用甩干的方式，但具体采用哪种方式进行干燥，应由晶片的尺寸和表面特征以及后续工序等情况综合确定。本实施例中的具有氧化作用的溶液中包括H2A和H2O,并且H2A和H2O按体积比 1 5-50混合，优选为H2O2和H2O按体积比1 10-40混合，更优选为H2O2和H2O按体积比 1 20-30混合，溶液浓度的选择可配合所述晶片与所述具有氧化作用的溶液的接触时间和接触方式，只要能够在具有裸露的硅区域的半导体晶片表面形成如上一实施例所述的薄氧化层即可。需要说明的是，是否采用本发明实施例公开的湿法化学清洗方法对半导体晶片进行清洗，需考虑后续工艺的情况，当本发明形成的薄氧化层对后续工艺无影响时，如后续工艺为刻蚀、离子注入等工艺，对晶片表面是否存在薄氧化层的要求不是很高时，采用本发明实施例公开的方法可以避免晶片表面水迹的产生；若后续工艺为生长外延层等对层间的粘附性要求较高的工艺时，由于还需去除本发明形成的薄氧化层，则可采用现有技术的方法去除薄氧化层，或直接采用现有技术的方法进行化学清洗。实施例三本实施例提供的湿法化学清洗方法与上一实施例不同的是具有氧化作用的溶液的选择，本实施例中的具有氧化作用的溶液中包括ΝΗ40Η、Η2Α和H2O,其中，NH4OH^H2O2和H2O 按体积比1 1-2 5-80混合，优选为NH40H、H2O2和H2O按体积比1 1_2 5_7混合， 即选用RCA清洗中的1号标准清洗液(SC-I)，由于选择的是现有生产工艺中常用的溶液，因此较现有技术减轻了工艺成本。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此， 凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
权利要求
1.一种湿法化学清洗方法，其特征在于，包括提供一半导体晶片，所述晶片表面包括裸露的硅区域；使所述晶片接触具有氧化作用的溶液，在所述晶片表面形成氧化层；采用去离子水冲洗具有氧化层的晶片。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述晶片表面的氧化层阻止了所述晶片表面裸露的硅区域与去离子水的直接接触。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，使所述晶片接触具有氧化作用的溶液具体为，将所述晶片浸润在所述具有氧化作用的溶液中。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述氧化层的厚度均勻。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述氧化层的厚度为7A-13A。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述具有氧化作用的溶液中包括H2A和H2O。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述具有氧化作用的溶液中H2A和H2O按体积比1 5-50混合。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述具有氧化作用的溶液中包括ΝΗ40Η、 H2O2 和 H2O。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述具有氧化作用的溶液中ΝΗ40Η、Η》2和 H2O按体积比1 1-2 5-80混合。
10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，该方法还包括 对采用去离子水冲洗后的晶片进行干燥处理。
全文摘要
本发明实施例公开了一种湿法化学清洗方法，包括提供一半导体晶片，所述晶片表面包括裸露的硅区域；使所述晶片接触具有氧化作用的溶液，在所述晶片表面形成氧化层；采用去离子水冲洗具有氧化层的晶片。本发明实施在半导体晶片表面氧化形成一层薄的氧化层，阻挡了所述晶片表面裸露的硅与去离子水的直接接触，进而使得采用去离子水冲洗所述晶片时，不会有裸露的硅溶于水，在后续的干燥过程中就不会有硅析出，降低了半导体晶片表面形成水迹的可能，并且该方法可采用现有生产工艺中的具有氧化作用的溶液，降低了工艺成本。
文档编号H01L21/02GK102468130SQ20101053833
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月9日 优先权日2010年11月9日
发明者叶鹏, 王宇澄 申请人:无锡华润上华半导体有限公司, 无锡华润上华科技有限公司