[发明专利]半导体基片的HF处理中水印的减少

说明书

技术领域

在微电子学、微机械学、集成光学和集成电子学领域存在下述需求，即，在通过外延制备覆盖层之前，需要制备诸如硅和硅-锗等半导体基片的清洁表面。

在外延之前的清洁程序中，在处理过程中氢氟酸的使用是已知的，称作“HF-last(氢氟酸最后处理)”。氢氟酸从诸如硅和硅-锗等基片上除去表面氧化物，使表面处于疏水状态。相反，硅层和硅-锗层的一些清洁方法中的步骤涉及诸如过氧化氢或臭氧等氧化剂的应用并增加表面氧化物的量，由此形成更加亲水的表面。

本发明提出一种改进的使用氢氟酸的清洁方法，这样就可以改善外延之前的表面质量，特别是可以最小化称作“水印(watermark)”的缺陷的出现。所述“水印”由一系列表面缺陷(其源于溶液-表面溶解和/或(再)沉淀)所构成，所述表面缺陷按照以被清洁的半导体晶片表面的中心(或此几何中心附近的点)为起点(即使不直接可见)的直线排列。此类型的图案因冲洗和干燥步骤中所采用的晶片旋转程序而产生，涉及相对于晶片几何中心处或附近的旋转轴的回转，导致条纹图案。

另外，本领域中还存在下述需求，即，需要提供在“单晶片”处理中有效的清洁化学作用，因为观察到“单晶片”处理导致了特殊的水印形成问题。在半导体晶片的处理中，对“单晶片”设备与“湿法工作台(wetbench)”设备进行了区分。在“单晶片”设备(如SEZ公司的SEZ304)中，通过在单个基片上涂布化学溶液，可一次蚀刻水平存在的单个基片。相反，在“湿法工作台”设备(如PRETECH装置)中，将一批基片(例如25或50个基片)浸入化学蚀刻液浴中。与“湿法工作台”设备相比，“单晶片”设备在原则上可提供许多优点，例如对各晶片涂布新的溶液和可获得晶片表面改善的均匀性、晶片之间更好的同一性。

背景技术

虽然不限于半导体技术的具体领域，但是本发明特别涉及利用Smart技术制造sSOI型(绝缘体上应变硅)结构从而获得所需异质结构。实施Smart技术的实例例如在以下文献中有所描述：US 5 374 564或A.J.Auberton-Hervé等的文章“Why can Smart-Cut Change the Future ofMicroelectronics？”(Int.Journal of High Speed Electronics and Systems，第10卷，第1期，2000，第131～146页)。

该技术涉及以下步骤：

a)使用氢离子或氦离子等轻离子轰击供体基片(例如硅)的一面，以在基片中注入足够量的这些离子，注入区通过形成微腔或薄片(platelet)而产生弱化区，

b)将供体基片的此面与受体基片结合，和

c)供体基片在注入区附近的分裂/断裂使得该基片的位于接受离子注入的表面与通过注入而在一定深度生成的弱化区之间的部分能够转移至受体基片。由此可以获得绝缘体上硅(SOI)结构。

在Smart技术的典型应用中，这可首先涉及供体基片的制备，所述供体基片包含其上制备有SiGe(硅-锗)缓冲层并且该缓冲层顶部制备有SiGe松弛层的硅支持基片。缓冲层在与支持基片的界面处具有非常低的锗水平，并且在另一界面处，锗水平接近或等于松弛层中的锗水平。

在松弛SiGe层上，可以利用外延来形成应变硅层。应变硅(其中，硅在Si-Ge表面上生长并且受迫具有相对于纯硅而言更宽间隙的原子)显示出更高的电荷载流子迁移率和因此而提高的晶体管运行速度。

在Smart技术中，将包含上述三个层的层组装体(sSI/SiGe/Si)用作供体基片。然后将其结合于适当的受体基片，并且在最终晶片的制备中除去供体基片的最初的硅层和SiGe层，所述最终晶片包含在受体基片上的应变硅。

在此系统中，松弛层中锗的浓度可根据应变硅层中所需的应变程度而改变。

在应变硅层通过外延而生长之前，通常采用通过HF-last程序对SiGe表面的清洁。HF-last程序除去氧化物，并使表面呈疏水性。应用HF-last之前，通常进行松弛SiGe层的抛光。应变硅层一般非常薄，具有级别的厚度。因此，重要的是能够尽可能地控制该层的质量。于制备最终的sSOI基片的过程中除去SiGe松弛层之后，通过外延而生长的应变硅与最初的SiGe之间的接触面将再次暴露，如果存在缺陷，这些缺陷也将暴露在最终的sSOI产品中。

还应注意的是，sSOI表面在此可以是转移至受体基片上之后进一步外延(“再外延”)的对象，但是其不足以消除最初的表面缺陷所带来的后果。