專利名稱：超級結犧牲氧化層的去除方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種氧化層的去除方法，特別是涉及一種超級結犧牲氧化層的去除方法。
背景技術：
超級結器件在制造過程中，在形成深溝槽后，以及在所述深溝槽中填充外延層(EPI)之前，需要在溝槽的底部表面和側壁表面上形成犧牲氧化層對所述深溝槽的側壁上的缺陷進行修復，犧牲氧化層也同時會形成于所述深溝槽外部的硅片表面上。現有技術中在所述犧牲氧化層的厚度為500埃左右，一般采用濕法刻蝕工藝將所述犧牲氧化層完全去除?，F有超級結犧牲氧化層的去除方法是在硅片上形成超級結的深溝槽并形成犧牲氧化層之后，直接采用稀氫氟酸(Dilute Hydrofluoric Acid,DHF)對形成于所述娃片上的所述犧牲氧化層進行刻蝕處理并完全去除所述犧牲氧化層?，F有方法中對DHF的濃度和時間的參數要求較嚴格。DHF的濃度只能選用低濃度，現有方法中的DHF的濃度一般選用200: 1，所述DHF的濃度比值為去離子水和49%的氫氟酸的體積比。當選用高濃度的DHF如濃度為3: I時，擊穿電壓隨機失效(Break downvoltage random fail)比較嚴重,并最終會導致30% 40%的良率損失。而選用低濃度的DHF時，要完全去除所述犧牲氧化層，需要耗費較長的時間，對應500埃的犧牲氧化層，DHF濃度為200: I時，所需的工藝時間為50分鐘左右。這會嚴重影響到生產效率，降低生產線的生產能力。如圖1所示，是現有第一種方法刻蝕犧牲氧化層后的硅片切片后的SEM圖。現有第一種方法采用氧化物蝕刻緩沖液(Buffered Oxide Etch,B0E)作為所述犧牲氧化層的刻蝕液。其中BOE為HF、NH4F和表面活性劑的混合液體，也屬于HF系列的。對于深溝槽中的氧化層的去除而言，BOE系列比DHF更難，其中按照BOE的各混合液體的配比，BOE系列包括LAL800、LAL130和LAL30等不同濃度的混合液?，F有第一種方法中的BOE為LAL130，去除之前犧牲氧化層的厚度為500埃，刻蝕時間為4分15秒，從圖1可以看出，在所述深溝槽的側壁上還殘余犧牲氧化層I。在圖1中所示的深溝槽中填充EPI后，形成的填充結構如圖2所示，在所述深溝槽底部形成的EPI層2并不完全為單晶結構，使的填充EPI的效果大打折扣。所以采用BOE來刻蝕深溝槽中的氧化層是不太理想的。如圖3所示，是現有第二種方法刻蝕犧牲氧化層后的硅片切片后的SEM圖；現有第二種方法采用DHF作為所述犧牲氧化層的刻蝕液，且采用DHF的濃度為200: 1，刻蝕時間為50分。從圖3可以看出，在所述深溝槽的側壁上的所述犧牲氧化層都被完全去除。在圖3中所示的深溝槽中填充EPI后，形成的填充結構如圖4所示，在所述深溝槽形成了單晶結構良好的EPI層。由上可知，現有方法中為了保證超級結產品的良率，不能采用BOE和高濃度的DHF,必須采用低濃度的DHF來去除所述犧牲氧化層，而為了保證能夠將所述犧牲氧化層完全去除，又必須使用較長的刻蝕時間，這大大降低了生產效率。因此有必要降低刻蝕時間。如圖5所示，為DHF和BOE在硅片表面和二氧化硅表面的接觸角的對比圖。其中，DHF包括三種濃度分別為3: 1、12: I和200: 1，在圖5的橫坐標中分別用3: I HF、12: I HF和200: I HF表示；BOE包括了三種，分別為LAL800、LL130和LAL30?？梢钥闯?，各種BOE在二氧化硅上的浸潤的接觸角都大于各種DHF在二氧化硅上的浸潤的接觸角；各種DHF在二氧化硅上的浸潤的接觸角沒有差別，所以，各種不同濃度的DHF在二氧化硅上的浸潤性是處于同一水準的。既然低濃度的DHF能夠完全去除深溝槽中的犧牲氧化層，理論上高濃度的DHF也能夠達到完全去除深溝槽中的犧牲氧化層的功效。但是，當選用高濃度的DHF對犧牲氧化層進行刻蝕時，切片結果顯示只有深溝槽頂部6微米以內的側壁上的犧牲氧化層會被去除，深溝槽底部的側壁上的犧牲氧化層不能被去除，最終會使形成的超級結出現隨機擊穿，使良率損失。