专利名称：半导体器件的清洁方法
技术领域：
本发明涉及半导体领域，更具体地，本发明涉及一种半导体器件的清洁方法。
背景技术：
本发明的实施例大体上涉及的是半导体器件的制造，尤其是在制造过程中半导体 晶圆的清洁方法。
半导体器件制造发展的最近趋势包括将除了硅这种典型的选择之外的材料引入 用于形成该器件。例如，II1-V材料，如锗(Ge)、砷化镓(GaAs)、InP、和InGaAs已经被使用 在先进的技术节点中。这些材料的优势在于具有更多的空穴或电子运动以及功函数调整。 因此，在使用先进的材料时(例如，在半导体器件的通道区域内)可以获得更好的性能。
然而，引入新材料到典型的以硅为基础的制造工艺中是不无挑战的。问题之一是 新材料与传统应用的化学物质的相容性。例如，与通常使用的湿式清洁溶液的相容性必须 得到保证。因此，需要提供与使用在这些技术节点以及将来的技术节点中的材料相容性的 制造工艺。发明内容
为了解决现有技术中所存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种制造半 导体器件的方法，包括提供半导体晶圆；将混合有载气的清洁溶液分配到所述半导体晶 圆上，其中，所述清洁溶液是去离子水和酸。
在该方法中，进一步包括在所述半导体晶圆上形成通道区域，其中，形成所述通 道区域包括形成至少具有Ge、GaAs、InP和InGaAs之一的区域；以及其中，将所述清洁溶液 分配到所述通道区域上。
在该方法中，所述酸选自由HCl、乙酸、柠檬酸构成的组。
在该方法中,所述载气是氮气。
在该方法中，所述载气具有大约O. 5slm到大约500slm之间的流速。
在该方法中，进一步包括向分配室提供第一入口，用于运送所述清洁溶液；向分 配室提供第二入口，用于运送所述载气；在所述分配室中混合所述清洁溶液和所述载气； 以及其中，分配所述清洁溶液包括从所述分配室中将混合有所述载气的所述清洁溶液分配 到所述半导体晶圆上。
在该方法中，所述半导体晶圆的直径是大约200mm或更大。
在该方法中，所述清洁溶液在大约4摄氏度到大约80摄氏度之间。
在该方法中，去离子水和酸的所述清洁溶液具有在大约O. 3wt %到大约 O. 0003wt%之间的酸。
在该方法中，所述清洁溶液由所述去离子水和所述酸构成。
根据本发明的另一方面，提供了一种方法，包括提供具有第一入口和第二入口的 室；通过所述第一入口向所述室提供去离子水和酸的溶液；通过所述第二入口将载气提供给所述室；在所述室中混合所述溶液和所述载气；以及将混合有所述载气的所述溶液从所述室分配到所述单个半导体晶圆上。在该方法中，进一步包括通过第三入口向所述室提供载气。在该方法中，所述第三入口位于与所述第二入口相对的面上。在该方法中，进一步包括将所述单个半导体晶圆置于台上；以及在分配过程中，在大约IOrpm到大约2000rpm之间旋转所述单个半导体晶圆。根据本发明的又一方面，提供了一种方法，包括将混合有高压惰性载气气流的溶液分配到单个半导体衬底上，其中所述溶液是酸的水溶液。在该方法中，以大于大约5slm提供所述高压气流。在该方法中，所述酸的水溶液具有重量百分比小于大约0. 5wt%的酸。在该方法中，所述溶液包括氢氟酸。在该方法中，在大约室温下分配所述溶液。
当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本发明。应该强调的是，根据工业中的标准实践，各种部件没有被按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增加或减少。图1是示出了根据本发明的一个或多个方面的半导体晶圆清洁方法的实施例的流程图；图2是用于图1所示方法的一个或多个方面的晶圆清洁装置的实施例的截面图；图3是用于图1所示方法的一个或多个方面的晶圆清洁装置的另一个实施例的截面具体实施例方式应该理解，以下公开提供了多种不同实施例或实例，用于实现本发明的不同特征。以下将描述组件和布置的特定实例以简化本发明。当然，这些仅是实例并且不旨在限制本发明。此外，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触的实施例，也可以包括其他部件可以形成在第一部件和第二部件之间使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。