專利名稱：淺溝槽的預清洗方法
技術領域：
本發明涉及集成電路制造技術領域，特別涉及一種淺溝槽的預清洗 方法。
背景技術：
集成電路制造技術領域中，形成淺溝槽隔離區的步驟包括在半導體 基底上形成淺溝槽；向所述淺溝槽填充隔離物；平整化填充隔離物后的 所述淺溝槽。其中，向所述淺溝槽填充隔離物的步驟包括清洗已形成 所述淺溝槽的半導體基底；在所述淺溝槽內形成墊氧化層；沉積隔離層， 所述隔離層覆蓋所述墊氧化層并填充所述淺溝槽。通常，將上述清洗過 程稱為預清洗，所述預清洗過程用以在形成所述墊氧化層之前清洗已形 成所述淺溝槽的半導體基底。所述半導體基底通過在半導體襯底表面順 次形成隔離層及鈍化層后獲得。
所述預清洗操作包含清洗在所述淺溝槽形成過程中產生的聚合物以 及清洗在制程間隔時間內形成的表面沾污的操作。此外，形成所述淺溝 槽后，所述淺溝槽將暴露部分所述半導體村底，形成所述墊氧化層之前 的間隔時間將使得暴露的部分所述半導體村底的表面被氧化，所述半導 體襯底表面被氧化形成的氧化物不利于后續形成所述墊氧化層的過程中 對所述墊氧化層的調整。由此，所述預清洗操作還包括在后續形成墊氧 化層之前去除所述氧化物的操作。
2003年6月18日公開的公開號為"CN 1424745"的中國專利申請中提 供了一種用于擴散、氧化工藝的單步預清洗方法，所述方法通過在APM清 洗溶液中添加TMAH (四曱基氫氧化胺)和EDTA (絡合試劑)，而形成新 的清洗溶液，并應用于所述預清洗過程中，以優化所述預清洗過程的清 洗效果。但是，采用上述方法進行所述淺溝槽的預清洗操作時，雖可有 效去除形成所述淺溝槽后產生的聚合物及表面沾污，但卻無法有效去除形成墊氧化層之前由于制程間隔時間存在產生的氧化物。所述氧化物可
繼續應用傳統工藝去除，具體地，可采用稀釋的氫氟酸(HF)清洗溶液 去除，如濃度小于3。/。的HF清洗溶液。
但是，實際生產發現，如圖l所示，在所述預清洗過程后，在所述半 導體基底10部分區域內的所述淺溝槽20中填充有殘留物30。如圖2所示， 由于在形成墊氧化層之前去除氧化物時，清洗溶液會同時去除部分形成 所述淺溝槽20后暴露的隔離層12,由此，所述殘留物30還將填充去除部 分隔離層12后在鈍化層13和半導體襯底11間形成的區域14。所述殘留物 將阻止后續隔離物對所述淺溝槽20的填充，并且可能在后續平整化所述 隔離物的過程中被去除，致使填充有所述殘留物的所述淺溝槽被開通， 繼而在后續制程中沉積通孔內導電材料時，易導致所述導電材料填充已 暴露的所述淺溝槽，進而引發器件有源區之間隔離失效，嚴重時，甚至 引發器件失效。由此，如何改善所述淺溝槽的預清洗方法成為本領域技 術人員亟待解決的問題。
發明內容
本發明4是供了一種淺溝槽的預清洗方法，可減少經歷預清洗過程后 所述淺溝槽內殘留物的產生。
本發明提供的一種淺溝槽的預清洗方法，其特征在于，包括
在半導體基底上形成淺溝槽；
采用清洗溶液清洗已形成所述淺溝槽的半導體基底，所述清洗溶液 的工藝參數滿足所述清洗溶液對清洗生成物的運載要求。
可選地，所述清洗溶液為氬氟酸溶液；可選地，通過降低所述清洗 溶液的濃度使所述清洗溶液的工藝參數滿足所述清洗溶液對清洗生成 物的運載要求；可選地，P爭低濃度后所述清洗溶液的濃度小于0. 3%;可 選地，通過增加所述清洗溶液的流量使所述清洗溶液的工藝參數滿足所 述清洗溶液對清洗生成物的運載要求；可選地，增加流量后所述清洗溶液的流量范圍為25~35L/min;可選地，通過升高所述清洗溶液的溫度 使所述清洗溶液的工藝參數滿足所述清洗溶液對清洗生成物的運載要 求；可選地，升高溫度后所述清洗溶液的溫度范圍為30~50攝氏度； 可選地，通過采用降低所述清洗溶液的濃度、增加所述清洗溶液的流量 或升高所述清洗溶液的溫度中至少兩種方式，使所述清洗溶液的工藝參 數滿足所述清洗溶液對清洗生成物的運載要求。
