离子注入后的清洗方法

摘要

一种离子注入后的清洗方法，包括：提供半导体基底；对所述半导体基底执行离子注入操作；利用氧化清洗溶液对经历离子注入操作后的所述半导体基底执行第一清洗操作；配置碱性清洗溶液，所述碱性清洗溶液的pH值大于8；利用所述碱性清洗溶液对所述半导体基底执行第二清洗操作。可在完成清洗操作后减少所述半导体基底的离子注入表面产生凹陷的尺寸。

权利要求

1.一种离子注入后的清洗方法，其特征在于，包括：提供半导体基底；

对所述半导体基底执行离子注入操作；

利用氧化清洗溶液对经历离子注入操作后的所述半导体基底执行第一清洗操作，所述执行第一清洗操作包括顺序利用臭氧的水溶液和盐酸溶液执行第一清洗操作；

配置碱性清洗溶液，所述碱性清洗溶液的PH值大于8；

利用所述碱性清洗溶液对所述半导体基底执行第二清洗操作。

2.根据权利要求1所述的离子注入后的清洗方法，其特征在于：顺序利用臭氧的水溶液和盐酸溶液执行第一清洗操作时，执行第一清洗操作的步骤包括：利用臭氧的水溶液执行氧化预清洗操作；

利用盐酸溶液对经历氧化预清洗操作的半导体基底执行氧化后预清洗操作；

对经历氧化后预清洗的所述半导体基底执行测试操作；

若测试合格，则确定所述半导体基底满足清洗要求；

若测试不合格，则执行所述半导体基底的氧化预清洗、氧化后预清洗及测试的操作，直至确定所述半导体基底满足清洗要求。

3.根据权利要求1所述的离子注入后的清洗方法，其特征在于：顺序利用臭氧的水溶液和盐酸溶液执行第一清洗操作时，执行第一清洗操作的步骤包括：利用臭氧的水溶液对所述半导体基底执行氧化预清洗操作；

确定所述氧化预清洗操作的执行次数n，n为自然数；

对经历氧化预清洗后的所述半导体基底执行氧化后预清洗操作；

对经历氧化后预清洗的所述半导体基底交替执行n-1次所述半导体基底的氧化预清洗及氧化后预清洗操作。

4.根据权利要求1所述的离子注入后的清洗方法，其特征在于：所述碱性清洗溶液为氨水和双氧水的混合溶液。

5.根据权利要求1所述的离子注入后的清洗方法，其特征在于：所述第二清洗操作的持续时间为200～300秒。

6.根据权利要求1所述的离子注入后的清洗方法，其特征在于：所述第二清洗操作选用的温度为20～30摄氏度。

说明书

离子注入后的清洗方法

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种离子注入后的清洗方法。

背景技术

[0002] 离子注入是将改变导电率的掺杂材料引入半导体衬底的标准技术。在离子注入系统中，所需要的掺杂材料在离子源中被离子化，离子被加速成具有规定能量的离子束后被引向半导体衬底的表面，离子束中的高能离子得以渗入半导体材料并且被镶嵌到半导体材料的晶格之中。

[0003] 实践中，执行多晶硅掺杂以及形成轻掺杂区及源/漏区的操作中包含对半导体基底执行离子注入操作。所述轻掺杂区包含轻掺杂漏注入(Lightly Doped Drain，LDD)区及袋式(Pocket)离子注入区，所述轻掺杂区用于定义MOS器件的源漏扩展区。LDD杂质位于栅极下方半导体基底内紧贴沟道区边缘，Pocket杂质位于半导体基底内LDD区下方紧贴沟道区边缘，均为源漏区提供杂质浓度梯度。

[0004] 在执行离子注入操作后，通常需顺序对所述半导体基底执行清洗操作，以去除所述离子注入操作对所述半导体基底造成的污染。涉及的清洗方法包括：2006年10月4日公开的公开号为“CN 1842896A”的中国专利申请中提供的一种轻掺杂离子注入后的清洗方法，即利用SPM及SC1溶液顺序或同时清洗轻掺杂离子注入后的所述半导体基底。