为了简化和清楚，各个部件可以任意以不同的尺寸绘制。此处使用的术语化学物质一词是指通过反应产生的物质以及自然发生反应的物质和/或惰性物质。例如，示例性的化学物质可包括氮气(N2)、空气、水(包括去离子水)、酸、碱、溶液、纯物质等。同样地，此处使用的化学物质溶液可以是均匀的或不均匀的，但并不必须如此。图1示出的是根据本发明的一个或多个方面的半导体衬底清洁方法的实施例的流程图。图2-3示出的是用于实施图1的方法的一个或多个步骤的清洁装置。方法100从框102开始，提供衬底(如，晶圆)清洁装置。该装置可以包括用于接收化学物质的入口 ；在其中混合一种或多种化学物质的室；用于分配混合的化学物质的喷嘴；可操作地固定和/或旋转半导体衬底(如，晶圆)的晶圆台，和/或其他合适的元件。该装置可以是单晶圆喷射物清洁工具。
现参考图2所示的实例，该实例示出的是晶圆清洁装置200。晶圆清洁装置200包括第一入口 202和第二入口 204，均连接到室206。第一和第二入口 202和204可以连接到化学物质源(例如，去离子水、氮气、空气或其他化学物质溶液)。该化学物质可以在输送到入口 202和204之前、期间或之后被加热。
以下进一步详细描述置于晶圆台212上的晶圆210。该晶圆台212可操作地将晶圆212置于室206的下方，尤其是喷嘴208的下方。该晶圆台212可以使晶圆210绕轴旋转。该晶圆清洁装置200也可以包括扫描模式，在该扫描模式中，晶圆210和/或喷嘴208 横向运动，从而使来自喷嘴208的喷射物218在晶圆210的直径上喷射到不同的点。该晶圆清洁装置200可以包括任意数量的各种配置的喷嘴208 (如，喷射棒)。该晶圆清洁装置 200仅仅是实例性的，而不用于限制本发明，该晶圆清洁装置适用于任何合适的配置，包括那些典型半导体制造设备。
现参考图3的实例，图3示出的是晶圆清洁装置300。除了此处所提到的区别以外，该晶圆清洁装置300可以与该晶圆清洁装置200基本上相似。具体地，该晶圆清洁装置 300包括第一入口 202、第二入口 204，以及附加的第三入口 302，这些入口均连接到室206。 该第一、第二和/或第三入口 202、204和302可以连接到化学物质源(如，去离子水、氮气、 空气或其他化学溶液)并且向室206提供相同或不同的化学物质。
然后，方法100进行到框104，其中提供了半导体衬底(如，晶圆)。该晶圆可具有约200mm、约300mm、约450mm的直径或其他任意适合直径。在本实施例中，该晶圆直径可以大于450mm。
衬底可以包括多个半导体器件或其部分。在实施例中，该衬底包括具有Ge、GaAs、 InP、InGaAs和/或其他适合的II1-V材料的区域。该II1-V材料可以被置于将设置有半导体器件(例如，晶体管)的通道的区域中的衬底上或衬底中。在实施例中，该II1-V材料可以被置于半导体衬底的顶面上。该顶面可以暴露于来自晶圆清洁装置的喷射物。例如， II1-V材料可以在衬底上面(或上方)外延生长。在另一个实施例中，可以使用金属有机物汽相外延(MOVPE)工艺或有金属有机物化学汽相沉积(MOCVD)工艺将II1-V材料沉积在该晶圆上。
参考图2和图3的实例，示出了晶圆210。晶圆210可以包括硅。在实施例中，衬底包括硅并且具有 包含Ge、GaAs、InP、InGaAs和/或其他合适的II1-V半导体材料的区域。 可选地，晶圆210是锗，硅锗或其他合适的半导体材料。该晶圆210可以包括形成一个或多个半导体器件或其部分(如，场效应晶体管)的区域。各个绝缘部件可以形成在晶圆210 中，介于各个有源区域中形成的各个掺杂区域(例如，η阱和P井)中。晶圆210包括多个在其上形成的单个芯片，该芯片随后可以经过切割形成半导体器件。在实施例中，晶圆210 的直径是大约450mm。