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種超級結犧牲氧化層的去除方法，能降低工藝時間、提聞生廣效率，同時能降低超級結的擊穿電壓隨機失效率、提聞廣品的良率。為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種超級結犧牲氧化層的去除方法，在硅片上形成超級結的深溝槽之后，在所述硅片上形成犧牲氧化層，所述犧牲氧化層形成的位置包括所述深溝槽的底部表面和側壁表面、以及所述深溝槽外部的所述硅片表面上。采用如下步驟去除所述犧牲氧化層:步驟一、用去離子水(DIW)對形成有所述犧牲氧化層的硅片進行預處理。步驟二、預處理之后，采用稀氫氟酸對形成于所述硅片上的所述犧牲氧化層進行刻蝕處理并完全去除所述犧牲氧化層。進一步的改進是，步驟一中所述預處理的時間大于I分鐘。進一步的改進是，步驟二中用去離子水進行所述預處理的水洗方式為溢流方式(over flow, OF)、或為快速排空方式(quick drain and rinse, QDR)。進一步的改進是，步驟二中所述稀氫氟酸的濃度范圍為200:1 3: 1，所述稀氫氟酸的濃度比值為去離子水和49%的氫氟酸的體積比。進一步的改進是，所述深溝槽的深度為39微米以內。進一步的改進是，在步驟一之前還包括用硫酸雙氧水混合試劑(SPM)對所述硅片進行處理的步驟，去除所述硅片表面的有機物。進一步的改進是，在步驟二之后還包括用一號標準清洗試劑(SCl)和二號標準清洗試劑(SC2)依次對所述硅片進行處理的步驟，用所述一號標準清洗試劑去除所述硅片表面的顆粒、用所述二號標準清洗試劑去除所述硅片表面的金屬離子。對于深溝槽而言，只有DHF藥液進入深溝槽底部并與底部的犧牲氧化層充分反應才能到達犧牲氧化層的功效，按照現有方法，要縮短作業(yè)時間而使用高濃度DHF藥液的話，很難保證在短時間內DHF藥液在深溝槽中與犧牲氧化層完全浸潤并與其徹底反應，故會出現犧牲氧化層的殘留。本發(fā)明方法通過增加一個水的預處理的步驟，用水先對深溝槽浸潤，而后DHF能直接置換深溝槽中的水并與深溝槽中的犧牲氧化層快速徹底的反應，從而能夠采用高濃度的DHF將深溝槽中的犧牲氧化層完全去除，最后能降低工藝時間、提高生產效率，同時能降低超級結的擊穿電壓隨機失效率、提高產品的良率。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明:圖1是現有第一種方法刻蝕犧牲氧化層后的硅片切片后的SEM圖；圖2是圖1所示的深溝槽中填充外延層后的硅片切片后的SEM圖；圖3是現有第二種方法刻蝕犧牲氧化層后的硅片切片后的SEM圖；圖4是圖3所示的深溝槽中填充外延層后的硅片切片后的SEM圖；圖5是DHF和BOE在硅片表面和二氧化硅表面的接觸角的對比圖；圖6是現有第三種方法刻蝕犧牲氧化層后的硅片中心位置的切片后的SEM圖；圖7是現有第三種方法刻蝕犧牲氧化層后的硅片邊緣位置的切片后的SEM圖；圖8是本發(fā)明實施例第一種方法的流程圖；圖9A是本發(fā)明實施例第一種方法刻蝕犧牲氧化層后的硅片中心位置的切片后的SEM 圖；圖9B是本發(fā)明實施例第一種方法刻蝕犧牲氧化層后的硅片邊緣位置的切片后的SEM 圖。
具體實施例方式如圖8所示，是本發(fā)明實施例第一種方法的流程圖；如圖9A和圖9B所示，分別為是本發(fā)明實施例第一種方法刻蝕犧牲氧化層后的硅片中心位置和硅片邊緣位置的切片后的SEM圖。為了驗證本發(fā)明實施例方法中的水的預處理能力，本發(fā)明實施例第一種方法用比較難反應的BOE系列中LL130代替DHF。本發(fā)明實施例第一種方法為在硅片上形成超級結的深溝槽之后，在所述硅片上形成厚度為500埃的犧牲氧化層，所述犧牲氧化層形成的位置包括所述深溝槽的底部表面和側壁表面、以及所述深溝槽外部的所述硅片表面上。采用如下步驟去除所述犧牲氧化層:步驟一、用去離子水對形成有所述犧牲氧化層的硅片進行預處理。預處理的時間大于60秒。步驟二、預處理之后，采用BOE系列的LAL130對形成于所述硅片上的所述犧牲氧化層進行刻蝕處理并完全去除所述犧牲氧化層?？涛g處理的時間為4分鐘。從圖9A和圖9B中可以看出，在所述硅片的中心位置和邊緣位置處，所述深溝槽中的所述犧牲氧化層都完全去除。作為對比，如圖6和圖7所示，分別為現有第三種方法刻蝕犧牲氧化層后的硅片中心位置和硅片邊緣位置的切片后的SEM圖?，F有第三種方法和本發(fā)明實施例第一種方法相t匕，形成于深溝槽中的犧牲氧化層為150埃，不包括本發(fā)明實施例第一種方法的步驟一的水的預處理，刻蝕時采用的藥液也為BOE系列的LAL130，刻蝕時間也為4分鐘。從圖6和圖7中可以看出，在所述硅片的中心位置和邊緣位置處，只有所述深溝槽頂部的側壁上的所述犧牲氧化層被去除，所述深溝槽低部的側壁上的所述犧牲氧化層3A和3B未被完全去除。
