一种在室温下的超稀释HF/氮气喷射清洗半导体晶圆的方法与流程

一种在室温下的超稀释hf/氮气喷射清洗半导体晶圆的方法
技术领域
1.本发明涉及半导体清洁技术领域，特别涉及一种在室温下的超稀释hf/氮气喷射清洗半导体晶圆的方法。


背景技术：

2.随着半导体器件的集成度越来越高，其几何结构不断缩小，即使在晶片清洗过程中轻微的硅和氧化物蚀刻损失也会对金属氧化物半导体（mos）晶体管的特性产生负面影响。在常规rca清洗过程中使用高度稀释的化学品，以尽量减少硅和氧化物的损失，但很难用这种高度稀释的化学物质将颗粒去除到所需的程度。为了提高颗粒去除效率，通常使用物理辅助手段，例如兆声波搅拌。兆声波搅拌已用于晶片清洁多年，但实现80%或更高的高颗粒去除效率的声波搅拌会损坏70nm宽的多晶硅栅极结构。降低兆声波功率可以减少对70nm结构的兆声波损伤，但也会降低颗粒去除效率。随着器件结构的尺寸朝着45nm及以下减小，在不牺牲颗粒去除效率的情况下进行无损伤清洁成为更困难的挑战。为此，我们提出一种在室温下的超稀释hf/氮气喷射清洗半导体晶圆的方法。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的在于提供一种在室温下的超稀释hf/氮气喷射清洗半导体晶圆的方法，可以有效解决背景技术中的问题。
4.一种在室温下的超稀释hf/氮气喷射清洗半导体晶圆的方法，所述处理方法包括如下步骤：s1、在室温下准备超稀释hf溶液作为受污染的晶圆的清洁液；s2、清洁液经过射流喷嘴雾化产生细小液滴喷到晶圆表面上；s3、利用加压氮气通过射流喷嘴加快液滴的速度；s4、使用另一个喷嘴在水中冲洗晶圆，完成后在室温下干燥晶圆。
5.进一步，所述步骤s1中包括：
①ꢀ
hf浓度约为0.08～0.085%；
②ꢀ
晶圆包括不限于可采用p型（100）取向的具有高频末段硅表面的直径为200 mm无图案晶圆，或具有100 nm热生长二氧化硅表面的晶圆，以及具有45 nm线宽和150 nm高度的多晶硅线结构的图案化晶圆。
6.进一步，所述步骤s2包括：
①ꢀ
使用单晶圆旋扫系统，并带混合流体喷射喷嘴；
②ꢀ
晶圆以300 rpm的速度旋转；
③ꢀ
射流喷嘴在晶圆的直径上扫描。
7.进一步，所述步骤s3中包括：
①ꢀ
氮气流速≤80l/min；
②ꢀ
喷射时间20～30秒。
8.本发明提供的一种在室温下的超稀释hf/氮气喷射清洗半导体晶圆的方法，在室温下准备超稀释hf溶液作为受污染的晶圆的清洁液，hf浓度约为0.08～0.085%，从而减少化学品的消耗量；晶圆包括不限于可采用p型（100）取向的具有高频末段硅表面的直径为200 mm无图案晶圆，或具有100 nm热生长二氧化硅表面的晶圆，以及具有45 nm线宽和150 nm高度的多晶硅线结构的图案化晶圆；使用带混合流体喷射喷嘴的单晶圆旋扫系统，清洁液经过射流喷嘴雾化产生细小液滴喷到晶圆表面上，晶圆以300 rpm的速度旋转，射流喷嘴在晶圆的直径上扫描，从而使得氧化物蚀刻和颗粒去除在晶圆的整个区域上都实现了良好的均匀性；利用加压氮气通过射流喷嘴加快液滴的速度，氮气流速≤80l/min，喷射时间20～30秒，从而实现在低流速和短时间内不会造成对晶圆上脆弱结构的损坏，减少硅和氧化物的损失；使用另一个喷嘴在水中冲洗晶圆，完成后在室温下干燥晶圆，从而实现对晶圆上颗粒污染物和金属污染物的有效去除。
附图说明
9.图1为本发明一种在室温下的超稀释hf/氮气喷射清洗半导体晶圆的方法的流程示意图。
具体实施方式
10.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
11.如图1所示，一种在室温下的超稀释hf/氮气喷射清洗半导体晶圆的方法，处理方法包括如下步骤：s1、在室温下准备超稀释hf溶液作为受污染的晶圆的清洁液；s2、清洁液经过射流喷嘴雾化产生细小液滴喷到晶圆表面上；s3、利用加压氮气通过射流喷嘴加快液滴的速度；s4、使用另一个喷嘴在水中冲洗晶圆，完成后在室温下干燥晶圆。
12.根据本发明提供的技术方案，步骤s1中包括：
①ꢀ
hf浓度约为0.08～0.085%；
②ꢀ
晶圆包括不限于可采用p型（100）取向的具有高频末段硅表面的直径为200 mm无图案晶圆，或具有100 nm热生长二氧化硅表面的晶圆，以及具有45 nm线宽和150 nm高度的多晶硅线结构的图案化晶圆。
13.根据本发明提供的技术方案，步骤s2包括：
①ꢀ
使用单晶圆旋扫系统，并带混合流体喷射喷嘴；
②ꢀ
晶圆以300 rpm的速度旋转；
③ꢀ
射流喷嘴在晶圆的直径上扫描。
14.根据本发明提供的技术方案，步骤s3中包括：
①ꢀ
氮气流速≤80l/min；
②ꢀ
喷射时间20～30秒。
15.本发明提供的一种在室温下的超稀释hf/氮气喷射清洗半导体晶圆的方法，工作人员在室温下准备超稀释hf溶液作为受污染的晶圆的清洁液，hf浓度约为0.08～0.085%，
晶圆包括不限于可采用p型（100）取向的具有高频末段硅表面的直径为200 mm无图案晶圆，或具有100 nm热生长二氧化硅表面的晶圆，以及具有45 nm线宽和150 nm高度的多晶硅线结构的图案化晶圆；使用带混合流体喷射喷嘴的单晶圆旋扫系统，清洁液经过射流喷嘴雾化产生细小液滴喷到晶圆表面上，晶圆以300 rpm的速度旋转，射流喷嘴在晶圆的直径上扫描；随后工作人员利用加压氮气通过射流喷嘴加快液滴的速度，氮气流速≤80l/min，喷射时间20～30秒；使用另一个喷嘴在水中冲洗晶圆，完成后在室温下干燥晶圆，从而在保证颗粒去除效率和均匀性，及减少化学品消耗的情况下，实现对晶圆表面上颗粒污染物和金属污染物的高效、无损伤清洁。
16.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。