然后，方法100进行到框106，在其中提供清洁溶液到该晶圆清洁装置。该清洁溶液包括酸和去离子(DI)水。该清洁溶液可以是稀酸。在实施例中，所提供的清洁溶液包括稀盐酸(HCl)。在另外的实施例中，该清洁溶液包括乙酸，柠檬酸，HCI和/或其他PH值小于约7的合适的酸。该稀酸可用于减少晶圆上的任何金属污染物。该酸可以是大约0.5wt% 的酸，或小于O. 5 1%的酸(去离子水中的水溶液)。在另一个实施例中，该清洁溶液包括去离子(DI)水中在大约O. 3wt%和大约O. 0003wt%2间的酸(如，HCl)。所提供的清洁溶液可以在大约4摄氏度到大约80摄氏度之间。参考图2和图3的实例，清洁溶液216通过入口 204提供到室206。在实施例中，清洁溶液216是稀酸。例如，HCl和DI水，乙酸和DI水，柠檬酸和DI水，和/或其他经过DI水稀释的PH值小于约7的合适的酸。该清洁溶液216可以在大约4摄氏度到大约80摄氏度之间。清洁溶液216可以具有大约IOsccm到大约2000sccm之间的流速。方法100进行到框108，在其中提供载气到晶圆清洁装置。该载气可以是氮气(N2)。在其他实施例中，该载气是空气、氩气或其他惰性气体。该载气可以以高压提供(如，大于 760torr)。参考图2和图3的实例，载气214通过入口 202提供到室206。在实施例中，载气214是N2。载气214可以具有大约0. 5slm到大约500slm的流速。载气214可以被提供到晶圆清洁装置的一个或多个位置。在实施例中，将载气注入到晶圆清洁装置的室中，该载气是从该室的两个或三个侧面注入的。例如，图3示出了与入口 202相对的入口 302。化学物质304通过入口 302提供到室206中。在实施例中，该化学物质304是载气(如，N2)。在实施例中，该化学物质304基本上与以上所述的载气214相似。该载气可以用于消除目标晶圆的颗粒和空气分子污染(AMC)缺陷。该载气可以提供原子力喷射或物理力到晶圆上，下面将进一步详细描述。框106和框108可以同时进行。该载气和清洁溶液(如，稀酸)可以在室(如，室206)中混合。方法100进行到框110，在其中喷射物包括清洁溶液和载气，被分配到半导体晶圆上，对于清洁溶液和载气的描述分别参考以上对框106和框108的描述。在图2和图3所示的实例中，提供喷射物218到晶圆210。喷射物218通过喷嘴208提供。喷射物218可以通过任意数量的、任意配置的喷嘴(如，喷射棒)提供。因此，该喷射物218可以喷射到晶圆210上的一个或多个位置。在实施例中，晶圆清洁装置包括扫描模式，该扫描模式使喷嘴208和/或晶圆210进行移动，使得喷嘴208横穿部分晶圆210。当喷射物218向晶圆210表面喷射时，晶圆210可以旋转(如，利用晶圆台212)。在实施例中，在分配过程中，晶圆210可以绕其径向轴线在大约IOrpm至大约2000rpm之间旋转。如图2所示，喷射物218包括清洁溶液216和载气214。(在其他实施例中，如图3所示，该喷射物218可以包括清洁溶液216、载气214和化学物质304 (如，载气)。在实施例中，喷射物218包括蒸汽形式的载气和稀释的酸水溶液。例如，喷射物218可以包括N2和稀释的HCl (aq)。喷射物218可以包括流速在大约IOsccm到大约2000sCCm的清洁溶液(如，稀酸)。喷射物218可以包括流速在大约0. 5slm到大约500slm的载气。喷射物218的温度可以在大约4摄氏度到大约80摄氏度之间。综上所述，在此公开的方法和器件提供了一种清洁方法。该清洁方法可以应用于包括II1-V材料区域(如，Ge、GaAs、InP、InGaAs)的衬底。这样，在一些实施例中，显示了本发明的优势。例如，由于高压载气，在此公开的一些方法提供了高清洁功效。此处提供的清洁方法可以在进行颗粒清洁的同时去除痕量金属污染物(如，通过同时分配含酸的溶液)。特定实施例的其他优势包括降低具有II1-V材料区域的衬底的氧化和/或最小化表面粗糙度。器件的迁移率和/或界面电荷缺陷(Dit)密度可予保持。
因此，上述实施例描述了一种半导体器件的制造方法。该方法包括提供半导体晶 圆。之后，将混合有载气的清洁溶液被分配到该半导体晶圆上。该清洁溶液是去离子水和 酸。
在另一个实施例中，通过形成至少具有Ge、GaAs、InP和InGaAs之一的区域,在半 导体晶圆上形成通道区域。该清洁溶液被分配到该通道区域上。
该清洁溶液中的酸可以选自由HC1、乙酸、柠檬酸的酸所构成的组。示例性载气是 氮气。该载气具有在大约O. 5slm到大约500slm之间的流速。
在实施例中，该方法由晶圆清洁装置实施，该晶圆清洁装置具有连接到分配室的 第一入口以提供清洁溶液以及连接到分配室的第二入口以提供载气。清洁溶液和载气在分 配室中。将混合有载气的清洁溶液从分配室分配到半导体晶圆上。该方法可以通过一个单 晶圆工具执行，该单晶圆工具可操作地清除直径为大约200_或更大的晶圆。
在另一个实施例中，该清洁溶液由去离子水和酸组成。该清洁溶液可以包括稀酸， 如，重量百分比在大约O. 3wt%和大约O. 0003wt%之间的酸。
