降低栅极氧化层损失的清洗方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010345507.6 (22)申请日 2020.04.27 (71)申请人 上海华力微电子有限公司 地址 201315 上海市浦东新区良腾路6号 (72)发明人 颜瑀孙超曹亚民 (74)专利代理机构 上海思微知识产权代理事务 所(普通合伙) 31237 代理人 曹廷廷 (51)Int.Cl. H01L 21/02(2006.01) C11D 7/08(2006.01) C11D 7/04(2006.01) C11D 7/60(2006.01) (54)发明名称 降低栅极氧。

2、化层损失的清洗方法 (57)摘要 本发明提供了一种降低栅极氧化层损失的 清洗方法， 包括： 将栅极氧化层生长工艺之后的 晶圆放入单晶圆清洗机台； 使用硫酸和双氧水的 混合液SPM对所述晶圆表面清洗270秒290秒； 使用双氧水和氨水的混合液SCl对所述晶圆表面 清洗50秒70秒。 单片晶圆清洗机台可灵活设置 清洗时间， SCl混合液清洗时间较短减小了对栅 极氧化层损耗； 本发明降低了栅极氧化层的损 失， 从而降低栅极氧化层的损失对半导体器件的 电性能的影响， 有效控制了半导体器件性能的稳 定性。 同时， SPM混合液较长的清洗时间， 可使SPM 混合液与光阻层充分反应将光阻层有效去除， 解 决。

3、了光阻层残留的问题。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 111403268 A 2020.07.10 CN 111403268 A 1.一种降低栅极氧化层损失的清洗方法， 其特征在于， 包括： 将栅极氧化层生长工艺之后的晶圆放入单晶圆清洗机台； 使用硫酸和双氧水的混合液SPM对所述晶圆表面清洗270秒290秒； 使用双氧水和氨水的混合液SCl对所述晶圆表面清洗50秒70秒。 2.如权利要求1所述的降低栅极氧化层损失的清洗方法， 其特征在于， 使用硫酸和双氧 水的混合液SPM对所述晶圆清洗的温度范围为： 130150。 3.如权利要求1所述的降低栅极氧化层损失的清洗方法， 其特征在于，。

4、 使用双氧水和氨 水的混合液SCl对所述晶圆清洗的温度范围为： 5070。 4.如权利要求1所述的降低栅极氧化层损失的清洗方法， 其特征在于， 所述晶圆在所述 单晶圆清洗机台中的清洗方式包括： 旋转清洗、 高压喷洒或超音波刷洗中的任意一种或两 种以上的组合。 5.如权利要求1所述的降低栅极氧化层损失的清洗方法， 其特征在于， 使用硫酸和双氧 水的混合液SPM和使用双氧水和氨水的混合液SCl对所述晶圆清洗之后均包括， 对所述晶圆 进行去离子水清洗。 6.如权利要求1所述的降低栅极氧化层损失的清洗方法， 其特征在于， 所述栅极氧化层 的厚度控制范围为： 7.如权利要求1至6任意一项所述的降低栅极氧。

5、化层损失的清洗方法， 其特征在于， 所 述硫酸和双氧水的混合液SPM中， 所述硫酸与所述双氧水的配比为(25)： 1。 8.如权利要求7所述的降低栅极氧化层损失的清洗方法， 其特征在于， 所述硫酸与所述 双氧水的配比为3： 1。 9.如权利要求1至6任意一项所述的降低栅极氧化层损失的清洗方法， 其特征在于， 所 述双氧水和氨水的混合液SCl中， 所述双氧水、 所述氨水和水比例为1:(14):(2850)。 10.如权利要求9所述的降低栅极氧化层损失的清洗方法， 其特征在于， 所述双氧水、 所 述氨水和所述水比例为1:3:30。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111403268 A 2 降低。