本發(fā)明實施例第一種方法和現有第三種方法的對比可知，水的預處理步驟確實能夠使深溝槽中的犧牲氧化層完全去除。其原因是，用水先對深溝槽浸潤，而后的刻蝕藥液能直接置換深溝槽中的水并與深溝槽中的犧牲氧化層快速徹底的反應。由于BOE的接觸角要大于DHF的接觸角，故用DHF去除深溝槽中的犧牲氧化層的效果會更佳，本發(fā)明實施例第一種方法的BOE藥液完全可以用不同濃度的DHF替換。當用高濃度的DHF替換時，本發(fā)明實施例方法能夠實現在較短的時間內將所述深溝槽中的所述犧牲氧化層完全去除，故能夠降低最后形成的超級結產品的擊穿電壓隨機失效率。為了去除有機物，顆粒以及金屬離子影響，可以在本發(fā)明實施例第一種方法的步驟一的預處理之前，加入用硫酸雙氧水混合試劑(SPM)對所述硅片進行處理的步驟，去除所述硅片表面的有機物。并在步驟二之后，采用一號標準清洗試劑(SCl)和二號標準清洗試劑(SC2)依次對所述硅片進行處理的步驟，用所述一號標準清洗試劑去除所述硅片表面的顆粒、用所述二號標準清洗試劑去除所述硅片表面的金屬離子。表一
權利要求
1.一種超級結犧牲氧化層的去除方法，在硅片上形成超級結的深溝槽之后，在所述硅片上形成犧牲氧化層，所述犧牲氧化層形成的位置包括所述深溝槽的底部表面和側壁表面、以及所述深溝槽外部的所述硅片表面上；其特征在于，采用如下步驟去除所述犧牲氧化層: 步驟一、用去離子水對形成有所述犧牲氧化層的硅片進行預處理； 步驟二、預處理之后，采用稀氫氟酸對形成于所述硅片上的所述犧牲氧化層進行刻蝕處理并完全去除所述犧牲氧化層。
2.如權利要求1所述超級結犧牲氧化層的去除方法，其特征在于:步驟一中所述預處理的時間大于I分鐘。
3.如權利要求1所述超級結犧牲氧化層的去除方法，其特征在于:步驟一中用去離子水進行所述預處理的水洗方式為溢流方式、或為快速排空方式。
4.如權利要求1所述超級結犧牲氧化層的去除方法，其特征在于:步驟二中所述稀氫氟酸的濃度范圍為200:1 3: 1，所述稀氫氟酸的濃度比值為去離子水和49%的氫氟酸的體積比。
5.如權利要求1所述超級結犧牲氧化層的去除方法，其特征在于:所述深溝槽的深度為39微米以內。
6.如權利要求1所述超級結犧牲氧化層的去除方法，其特征在于:在步驟一之前還包括用硫酸雙氧水混合試劑對所述硅片進行處理的步驟，去除所述硅片表面的有機物。
7.如權利要求1所述超級結犧牲氧化層的去除方法，其特征在于:在步驟二之后還包括用一號標準清洗試劑和二號標準清洗試劑依次對所述硅片進行清洗處理的步驟，用所述一號標準清洗試劑去除所述硅片表面的顆粒、用所述二號標準清洗試劑去除所述硅片表面的金屬離子。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超級結犧牲氧化層的去除方法，采用如下步驟去除犧牲氧化層用DIW對硅片進行預處理；采用DHF去除犧牲氧化層。本發(fā)明通過在DHF刻蝕超級結的深溝槽中的犧牲氧化層前，對硅片用水進行預處理，水能對深溝槽浸潤，而后DHF能直接置換深溝槽中的水并與深溝槽中的犧牲氧化層快速徹底的反應，從而能夠采用高濃度的DHF將深溝槽中的犧牲氧化層完全去除，最后能降低工藝時間、提高生產效率，同時能降低超級結的擊穿電壓隨機失效率、提高產品的良率。
文檔編號H01L21/311GK103117220SQ20111036317
公開日2013年5月22日 申請日期2011年11月16日 優(yōu)先權日2011年11月16日
發(fā)明者梁?；? 陳東強, 宗慧, 姚嫦媧 申請人:上海華虹Nec電子有限公司