[0005] 如图1所示，实践中，执行所述清洗操作的步骤包括，步骤101：提供半导体基底；步骤102：利用SPM(硫酸和双氧水的混合溶液)对所述半导体基底执行第一清洗操作，所述第一清洗操作持续5分钟；步骤103：利用SPM对所述半导体基底执行第二清洗操作，所述第二清洗操作持续5分钟；步骤104：确定SC1的极限使用次数N；步骤105：当SC1的使用次数小于N时，利用SC1(氨水和双氧水的混合溶液)对所述半导体基底执行第三清洗操作，所述第三清洗操作持续9分钟；当SC1的使用次数大于N时，更新SC1，并利用更新后的SC1对所述半导体基底执行第三清洗操作，所述第三清洗操作持续9分钟。

[0006] 然而，实际生产发现，如图2所示，完成所述清洗操作后，在所述半导体基底的离子注入表面通常会形成5～10埃的凹陷(recess)30(图2中以经历轻掺杂离子注入过程的半导体基底作为示例，所述半导体基底10通过在半导体衬底上定义器件有源区并完成浅沟槽隔离、继而形成栅极20后获得)，随着器件临界尺寸的降低，尤其在临界尺寸降至65nm以下时，上述凹陷的存在将导致漏电流的增加和器件电学性能的降低。如何减少完成清洗操作后在所述半导体基底的离子注入表面产生凹陷的尺寸成为本领域技术人员亟待解决的问题。优化清洗方法成为解决上述技术问题的指导方向。

发明内容

[0007] 本发明提供了一种离子注入后的清洗方法，可在完成清洗操作后减少所述半导体基底的离子注入表面产生凹陷的尺寸。

[0008] 本发明提供的一种离子注入后的清洗方法，包括：

[0009] 提供半导体基底；

[0010] 对所述半导体基底执行离子注入操作；

[0011] 利用氧化清洗溶液对经历离子注入操作后的所述半导体基底执行第一清洗操作；

[0012] 配置碱性清洗溶液，所述碱性清洗溶液的PH值大于8；

[0013] 利用所述碱性清洗溶液对所述半导体基底执行第二清洗操作。

[0014] 可选地，利用所述氧化清洗溶液执行第一清洗操作包括利用硫酸和臭氧的混合溶液执行第一清洗操作；可选地，利用所述氧化清洗溶液执行第一清洗操作包括利用硫酸和双氧水的混合溶液执行第一清洗操作；可选地，利用所述氧化清洗溶液执行第一清洗操作包括顺序利用臭氧的水溶液和盐酸溶液执行第一清洗操作。

[0015] 可选地，顺序利用臭氧的水溶液和盐酸溶液执行第一清洗操作时，执行第一清洗操作的步骤包括：

[0016] 利用臭氧的水溶液执行氧化预清洗操作；

[0017] 利用盐酸溶液对经历氧化预清洗操作的半导体基底执行氧化后预清洗操作；

[0018] 对经历氧化后预清洗的所述半导体基底执行测试操作；

[0019] 若测试合格，则确定所述半导体基底满足清洗要求；

[0020] 若测试不合格，则执行所述半导体基底的氧化预清洗、氧化后预清洗及测试的操作，直至确定所述半导体基底满足清洗要求。

[0021] 可选地，顺序利用臭氧的水溶液和盐酸溶液执行第一清洗操作时，执行第一清洗操作的步骤包括：

[0022] 利用臭氧的水溶液对所述半导体基底执行氧化预清洗操作；

[0023] 确定所述氧化预清洗操作的执行次数n，n为自然数；

[0024] 对经历氧化预清洗后的所述半导体基底执行氧化后预清洗操作；

[0025] 对经历氧化后预清洗的所述半导体基底交替执行n-1次所述半导体基底的氧化预清洗及氧化后预清洗操作。

[0026] 可选地，所述碱性清洗溶液为氨水和双氧水的混合溶液；可选地，所述第二清洗操作的持续时间为200～300秒；可选地，所述第二清洗操作选用的温度为20～30摄氏度；可选地，执行所述第二清洗操作的设备为DNS FC3000或FSI ZETA。