技术特征：
1.一种在室温下的超稀释hf/氮气喷射清洗半导体晶圆的方法，其特征在于：所述处理方法包括如下步骤：s1、在室温下准备超稀释hf溶液作为受污染的晶圆的清洁液；s2、清洁液经过射流喷嘴雾化产生细小液滴喷到晶圆表面上；s3、利用加压氮气通过射流喷嘴加快液滴的速度；s4、使用另一个喷嘴在水中冲洗晶圆，完成后在室温下干燥晶圆。2.根据权利要求1所述的一种在室温下的超稀释hf/氮气喷射清洗半导体晶圆的方法，其特征在于：所述步骤s1中包括：
①ꢀ
hf浓度约为0.08～0.085%；
②ꢀ
晶圆包括不限于可采用p型（100）取向的具有高频末段硅表面的直径为200 mm无图案晶圆，或具有100 nm热生长二氧化硅表面的晶圆，以及具有45 nm线宽和150 nm高度的多晶硅线结构的图案化晶圆。3.根据权利要求1所述的一种在室温下的超稀释hf/氮气喷射清洗半导体晶圆的方法，其特征在于：所述步骤s2包括：
①ꢀ
使用单晶圆旋扫系统，并带混合流体喷射喷嘴；
②ꢀ
晶圆以300 rpm的速度旋转；
③ꢀ
射流喷嘴在晶圆的直径上扫描。4.根据权利要求1所述的一种在室温下的超稀释hf/氮气喷射清洗半导体晶圆的方法，其特征在于：所述步骤s3中包括：
①ꢀ
氮气流速≤80l/min；
②ꢀ
喷射时间20～30秒。

技术总结
一种在室温下的超稀释HF/氮气喷射清洗半导体晶圆的方法，所述处理方法包括如下步骤：S1、在室温下准备超稀释HF溶液作为受污染的晶圆的清洁液；S2、清洁液经过射流喷嘴雾化产生细小液滴喷到晶圆表面上；S3、利用加压氮气通过射流喷嘴加快液滴的速度；S4、使用另一个喷嘴在水中冲洗晶圆，完成后在室温下干燥晶圆。该种在室温下的超稀释HF/氮气喷射清洗半导体晶圆的方法，通过低浓度的HF溶液/氮气喷射对受污染的晶圆进行单晶圆旋转清洗，在短的喷射时间内，保证颗粒去除效率和均匀性，及减少化学品消耗的同时，实现对晶圆表面上颗粒污染物和金属污染物的高效、无损伤清洁。无损伤清洁。无损伤清洁。


技术研发人员：赵振合
受保护的技术使用者：江苏筑磊电子科技有限公司
技术研发日：2022.11.25
技术公布日：2023/3/10