在本发明所述方法的另一个实施例中提供了具有第一入口和第二入口的分配室。 具有去离子(DI)水和酸的溶液通过第一入口提供给分配室，载气通过第二入口提供给分 配室。将该溶液和载气在分配室中混合。然后，将混合有载气的溶液从分配室中分配到单 个半导体晶圆上。
在又一个实施例中，描述了一种方法，该方法包括将与高压惰性载气气流混合的 溶液分配到单个半导体衬底上。该溶液是酸的水溶液，该酸水溶液中包括小于O. 5wt%的酸。
上面论述了若干实施例的特征。本领域普通技术人员应该理解，可以很容易地使 用本发明作为基础来设计或更改其他用于达到与这里所介绍实施例相同的目的和/或实 现相同优点的工艺和结构。本领域普通技术人员也应该意识到，这种等效构造并不背离本 发明的精神和范围，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行多种变化、替换 以及改变。
权利要求
1.一种制造半导体器件的方法，包括 提供半导体晶圆； 将混合有载气的清洁溶液分配到所述半导体晶圆上，其中，所述清洁溶液是去离子水和酸。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括 在所述半导体晶圆上形成通道区域，其中，形成所述通道区域包括形成至少具有Ge、GaAs、InP和InGaAs之一的区域；以及 其中，将所述清洁溶液分配到所述通道区域上，或者 其中，所述酸选自由HC1、乙酸、柠檬酸构成的组，或者 其中，所述载气是氮气，并且其中，所述载气具有大约O. 5slm到大约500slm之间的流速。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括 向分配室提供第一入口，用于运送所述清洁溶液； 向分配室提供第二入口，用于运送所述载气； 在所述分配室中混合所述清洁溶液和所述载气；以及 其中，分配所述清洁溶液包括从所述分配室中将混合有所述载气的所述清洁溶液分配到所述半导体晶圆上。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述半导体晶圆的直径是大约200mm或更大，或者 其中，所述清洁溶液在大约4摄氏度到大约80摄氏度之间。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，去离子水和酸的所述清洁溶液具有在大约O.3wt%到大约O. 0003wt%2间的酸，并且其中，所述清洁溶液由所述去离子水和所述酸构成。
6.一种方法，包括 提供具有第一入口和第二入口的室； 通过所述第一入口向所述室提供去离子水和酸的溶液； 通过所述第二入口将载气提供给所述室； 在所述室中混合所述溶液和所述载气；以及 将混合有所述载气的所述溶液从所述室分配到所述单个半导体晶圆上。
7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括 通过第三入口向所述室提供载气，并且其中，所述第三入口位于与所述第二入口相对的面上。
8.根据权利要求6所述的方法，进一步包括 将所述单个半导体晶圆置于台上；以及 在分配过程中，在大约IOrpm到大约2000rpm之间旋转所述单个半导体晶圆。
9.一种方法，包括 将混合有高压惰性载气气流的溶液分配到单个半导体衬底上，其中所述溶液是酸的水溶液。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，以大于大约5slm提供所述高压气流，或者其中，所述酸的水溶液 具有重量百分比小于大约O. 5wt%的酸，或者其中，所述溶液包括氢氟酸，或者其中，在大约室温下分配所述溶液。
全文摘要
本发明提供了一种方法，包括提供室，室具有第一入口和第二入口。将去离子(DI)水和酸(如，稀酸)的溶液通过第一入口提供到室。将载气(如，N2)通过第二入口提供到室。溶液和载气在室中，然后从室到达单个半导体晶圆上。在实施例中，溶液包括稀HCl和DI水。本发明还提供了一种半导体器件的清洁方法。
文档编号H01L21/02GK102989722SQ20121021077
公开日2013年3月27日 申请日期2012年6月20日 优先权日2011年9月15日
发明者叶明熙, 庄国胜, 张简瑛雪, 杨棋铭, 林进祥 申请人:台湾积体电路制造股份有限公司