[0027] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：

[0028] 本发明提供的离子注入后的清洗方法，通过选用单独配置的清洗溶液，可减少残留在所述碱性清洗溶液中的清洗副产物的含量，优化微粒污染的清洗效果，继而，减少利用所述碱性清洗溶液执行第二清洗操作时的持续时间，进而，减少洁净的半导体基底表面被侵蚀的侵蚀量，可使减少所述半导体基底表面凹陷的产生成为可能。

附图说明

[0029] 图1为说明现有技术中离子注入后的清洗过程的流程示意图；

[0030] 图2为说明现有技术中经历离子注入后清洗过程的所述半导体基底的结构示意图；

[0031] 图3为说明本发明实施例的离子注入后的清洗过程的流程示意图。

具体实施方式

[0032] 尽管下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应当理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列的描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛教导，而并不作为对本发明的限制。

[0033] 为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于具有本发明优势的本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

[0034] 在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下列说明和权利要求书本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

[0035] 如图3所示，应用本发明提供的方法，清洗离子注入后的半导体基底的步骤包括：提供半导体基底；对所述半导体基底执行离子注入操作；利用氧化清洗溶液对经历离子注入操作后的所述半导体基底执行第一清洗操作；配置碱性清洗溶液，所述碱性清洗溶液的PH值大于8；利用所述碱性清洗溶液对所述半导体基底执行第二清洗操作。

[0036] 应用本发明提供的方法，清洗离子注入后的半导体基底的具体步骤包括：

[0037] 步骤301：提供半导体基底。

[0038] 对于轻掺杂离子注入操作，所述半导体基底通过在半导体衬底(substrate)上定义器件有源区并完成浅沟槽隔离、继而形成栅极后获得。

[0039] 对于源/漏区离子注入操作，所述半导体基底通过在半导体衬底上定义器件有源区并完成浅沟槽隔离、继而形成栅极及环绕所述栅极的侧墙后获得。

[0040] 对于多晶硅掺杂操作，所述半导体基底通过在半导体衬底上定义器件有源区并完成浅沟槽隔离、继而形成多晶硅层后获得。

[0041] 所述半导体衬底包含但不限于包括半导体元素的硅材料，例如单晶、多晶或非晶结构的硅或硅锗(SiGe)，也可以是绝缘体上硅(SOI)。所述半导体衬底还可包含氧化层，所述氧化层材料包含二氧化硅(SiO2)、掺杂铪(Hf)的二氧化硅或二氧化铪(HfO2)。

[0042] 所述轻掺杂区以及所述源区和漏区通过对所述半导体基底内确定区域执行掺杂操作后形成，所述掺杂操作利用离子注入工艺进行。

[0043] 所述栅极可包含掺杂多晶硅、由多晶硅与金属硅化物形成的叠层组合物或者金属。

[0044] 所述侧墙包含二氧化硅、或者二氧化硅与氮氧化硅及/或氮化硅形成的叠层组合物、或者二氧化硅、氮氧化硅及/或氮化硅、二氧化硅形成的叠层组合物，或者二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、氮氧化硅与二氧化硅形成的叠层组合物以及二氧化硅与氮氧化硅及/或氮化硅间隔相接的叠层组合物中的一种。

[0045] 步骤302：对所述半导体基底执行离子注入操作。

[0046] 涉及的掺杂粒子包含硼(B)、氟化亚硼(BF2)、砷(As)、磷(P)或其它可掺杂材料中的一种。

[0047] 步骤303：利用氧化清洗溶液对经历离子注入操作后的所述半导体基底执行第一清洗操作。

[0048] 所述第一清洗操作用以去除经历离子注入操作后在所述半导体基底表面形成的聚合物。

[0049] 利用所述氧化清洗溶液执行第一清洗操作包括利用SOM(硫酸和臭氧的混合溶液)或SPM(硫酸和双氧水的混合溶液)分别执行第一清洗操作；或者，顺序利用臭氧(O3)的水溶液和盐酸溶液执行第一清洗操作。

