專利名稱：外延生長前深溝槽中的氧化膜刻蝕和清洗工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)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(shù)：
在半導(dǎo)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(yīng)用。在深溝槽的刻蝕過程中，側(cè)面和底部難免會被引入一些損傷，造成后續(xù)的外延生長質(zhì)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(fù)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(xù)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Β0Ε(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(dǎo)致氧化膜去除不充分，容易造成后續(xù)的外延生長失敗，導(dǎo)致深溝槽的下面部分無法生成外延層，見圖1。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)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(xù)的外延生長順利完成。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)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(nèi)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O)中，所述熱氧化形成犧牲氧化膜用于修復(fù)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°C到160°C ；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 °C 到75°C ；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 °C到75 °C。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 250C _50°C，或者可以采用減壓加熱的異丙醇干燥，其干燥溫度為70°C -90°C。步驟C3)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(xué)清洗設(shè)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(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)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(guī)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(xù)的外延生長順利完成，見圖2。


圖1是采用現(xiàn)有方法(用BOE去除深溝槽里的氧化膜)造成后續(xù)的外延生長失敗的示意圖；圖2是采用本發(fā)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(fā)明方法步驟(1)完成后的示意圖；圖4是本發(fā)明方法步驟O)完成后的示意圖；圖5是本發(fā)明方法步驟(3)和步驟⑷完成后的示意圖；圖6是本發(fā)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。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。本發(fā)明一種外延生長前深溝槽中的氧化膜刻蝕和清洗工藝方法，利用表面張力比較小的DHF或者使用Vapor HF里去除深溝槽里的犧牲氧化膜，然后結(jié)合常規(guī)的 SPM+APM+HPM清洗以及IPA干燥，使后續(xù)的深溝槽中的外延生長能順利完成。該方法主要包括如下步驟(1)如圖3所示，深溝槽刻蝕；該步驟使用干法刻蝕的方法，采用氧化膜1作為掩膜在硅基板2上刻蝕深溝槽，刻蝕深度> 10微米；該步驟中的刻蝕可以采用光刻膠為掩膜的干法刻蝕，或以氧化物、氮化物或碳化物為第二層硬掩膜(Hard mask)的干法刻蝕(本實施例中以氧化膜1作為掩膜)；如果采用的是硬掩膜的干法刻蝕工藝，后續(xù)應(yīng)該有去除該硬掩膜的工藝；(2)如圖4所示，熱氧化在深溝槽內(nèi)形成犧牲氧化膜3 ；該步驟用于修復(fù)干法刻蝕造成的硅表面損傷，該犧牲氧化膜3的厚度可以從100埃到1000埃；(3)采用DHF (稀釋氫氟酸)或Vapor HF (氟化氫蒸汽)去除深溝槽里的犧牲氧化膜采用DHF，其中氫氟酸和水的體積比范圍可以在1 20到1 1000，處理溫度為室溫； 采用氟化氫蒸汽，氟化氫蒸汽可以由49%氫氟酸加熱到沸點形成；(4)采用常規(guī)的SPM (硫酸雙氧水混合物)+APM (氨水雙氧水混合物)+HPM (鹽酸雙氧水混合物)濕法藥液進行清洗，然后使用IPA(異丙醇)干燥；該步驟中的清洗可依次使用SPM(體積比H2SO4 H2O2從3 1到30 1，溫度100°C到160°C )、APM(體積比 NH4OH H2O2 DI (去離子水)從 1 1 5到1 6 60，溫度從 25°C 到 75°C )和 HPM (體積比HCL H2O2 DI從1 1 5到1 4 20溫度從25°C到75°C )；該步驟中的IPA 干燥可以采用低溫IPA干燥(25°C -50°C )或者減壓加熱的IPA干燥(70°C -90°C )；如果步驟(3)使用DHF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機器(濕法化學(xué)清洗設(shè)備)里完成，順序可以采用 SPM+DHF+APM+HPM清洗，然后采用IPA干燥；步驟C3)和步驟(4)完成后的示意圖見圖5，圖5中犧牲氧化膜3被充分去除，在犧牲氧化膜3的去除過程中，氧化膜1也被部分去除，剩下減薄的氧化膜4 ；(5)如圖6所示，外延生長，在深溝槽內(nèi)形成外延層5 ；該步驟可以根據(jù)器件要求不同，按上述方法進行氧化膜去除，清洗以及干燥以后，在深溝槽里也可生長氧化膜，多晶硅寸寸。本發(fā)明方法使用表面張力比較小的DHF (稀釋氫氟酸)或者使用VaporHF (氟化氫蒸汽)來去除深溝槽中的氧化膜，然后加上常規(guī)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。與現(xiàn)有方法(用BOE去除深溝槽里的氧化膜)造成后續(xù)的外延生長失敗(見圖1)相比，用本發(fā)明方法可以達到在深溝槽內(nèi)完全去除氧化膜并充分清洗和干燥的目的，使后續(xù)的外延生長順利完成，見圖2。
權(quán)利要求
1.一種外延生長前深溝槽中的氧化膜刻蝕和清洗工藝方法，其特征在于，包括如下步驟(1)深溝槽刻蝕；(2)熱氧化在深溝槽內(nèi)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。
2.如權(quán)利要求1所述的外延生長前深溝槽中的氧化膜刻蝕和清洗工藝方法，其特征在于，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。
3.如權(quán)利要求1所述的外延生長前深溝槽中的氧化膜刻蝕和清洗工藝方法，其特征在于，步驟O)中，所述熱氧化形成犧牲氧化膜用于修復(fù)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。
4.如權(quán)利要求1所述的外延生長前深溝槽中的氧化膜刻蝕和清洗工藝方法，其特征在于，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。
5.如權(quán)利要求1所述的外延生長前深溝槽中的氧化膜刻蝕和清洗工藝方法，其特征在于，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。
6.如權(quán)利要求1所述的外延生長前深溝槽中的氧化膜刻蝕和清洗工藝方法，其特征在于，步驟⑷中，所述SPM是硫酸雙氧水混合物，其中 H2O2的體積比為3 1 到30 1，采用SPM清洗的溫度為100°C到160°C ；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 °C 到75°C ；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 °C到75 °C。
7.如權(quán)利要求1或6所述的外延生長前深溝槽中的氧化膜刻蝕和清洗工藝方法，其特征在于，步驟(4)中，所述采用異丙醇干燥可采用低溫異丙醇干燥，干燥溫度為25°C-50°C， 或者可采用減壓加熱的異丙醇干燥，干燥溫度為70°C -90°C。
8.如權(quán)利要求1或4所述的外延生長前深溝槽中的氧化膜刻蝕和清洗工藝方法，其特征在于，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(xué)清洗設(shè)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。
全文摘要
本發(fā)明公開了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(nèi)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。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(xù)的外延生長順利完成。
文檔編號H01L21/311GK102243997SQ20101017235
公開日2011年11月16日 申請日期2010年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月12日
發(fā)明者劉繼全, 姚嫦媧, 楊華 申請人:上海華虹Nec電子有限公司