6、栅极氧化层损失的清洗方法 技术领域 0001 本发明属于集成电路制造技术领域， 具体涉及一种降低栅极氧化层损失的清洗方 法。 背景技术 0002 含栅极氧化层的半导体器件(晶圆)， 例如双栅(DG， Dual Gate)晶体管器件， 在栅 极氧化层之后的制造过程中有时可能会出现一些意外情况， 例如， 覆盖栅极氧化层的光阻 层有问题， 或者半导体器件表面残留有较多的颗粒导致表面不干净， 或者半导体器件表面 被擦伤等意外情况， 需要对出现上述问题的半导体器件进行重做(rework)工艺。 0003 在进行重做工艺时， 需要进行清洗处理， 而清洗液会与栅极氧化层发生反应， 造成 栅极氧化层的损失， 。

7、栅极氧化层的损失(具体为厚度的损失)会影响半导体器件的电性能。 另外， 重做工艺中还存在光阻层去除不彻底， 光阻层残留的问题。 发明内容 0004 本发明的目的在于降低栅极氧化层的损失， 从而降低栅极氧化层的损失对半导体 器件的电性能的影响； 同时有效去除光阻层， 解决光阻层残留的问题。 0005 本发明提供一种降低栅极氧化层损失的清洗方法， 包括： 0006 将栅极氧化层生长工艺之后的晶圆放入单晶圆清洗机台； 0007 使用硫酸和双氧水的混合液SPM对所述晶圆表面清洗270秒290秒； 0008 使用双氧水和氨水的混合液SCl对所述晶圆表面清洗50秒70秒。 0009 进一步的， 使用硫酸和。

8、双氧水的混合液SPM对所述晶圆清洗的温度范围为： 130 150。 0010 进一步的， 使用双氧水和氨水的混合液SCl对所述晶圆清洗的温度范围为： 50 70。 0011 进一步的， 所述晶圆在所述单晶圆清洗机台中的清洗方式包括： 旋转清洗、 高压喷 洒或超音波刷洗中的任意一种或两种以上的组合。 0012 进一步的， 使用硫酸和双氧水的混合液SPM和使用双氧水和氨水的混合液SCl对所 述晶圆清洗之后均包括， 对所述晶圆进行去离子水清洗。 0013进一步的， 所述栅极氧化层的厚度控制范围为： 0014 进一步的， 所述硫酸和双氧水的混合液SPM中， 所述硫酸与所述双氧水的配比为(2 5)： 1。

9、。 0015 进一步的， 所述硫酸与所述双氧水的配比为3： 1。 0016 进一步的， 所述双氧水和氨水的混合液SCl中， 所述双氧水、 所述氨水和水比例为 1:(14):(2850)。 0017 进一步的， 所述双氧水、 所述氨水和所述水比例为1:3:30。 0018 与现有技术相比， 本发明具有如下有益效果： 说明书 1/4 页 3 CN 111403268 A 3 0019 本发明将栅极氧化层生长工艺之后的晶圆放入单(Single)晶圆清洗机台； 使用硫 酸和双氧水的混合液SPM对晶圆表面清洗270秒290秒； 使用双氧水和氨水的混合液SCl对 晶圆表面清洗50秒70秒； 通过单晶圆清洗。

10、机台， 以及先后进行SPM混合液清洗和SCl混合 液清洗， 单片晶圆清洗机台可灵活设置清洗时间， SCl混合液清洗时间较短减小对栅极氧化 层损失， 单晶圆清洗机台避免批清洗机台对晶圆多次清洗造成栅极氧化层的损耗； 本发明 降低了栅极氧化层的损失， 从而降低栅极氧化层的损失对半导体器件的电性能的影响， 有 效控制了半导体器件性能的稳定性。 同时， SPM混合液较长的清洗时间， 可使SPM混合液与光 阻层充分反应将光阻层有效去除， 解决了光阻层残留的问题。 附图说明 0020 图1为半导体器件采用一种清洗方法栅极氧化层各阶段的厚度变化图。 0021 图2为本发明实施例的降低栅极氧化层损失的清洗方法。

11、流程示意图。 0022 图3为半导体器件采用不同清洗方法栅极氧化层的厚度变化图。 具体实施方式 0023 如背景技术所述， 含栅极氧化层的半导体器件(晶圆)在进行重做工艺时， 需要进 行清洗处理。 0024 发明人尝试将所述晶圆放入批(batch)清洗机台中清洗， 该批(batch)清洗机台具 备批(batch)处理清洗模式， 即可将例如25片晶圆放入清洗槽中同时清洗。 如图1所示， 在批 处理清洗模式下， 使用硫酸和双氧水的混合液SPM对晶圆表面清洗200秒220秒； 使用双氧 水和氨水的混合液SCl(SC1混合液)对晶圆表面清洗170秒190秒。 在未进行重做工艺清洗 之前即基准线(Bas。