與現有技術相比，本發明具有以下優點
根據本發明提供的淺溝槽的預清洗方法，通過調整所述清洗溶液的 工藝參數，以增強預清洗過程中溶解于清洗溶液中的清洗生成物的運載 能力，使其滿足所述清洗溶液對清洗生成物的運載要求，可減少所述預 清洗反應的逆反應的發生，繼而減少淺溝槽內殘留物缺陷的產生；
根據本發明提供的淺溝槽的預清洗方法的可選方式，通過降低清洗 溶液的濃度，可減緩預清洗反應的反應速度，增強預清洗過程中溶解于 清洗溶液中清洗生成物的運載能力，使其滿足所述清洗溶液對清洗生成 物的運載要求，可減少所述預清洗反應的逆反應的發生，繼而減少淺溝 槽內殘留物缺陷的產生；
根據本發明提供的淺溝槽的預清洗方法的可選方式，通過增加清洗 溶液的流量，可增強清洗溶液對溶解于其中的清洗生成物的運載能力， 使其滿足所述清洗溶液對清洗生成物的運載要求，使減少預清洗反應的 逆反應的發生成為可能，繼而使減少淺溝槽內殘留物缺陷的產生成為可 能；
根據本發明提供的淺溝槽的預清洗方法的可選方式，通過增加清洗 溶液的溫度，可增強預清洗過程中溶解于清洗溶液中的清洗生成物的溶 解能力，使其滿足所述清洗溶液對清洗生成物的運載要求，使減少所述 預清洗反應的逆反應的發生成為可能，繼而使減少淺溝槽內殘留物缺陷 的產生成為可能。
圖1為說明現有技術中淺溝槽內殘留物缺陷的俯視示意圖； 圖2為說明現有技術中淺溝槽內殘留物缺陷的剖視示意圖； 圖3為說明本發明實施例的淺溝槽預清洗的流程示意圖； 圖4為說明本發明實施例的經歷預清洗后的淺溝槽結構示意圖。
具體實施例方式
盡管下面將參照附圖對本發明進行更詳細的描述，其中表示了本發 明的優選實施例，應當理解本領域技術人員可以修改在此描述的本發明 而仍然實現本發明的有利效果。因此，下列的描述應當被理解為對于本 領域技術人員的廣泛教導，而并不作為對本發明的限制。
為了清楚，不描述實際實施例的全部特征。在下列描述中，不詳細 描述公知的功能和結構，因為它們會使本發明由于不必要的細節而混 亂。應當認為在任何實際實施例的開發中，必須^L出大量實施細節以實 現開發者的特定目標，例如按照有關系統或有關商業的限制，由一個實 施例改變為另一個實施例。另外，應當認為這種開發工作可能是復雜和
規工作。
在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發明。根據下列 說明和權利要求書本發明的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均 采用非常簡化的形式且均使用非精準的比率，僅用以方^f更、明晰地輔助 -沈明本發明實施例的目的。
應用本發明提供的方法，對淺溝槽進行預清洗的步驟包括在半導 體基底上形成淺溝槽；采用清洗溶液清洗已形成所述淺溝槽的半導體基 底，所述清洗溶液的工藝參數滿足所述清洗溶液對清洗生成物的運載要 求。如圖3所示，應用本發明提供的方法，對淺溝槽進行預清洗的具體步
驟包括
步驟301:在半導體基底上形成淺溝槽。
