[发明专利]外延生长前深沟槽中的氧化膜刻蚀和清洗工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体集成电路制造领域，尤其涉及一种外延生长前深沟槽中的氧化膜刻蚀和清洗工艺方法。

背景技术

在半导体器件的制作过程中，深沟槽的使用随处可见。在某些器件中，深度达30微米以上的深沟槽也得到应用。在深沟槽的刻蚀过程中，侧面和底部难免会被引入一些损伤，造成后续的外延生长质量受到影响。一般的做法会在生长外延之前，先使用热氧化的方法生长一层牺牲氧化层来修复损伤的硅表面，然后再使用湿法工艺进行氧化膜刻蚀和后续的清洗，最后进行外延生长。由于沟槽的深度太深，造成高宽比比较大，一般的BOE(缓冲氧化膜刻蚀剂)的表面张力比较大，造成湿润能力比较差，所以很难接触到沟槽的底部，导致氧化膜去除不充分，容易造成后续的外延生长失败，导致深沟槽的下面部分无法生成外延层，见图1。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种外延生长前深沟槽中的氧化膜刻蚀和清洗工艺方法，该方法可达到完全去除氧化膜并充分清洗和干燥的目的，使后续的外延生长顺利完成。

为解决上述技术问题，本发明提供一种外延生长前深沟槽中的氧化膜刻蚀和清洗工艺方法，包括如下步骤：

(1)深沟槽刻蚀；

(2)热氧化在深沟槽内形成牺牲氧化膜；

(3)采用稀释氢氟酸或氟化氢蒸汽去除深沟槽里的牺牲氧化膜；

(4)采用SPM、APM和HPM清洗，然后采用异丙醇干燥；

(5)外延生长。

步骤(1)中，所述深沟槽刻蚀，使用干法刻蚀的方法，刻蚀深度＞10微米。

步骤(2)中，所述热氧化形成牺牲氧化膜用于修复深沟槽刻蚀造成的硅表面损伤，该牺牲氧化膜的厚度为100埃到1000埃。

步骤(3)中，如采用稀释氢氟酸来去除深沟槽里的牺牲氧化膜，该稀释氢氟酸的氢氟酸和水的体积比范围为1∶20到1∶1000，处理温度为室温。

步骤(3)中，如采用氟化氢蒸汽来去除深沟槽里的牺牲氧化膜，该氟化氢蒸汽由49％氢氟酸加热到沸点形成。

步骤(4)中，所述SPM是硫酸双氧水混合物，其中H₂SO₄∶H₂O₂的体积比为3∶1到30∶1，采用SPM清洗的温度为100℃到160℃；所述APM是氨水双氧水混合物，其中NH₄OH∶H₂O₂∶DI的体积比为1∶1∶5到1∶6∶60，采用APM清洗的温度从25℃到75℃；所述HPM是盐酸双氧水混合物，其中HCL∶H₂O₂∶DI的体积比为1∶1∶5到1∶4∶20，采用HPM清洗的温度从25℃到75℃。

步骤(4)中，所述采用异丙醇干燥可以采用低温异丙醇干燥，其干燥温度为25℃-50℃，或者可以采用减压加热的异丙醇干燥，其干燥温度为70℃-90℃。

步骤(3)中，如果使用稀释氢氟酸去除牺牲氧化膜，可以与步骤(4)合并成一个步骤完成，即去除牺牲氧化膜和外延前清洗在一个湿法化学清洗设备里完成，依次采用SPM、稀释氢氟酸、APM和HPM清洗，然后采用异丙醇干燥。

和现有技术相比，本发明具有以下有益效果：使用表面张力比较小的DHF(稀释氢氟酸)或者使用Vapor HF(氟化氢蒸汽)来去除深沟槽中的氧化膜，然后加上常规的SPM(硫酸双氧水混合物)，APM(氨水双氧水混合物)和HPM(盐酸双氧水混合物)清洗处理，然后使用IPA(异丙醇)进行干燥，即可达到完全去除氧化膜并充分清洗和干燥的目的，使后续的外延生长顺利完成，见图2。

附图说明

图1是采用现有方法(用BOE去除深沟槽里的氧化膜)造成后续的外延生长失败的示意图；

图2是采用本发明方法充分去除氧化膜、顺利完成外延生长的效果示意图；

图3是本发明方法步骤(1)完成后的示意图；

图4是本发明方法步骤(2)完成后的示意图；

图5是本发明方法步骤(3)和步骤(4)完成后的示意图；

图6是本发明方法步骤(5)完成后的示意图；

图3-图6中，1是氧化膜，2是硅基板，3是牺牲氧化膜，4是氧化膜，5是外延层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。