[0050] 所述第一清洗操作可持续200～500秒；所述第一清洗操作选用的温度范围可为120～130摄氏度。

[0051] 顺序利用臭氧的水溶液和盐酸溶液执行第一清洗操作时，执行第一清洗操作的步骤可包括：利用臭氧的水溶液执行氧化预清洗操作；利用盐酸溶液对经历氧化预清洗操作的半导体基底执行氧化后预清洗操作；对经历氧化后预清洗的所述半导体基底执行测试操作；若测试合格，则确定所述半导体基底满足清洗要求；若测试不合格，则执行所述半导体基底的氧化预清洗、氧化后预清洗及测试的操作，直至确定所述半导体基底满足清洗要求。

[0052] 此外，顺序利用臭氧的水溶液和盐酸溶液执行第一清洗操作时，执行第一清洗操作的步骤还可包括：利用臭氧的水溶液对所述半导体基底执行氧化预清洗操作；确定所述氧化预清洗操作的执行次数n，n为自然数；对经历氧化预清洗后的所述半导体基底执行氧化后预清洗操作；对经历氧化后预清洗的所述半导体基底交替执行n-1次所述半导体基底的氧化预清洗及氧化后预清洗操作。

[0053] 利用臭氧的水溶液对所述半导体基底执行氧化预清洗操作时，所述臭氧的水溶液的浓度可为15～50ppm。

[0054] 本发明的发明人认为，应用盐酸溶液完成所述预清洗操作时，选用的盐酸溶液的浓度小于0.5％。

[0055] 所述预清洗操作持续的时间根据生产条件及产品要求确定，作为示例，所述预清洗操作持续的时间可为10～100秒。

[0056] 步骤304：配置碱性清洗溶液，所述碱性清洗溶液的PH值大于8。

[0057] 所述碱性清洗溶液用以去除经历离子注入操作后在所述半导体基底表面残留的微粒污染。所述碱性清洗溶液的PH值大于8，利于增强所述微粒污染的去除效果。

[0058] 实践中，所述碱性清洗溶液可选用SC1清洗溶液(氨水和双氧水的混合溶液)。在对所述半导体基底执行第一清洗操作后，配置所述碱性清洗溶液，用以利用配置的所述碱性清洗溶液执行后续第二清洗操作；即，执行后续第二清洗操作时选用的碱性清洗溶液的使用次数仅为一次。

[0059] 本发明的发明人认为，传统工艺中，出于成本控制的需要，清洗溶液的使用次数通常大于一次，导致已被去除的微粒污染形成的副产物仍残留在所述清洗溶液中，残留在所述清洗溶液中的副产物将降低所述清洗溶液对微粒污染的去除效果，致使通常需采用延长清洗时间的方法增强所述微粒污染的清洗效果，但是，过长的清洗操作持续时间易导致洁净的半导体基底表面被侵蚀，继而，所述侵蚀延续至所述半导体基底微粒污染的下方，进而，致使在所述半导体基底表面形成凹陷。

[0060] 本发明的发明人经历分析与实践后提出，随着器件临界尺寸的缩小，清洗操作的成本在器件制造总成本中占据的比例有所减小，降低清洗溶液的使用次数，甚至，选用单独配置的清洗溶液，可减少残留在所述清洗溶液中的清洗副产物的含量，优化所述微粒污染的清洗效果，继而，减少利用所述碱性清洗溶液执行第二清洗操作时的持续时间，进而，减少洁净的半导体基底表面被侵蚀的侵蚀量，以使减少所述半导体基底表面凹陷的产生成为可能。

[0061] 步骤305：利用所述碱性清洗溶液对所述半导体基底执行第二清洗操作。

[0062] 所述第二清洗操作可持续200～300秒；所述第二清洗操作选用的温度范围可为20～30摄氏度。执行所述第二清洗操作的设备可为DNS FC3000或FSI ZETA。

[0063] 需强调的是，未加说明的步骤均可采用传统的方法获得，且具体的工艺参数根据产品要求及工艺条件确定。

[0064] 尽管通过在此的实施例描述说明了本发明，和尽管已经足够详细地描述了实施例，申请人不希望以任何方式将权利要求书的范围限制在这种细节上。对于本领域技术人员来说另外的优势和改进是显而易见的。因此，在较宽范围的本发明不限于表示和描述的特定细节、表达的设备和方法和说明性例子。因此，可以偏离这些细节而不脱离申请人总的发明概念的精神和范围。