所述半導體基底為已定義器件有源區并需完成淺溝槽隔離的半導體 襯底。所述半導體基底可利用傳統的雙阱工藝獲得，即經由氧化生長、 離子注入及退火等工序形成具有對應nmos和pmos晶體管有源區的半導體 基底。顯然，所述半導體基底表面可具有鈍化層或順次形成的隔離層與 鈍化層。所述鈍化層可利用低壓化學氣相淀積(LPCVD)設備，在高溫(約 750攝氏度)條件下，經由氨氣和二氯硅烷反應生成氮化硅(Si3N4)獲得。 所述鈍化層材料包括但不限于氮化硅、氮氧化硅(SiON )、碳化硅(SiC )、 碳氧化硅(SiCO)或碳氮化硅(SiCN)中的一種或其組合；所述氧化層 可利用熱氧化工藝獲得，所述熱氧化工藝可應用高溫氧化設備或氧化爐 進行。形成所述鈍化層的過程包含沉積、研磨及纟企測等步驟；形成所述 氧化層的過程可包含熱氧化及;f企測步驟，具體可應用任何傳統的工藝， 在此不再贅述。
形成所述淺溝槽的步驟包括在半導體基底上形成圖形化的抗蝕劑 層，所述半導體基底表面具有鈍化層；以所述圖形化的抗蝕劑層為掩膜， 刻蝕所述鈍化層；以刻蝕后的所述鈍化層為硬掩膜，刻蝕部分所述半導 體基底，形成所述淺溝槽。
通常，形成所述淺溝槽后，由抗蝕劑層中分離出來的碳與刻蝕劑(含
氟、氯、溴元素氣體)和刻蝕生成物(如溴化物、氯化物等)結合在一起，
形成難以去除的氟碳聚合物，并覆蓋在圖形側壁及底部。所述聚合物必
須經過化學清洗的方法或其他等離子體清洗的方法予以去除，否則將可
能成為下一步工藝的污染源或造成器件的短路或斷路，繼而影響器件成 品率和可靠性。形成所述淺溝槽后，繼續以所述鈍化層為停止層，填充并平整化所
述淺溝槽；繼而去除所述鈍化層，可形成淺溝槽隔離區。其中，填充所 述淺溝槽的步驟包括清洗已形成所述淺溝槽的半導體基底；在所述淺 溝槽內形成墊氧化層；沉積隔離層，所述隔離層覆蓋所述墊氧化層并填 滿所述淺溝槽。所述墊氧化層用以改善所述'淺溝槽填充隔離物與半導體 基底間的界面特性。所述墊氧化層利用熱氧化工藝獲得。通常，將形成 所述墊氧化層之前進行的所述淺溝槽的清洗過程稱為淺溝槽的預清洗。
所述預清洗操作包含清洗上述聚合物、在制程間隔時間內形成的表面 沾污及氧化物的操作。通常，SPM(硫酸和雙氧水的混合清洗溶液)或SOM (硫酸和臭氧的混合清洗溶液)去除所述聚合物；利用SC1 (氨水和雙氧 水的混合清洗溶液)去除所述表面沾污；利用稀釋的氫氟酸(HF)清洗 溶液去除所述氧化物，如濃度小于3W的HF清洗溶液。
但是，經歷所述預清洗過程后，在部分區域內的淺溝槽中填充有殘 留物，所述殘留物將阻止后續隔離物對所述淺溝槽的填充，甚至可能在 后續平整化所述隔離物的過程中被去除，致使填充有殘留物的所述淺溝 槽被開通，繼而在后續沉積通孔內導電材料時，易導致所述導電材料填 充已暴露的所述淺溝槽，進而引發器件有源區之間隔離失效，嚴重時， 引發器件失效。由此，如何改善所述淺溝槽的預清洗方法成為本領域技 術人員亟待解決的問題。
本發明的發明人對所述殘留物進行檢測后得知，所述殘留物的成分 中僅包含二氧化硅，且所述殘留物無法經過返工工藝而去除。本發明的 發明人由此確定，探求所述殘留物的產生原因成為去除所述殘留物的指 導方向。
本發明的發明人分析后認為，在所述預清洗過程后，所述殘留物是 由于清洗溶液的運載能力不足以及時帶走被去除的氧化物而造成的。具體地，所述預清洗反應包括清洗溶液與形成墊氧化層前淺溝槽
內的氧化物反應生成清洗生成物。涉及的化學反應為可逆反應，即反應 前后的各組成物均處于動態平衡之中。換言之，在形成墊氧化層之前， 利用所述清洗溶液去除淺溝槽內的所述氧化物時，所述氧化物與所述清 洗溶液發生化學反應生成所述清洗生成物，所述清洗生成物隨之溶解于
