[發明專利]外延生長前深溝槽中的氧化膜刻蝕和清洗工藝方法

無效

• 申請號: 201010172351.2
• 申請日: 2010-05-12
• 公開（公告）號: CN102243997A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 楊華;劉繼全;姚嫦媧
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L21/311
• 分類號: H01L21/311;H01L21/00
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 王函

技術領域

本發明屬于半導體集成電路制造領域，尤其涉及一種外延生長前深溝槽中的氧化膜刻蝕和清洗工藝方法。

背景技術

在半導體器件的制作過程中，深溝槽的使用隨處可見。在某些器件中，深度達30微米以上的深溝槽也得到應用。在深溝槽的刻蝕過程中，側面和底部難免會被引入一些損傷，造成后續的外延生長質量受到影響。一般的做法會在生長外延之前，先使用熱氧化的方法生長一層犧牲氧化層來修復損傷的硅表面，然后再使用濕法工藝進行氧化膜刻蝕和后續的清洗，最后進行外延生長。由于溝槽的深度太深，造成高寬比比較大，一般的BOE(緩沖氧化膜刻蝕劑)的表面張力比較大，造成濕潤能力比較差，所以很難接觸到溝槽的底部，導致氧化膜去除不充分，容易造成后續的外延生長失敗，導致深溝槽的下面部分無法生成外延層，見圖1。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種外延生長前深溝槽中的氧化膜刻蝕和清洗工藝方法，該方法可達到完全去除氧化膜并充分清洗和干燥的目的，使后續的外延生長順利完成。

為解決上述技術問題，本發明提供一種外延生長前深溝槽中的氧化膜刻蝕和清洗工藝方法，包括如下步驟：

(1)深溝槽刻蝕；

(2)熱氧化在深溝槽內形成犧牲氧化膜；

(3)采用稀釋氫氟酸或氟化氫蒸汽去除深溝槽里的犧牲氧化膜；

(4)采用SPM、APM和HPM清洗，然后采用異丙醇干燥；

(5)外延生長。

步驟(1)中，所述深溝槽刻蝕，使用干法刻蝕的方法，刻蝕深度＞10微米。

步驟(2)中，所述熱氧化形成犧牲氧化膜用于修復深溝槽刻蝕造成的硅表面損傷，該犧牲氧化膜的厚度為100埃到1000埃。

步驟(3)中，如采用稀釋氫氟酸來去除深溝槽里的犧牲氧化膜，該稀釋氫氟酸的氫氟酸和水的體積比范圍為1∶20到1∶1000，處理溫度為室溫。

步驟(3)中，如采用氟化氫蒸汽來去除深溝槽里的犧牲氧化膜，該氟化氫蒸汽由49％氫氟酸加熱到沸點形成。

步驟(4)中，所述SPM是硫酸雙氧水混合物，其中H₂SO₄∶H₂O₂的體積比為3∶1到30∶1，采用SPM清洗的溫度為100℃到160℃；所述APM是氨水雙氧水混合物，其中NH₄OH∶H₂O₂∶DI的體積比為1∶1∶5到1∶6∶60，采用APM清洗的溫度從25℃到75℃；所述HPM是鹽酸雙氧水混合物，其中HCL∶H₂O₂∶DI的體積比為1∶1∶5到1∶4∶20，采用HPM清洗的溫度從25℃到75℃。

步驟(4)中，所述采用異丙醇干燥可以采用低溫異丙醇干燥，其干燥溫度為25℃-50℃，或者可以采用減壓加熱的異丙醇干燥，其干燥溫度為70℃-90℃。

步驟(3)中，如果使用稀釋氫氟酸去除犧牲氧化膜，可以與步驟(4)合并成一個步驟完成，即去除犧牲氧化膜和外延前清洗在一個濕法化學清洗設備里完成，依次采用SPM、稀釋氫氟酸、APM和HPM清洗，然后采用異丙醇干燥。

和現有技術相比，本發明具有以下有益效果：使用表面張力比較小的DHF(稀釋氫氟酸)或者使用Vapor?HF(氟化氫蒸汽)來去除深溝槽中的氧化膜，然后加上常規的SPM(硫酸雙氧水混合物)，APM(氨水雙氧水混合物)和HPM(鹽酸雙氧水混合物)清洗處理，然后使用IPA(異丙醇)進行干燥，即可達到完全去除氧化膜并充分清洗和干燥的目的，使后續的外延生長順利完成，見圖2。

附圖說明

圖1是采用現有方法(用BOE去除深溝槽里的氧化膜)造成后續的外延生長失敗的示意圖；

圖2是采用本發明方法充分去除氧化膜、順利完成外延生長的效果示意圖；

圖3是本發明方法步驟(1)完成后的示意圖；

圖4是本發明方法步驟(2)完成后的示意圖；

圖5是本發明方法步驟(3)和步驟(4)完成后的示意圖；

圖6是本發明方法步驟(5)完成后的示意圖；

圖3-圖6中，1是氧化膜，2是硅基板，3是犧牲氧化膜，4是氧化膜，5是外延層。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的說明。