12、eline)状态下， 栅极氧化层的厚度的平均值(Mean)在规格上限(USL)和 规格下限(LSL)之间。 发明人发现， SC1混合液对栅极氧化层的损失影响较大， 栅极氧化层的 损失与SC1混合液清洗时间长短密切相关， 栅极氧化层的厚度会随着重做(Rework)工艺清 洗次数的增多而减小， RWK1、 RWK2和RWK3后栅极氧化层的厚度逐渐减小。 重做工艺清洗两次 栅极氧化层的厚度损失较大， 以至于超标不符合厚度要求， 从而影响电性能的稳定性， 例如 会导致饱和电流、 开启电压等电性参数的漂移。 实际测试， 例如在28nm工艺平台下， 栅极氧 化层的厚度损失为超标不符合厚度要求， 栅极氧化层。

13、的厚度损失对半导体器件的电 性能影响为6.23。 而且， 批清洗机台因配置问题以及出于产能考虑， SC1清洗作业时间不 方便降低。 0025 基于上述研究， 本发明实施例提供了一种降低栅极氧化层损失的清洗方法。 以下 结合附图和具体实施例对本发明进一步详细说明。 根据下面说明， 本发明的优点和特征将 更清楚。 需要说明的是， 附图均采用非常简化的形式且使用非精准的比例， 仅用以方便、 明 晰地辅助说明本发明实施例的目的。 0026 本发明实施例提供了一种降低栅极氧化层损失的清洗方法， 如图2所示， 包括： 0027 将栅极氧化层生长工艺之后的晶圆放入单(Single)晶圆清洗机台； 0028 。

14、使用硫酸和双氧水的混合液SPM(SPM混合液)对晶圆表面清洗270秒290秒； 0029 使用双氧水和氨水的混合液SCl(SCl混合液)对晶圆表面清洗50秒70秒。 0030 具体的， 栅极氧化层生长工艺之后的晶圆指形成栅极氧化层后的晶圆， 具体可为 说明书 2/4 页 4 CN 111403268 A 4 栅极氧化层生长工艺之后若干步骤中的任意一步骤之后的晶圆， 根据实际情况， 出现意外 情况的步骤需要重做(rework)晶圆。 所述栅极氧化层例如为厚栅极氧化层， 所述栅极氧化 层的厚度例如为 0031 使用硫酸(H2S04)和双氧水(H202)的混合液SPM(SPM混合液)， 清洗时的温度。

15、例如为 130150。 使用双氧水和氨水的混合液SCl(SCl混合液)， 清洗时的温度例如为50 70。 SPM混合液对晶圆表面进行清洗， 用于去除光阻层和有机污物。 SPM混合液中， 硫酸与 双氧水的配比为(25)： 1。 较佳的， SPM混合液中， 硫酸与双氧水的配比为3： 1。 所使用的硫 酸的浓度例如为98。 0032 使用SPM混合液清洗之后， 接着， 使用去离子水对晶圆表面进行清洗， 从而清除晶 圆表面上残留的上述步骤中所使用硫酸和双氧水的混合液SPM， 以便于继续进行后续步骤 的清洗。 0033 接着， 使用双氧水和氨水的混合液SCl(SCl混合液)对晶圆表面清洗， 双氧水(H2。

16、02) 和氢氧化铵(NH40H)的混合液(SCl， 又称为1号标准清洗液)对晶圆表面进行清洗， 用于去除 晶圆表面的颗粒和有机物质。 SCl混合液中， 双氧水、 氨水和水比例为1:(14):(2850)。 较佳的， SCl混合液中， 双氧水、 氨水和水比例为1:3:30。 0034 使用SCl混合液清洗之后， 接着， 使用去离子水对晶圆表面进行清洗， 从而清除晶 圆表面上残留的上述步骤中所使用的SCl混合液， 以保证晶圆的干净。 0035 本发明实施例的降低栅极氧化层损失的清洗方法， 采用单(Single)晶圆清洗机台 清洗， 可进行旋转清洗、 高压喷洒、 超音波刷洗等方式中的任意一种或两种以。