所述清洗溶液中，繼而隨著所述清洗溶液被帶走；然而，隨著反應的進 行，溶解于所述清洗溶液中的所述清洗生成物的濃度逐漸增加，而所述 清洗生成物在所述清洗溶液中具有一定的溶解度，當所述清洗生成物在 所述清洗溶液中接近飽和或已飽和后，所述氧化物與所述清洗溶液間的 化學反應將更易于向逆反應方向進行，繼而易造成所述氧化物的析出， 析出的所述氧化物未及時地被所述清洗溶液帶走，而導致所述淺溝槽內 填充物的產生。
本發明的發明人分析后認為，通過調整清洗溶液的運載能力，以增 強預清洗過程中溶解于清洗溶液中的清洗生成物的運載能力，使清洗溶 液的運載能力足以及時帶走淺溝槽內已被去除的氧化物，可減少所述預 清洗反應的逆反應的發生，繼而減少淺溝槽內殘留物缺陷的產生。
步驟302:采用清洗溶液清洗已形成所述淺溝槽的半導體基底，所述 清洗溶液的工藝參數滿足所述清洗溶液對清洗生成物的運載要求。
確定所述清洗溶液的工藝參數，以使其滿足所述清洗溶液對清洗生 成物的運載要求的工藝包含改變清洗溶液濃度、流量或改變清洗溶液溫 度等可改變所述清洗溶液對溶解于其中的組分的運載狀態的工藝。
為使被去除的氧化物被及時帶走，以更低濃度的氫氟酸清洗溶液作 為清洗溶液可作為調整所述清洗溶液運載能力調整工藝的實施方式。
作為本發明的第一實施例，形成所述淺溝槽后，以濃度低于O. 3%的 清洗溶液清洗已形成所述淺溝槽的半導體基底。具體地，傳統工藝中，所述清洗溶液通常選用稀釋的氫氟酸清洗溶
液，去離子水與氫氟酸原液的配比為體積比100: 1，本發明的實施例中 可采用去離子水與氫氟酸原液的配比為體積比小于100: l的氫氟酸清洗 溶液作為清洗溶液，如200: 1，或500: 1。所述氫氟酸原液為由供應商 處直接購得的濃度為49%或其他濃度的氫氟酸清洗溶液。
通過降低清洗溶液的濃度，可減緩預清洗反應的反應速度，以使所 述清洗生成物隨之溶解于所述清洗溶液形成的束流之中，繼而隨著所述 清洗溶液被帶走，即，降低清洗溶液的濃度可增強預清洗過程中溶解于 清洗溶液中清洗生成物的運載能力，使其滿足所述清洗溶液對清洗生成 物的運載要求，可減少所述預清洗反應的逆反應的發生，繼而減少淺溝 槽內殘留物缺陷的產生。
此外，改變清洗溶液的流量，以提高所述清洗溶液的運載能力成為 去除所述殘留物的另一指導方向。
作為本發明的第二實施例，本發明的發明人分析后認為，增大所述 清洗溶液的流量，而保持所述清洗溶液的濃度不變、增加或降低，即， 在保證所述清洗溶液供給的條件下，通過增大所述清洗溶液的流量而提 高所述清洗溶液對所述清洗生成物的運載能力，仍可作為調整所述清洗 溶液運載能力調整工藝的實施方式。
具體地，傳統工藝中，所述清洗溶液的流量通常為20 25L/min (升 /分)，本發明的實施例中所述清洗溶液的流量可采用范圍為25 ~ 35L/min。
通過增加清洗溶液的流量，可增強清洗溶液對溶解于其中的清洗生 成物的運載能力，即保證清洗生成物被及時帶走，使其滿足所述清洗溶 液對清洗生成物的運載要求，以使減少預清洗反應的逆反應的發生成為 可能，繼而使減少淺溝槽內殘留物缺陷的產生成為可能。再者，增加清洗溶液溫度，以提高所述清洗溶液對所述反應生成物 的溶解能力成為去除所述殘留物的又一指導方向。
作為本發明的第三實施例，本發明的發明人分析后認為，增加所述 清洗溶液的溫度，而保持所述清洗溶液的濃度不變、增加或降低，即， 在保證所述清洗溶液供給的條件下，通過增加所述清洗溶液的溫度而提 高所述清洗溶液對所述清洗生成物的溶解能力，可作為調整所述清洗溶 液運載能力調整工藝的實施方式。
具體地，傳統工藝中，所述清洗溶液的溫度通常為20 30攝氏度， 本發明的實施例中所述清洗溶液的溫度可采用30 ~ 50攝氏度。
通過增加清洗溶液的溫度，可增強預清洗過程中溶解于清洗溶液中 的清洗生成物的溶解能力，使其滿足所述清洗溶液對清洗生成物的運載 要求，使減少所述預清洗反應的逆反應的發生成為可能，繼而使減少淺 溝槽內殘留物缺陷的產生成為可能。
如圖4所示，應用本發明提供的方法，完成所述預清洗操作后，在所 述淺溝槽內可無殘留物產生。即使在形成墊氧化層之前去除氧化物時， 清洗溶液會同時去除部分形成所述淺溝槽20后暴露的隔離層12，在去除 部分隔離層12后，在鈍化層13和半導體襯底11間形成的區域l4中也可以 不產生殘留物。
需強調的是，未加說明的步驟均可采用傳統的方法獲得，且具體的 工藝參數根據產品要求及工藝條件確定。
盡管通過在此的實施例描述說明了本發明，和盡管已經足夠詳細地 描述了實施例，申請人不希望以任何方式將權利要求書的范圍限制在這 種細節上。對于本領域技術人員來說另外的優勢和改進是顯而易見的。 因此，在較寬范圍的本發明不限于表示和描述的特定細節、表達的設備 和方法和說明性例子。因此，可以偏離這些細節而不脫離申請人總的發 明概念的精神和范圍。
權利要求
1.一種淺溝槽的預清洗方法，其特征在于，包括在半導體基底上形成淺溝槽；采用清洗溶液清洗已形成所述淺溝槽的半導體基底，所述清洗溶液的工藝參數滿足所述清洗溶液對清洗生成物的運載要求。
2. 根據權利要求1所述的淺溝槽的預清洗方法，其特征在于所述 清洗溶液為氬氟酸溶液。
3. 根據權利要求1或2所述的淺溝槽的預清洗方法，其特征在于 通過降低所述清洗溶液的濃度使所述清洗溶液的工藝參數滿足所述清 洗溶液對清洗生成物的運載要求。
4. 根據權利要求3所述的淺溝槽的預清洗方法，其特征在于降低 濃度后所述清洗溶液的濃度小于0. 3%。
5. 根據權利要求1或2所述的淺溝槽的預清洗方法，其特征在于 通過增加所述清洗溶液的流量使所述清洗溶液的工藝參數滿足所述清 洗溶液對清洗生成物的運載要求。
6. 根據權利要求5所述的淺溝槽的預清洗方法，其特征在于增加 流量后所述清洗溶液的流量范圍為25 ~ 35L/min。
7. 根據權利要求1或2所述的淺溝槽的預清洗方法，其特征在于 通過升高所述清洗溶液的溫度使所述清洗溶液的工藝參數滿足所述清 洗溶液對清洗生成物的運載要求。
8. 根據權利要求7所述的淺溝槽的預清洗方法，其特征在于升高 溫度后所述清洗溶液的溫度范圍為30~50攝氏度。
9. 根據權利要求1或2所述的淺溝槽的預清洗方法，其特征在于 通過采用降低所述清洗溶液的濃度、增加所述清洗溶液的流量或升高所 述清洗溶液的溫度中至少兩種方式，使所述清洗溶液的工藝參數滿足所 述清洗溶液對清洗生成物的運載要求。
全文摘要
一種淺溝槽的預清洗方法，包括在半導體基底上形成淺溝槽；采用清洗溶液清洗已形成所述淺溝槽的半導體基底，所述清洗溶液的工藝參數滿足所述清洗溶液對清洗生成物的運載要求。通過調整清洗溶液的運載能力，以增強預清洗過程中溶解于清洗溶液中的清洗生成物的運載能力，使其滿足所述清洗溶液對清洗生成物的運載要求，可減少所述預清洗反應的逆反應的發生，繼而減少淺溝槽內殘留物缺陷的產生。
文檔編號H01L21/306GK101295625SQ200710040259
公開日2008年10月29日 申請日期2007年4月24日 優先權日2007年4月24日
發明者劉煥新 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司