17、上的组合。 单 晶圆清洗机台清洗的主要优点提高制程环境控制能力和微粒去除率， 设备占地小、 化学品 和纯水耗量少、 弹性的制程调整能力。 0036 单晶圆清洗机台具有较高的制程控制环境， 使得晶圆能获得较高的均匀度和低污 染， 每片晶圆均是以新鲜的清洗液和去离子水来清洗， 清洗互不影响， 避免化学品交叉污染 的问题。 单晶圆旋转清洗， 离心力能破坏化学品或去离子水的表面张力， 使得清洗液或去离 子水轻易进入晶圆的沟槽中， 以利于化学反应的产生， 清洗彻底。 0037 所述晶圆包括栅极氧化层和覆盖栅极氧化层的光阻层， 当光阻层出现问题时， 重 做(rework)工艺需要将光阻层去掉， 设置使用硫。

18、酸和双氧水的混合液SPM对晶圆表面清洗 270秒290秒， SPM混合液较长的清洗时间， SPM混合液与光阻层充分反应可将光阻层有效 去除， 解决了光阻层残留的问题。 0038 如图3所示， 采用本发明实施例的降低栅极氧化层损失的清洗方法， 采用单 (Single)晶圆清洗机台清洗， 实际测试， 例如在28nm工艺平台下， 一次重做(Rework)工艺清 洗之后， 栅极氧化层的厚度损失为栅极氧化层的厚度的平均值(Mean)大于规格下限 (LSL)未超标， 符合厚度要求， 栅极氧化层的厚度损失对半导体器件的电性能影响小于等于 1， 具体的电性参数漂移小于等于1， 对半导体器件的良率无明显影响， 。

19、在可接受范围 内。 图3中， 采用批(Batch)清洗机台， SCl混合液的清洗时间大于等于3分钟(例如图中的3分 钟、 4分钟和5分钟)， 最后栅极氧化层的厚度损失严重， 栅极氧化层的厚度的平均值(Mean) 低于规格下限(LSL)， 超标， 不符合厚度要求。 而且， 批清洗机台因配置问题以及出于产能考 虑， SC1清洗作业时间不方便降低。 对比可知， 采用本发明实施例的降低栅极氧化层损失的 清洗方法， 栅极氧化层的厚度损失得到有效控制， 降低了栅极氧化层的损失。 说明书 3/4 页 5 CN 111403268 A 5 0039 综上所述， 本发明提供了一种降低栅极氧化层损失的清洗方法， 。

20、本发明将栅极氧 化层生长工艺之后的晶圆放入单(Single)晶圆清洗机台； 使用硫酸和双氧水的混合液SPM 对晶圆表面清洗270秒290秒； 使用双氧水和氨水的混合液SCl对晶圆表面清洗50秒70 秒； 通过单晶圆清洗机台， 以及先后进行SPM混合液清洗和SCl混合液清洗， 单片晶圆清洗机 台可灵活设置清洗时间， SCl混合液清洗时间较短减小对栅极氧化层损失， 单晶圆清洗机台 避免批清洗机台对晶圆多次清洗造成栅极氧化层的损耗； 本发明降低了栅极氧化层的损 失， 从而降低栅极氧化层的损失对半导体器件的电性能的影响， 有效控制了半导体器件性 能的稳定性。 同时， SPM混合液较长的清洗时间， 可使。

21、SPM混合液与光阻层充分反应将光阻层 有效去除， 解决了光阻层残留的问题。 0040 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述， 每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处， 各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。 对于实施例公开的方法 而言， 由于与实施例公开的器件相对应， 所以描述的比较简单， 相关之处参见方法部分说明 即可。 0041 上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述， 并非对本发明范围的任何限定， 本发 明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、 修饰， 均属于权利要求书的保护 范围。 说明书 4/4 页 6 CN 111403268 A 6 图1 图2 说明书附图 1/2 页 7 CN 111403268 A 7 图3 说明书附图 2/2 页 8 CN 111403268 A 8 。