[发明专利]一种去除单晶硅片金属沾污的方法及除污设备

说明书

本发明公开了一种去除单晶硅片金属沾污的方法及除污设备，具体涉及半导体单晶硅片衬底制造领域，包括热处理炉，所述热处理炉的一端外部固定安装有控制器，所述热处理炉的内部固定设有炉体载舟，所述炉体载舟的上方活动设有石英载舟，所述石英载舟的上方活动装载有硅片，所述热处理炉的表面固定安装有加热板，所述热处理炉远离控制器的一端连通有集成调节阀，所述集成调节阀的一端连通设有真空泵、第一溶液蒸发器、第二溶液蒸发器和尾气收集机构，所述第一溶液蒸发器的一端连通设有氧气罐。本发明操作简便，效果显著，灵活性强，能够有效去除半导体单晶硅片衬底表面吸附金属及体内沉淀金属。

技术领域

本发明涉及半导体单晶硅片衬底制造领域，更具体地说，本发明涉及一种去除单晶硅片金属沾污的方法及除污设备。

背景技术

硅片在生产过程中不可避免地与金属污染源(金属设备或化学药剂)接触，导致硅片表面吸附金属离子而引起沾污，在高温下硅片表面吸附金属会通过扩散的方式进入硅片内部，在后续制程中造成集成电路失效，严重影响器件的质量和成品率。硅片沾污金属包括Na、Mg、Al、K、Ca、Ti、Cr、Fe、Ni、Co、Cu、Zn等。特别是Cu和Ni作为一种快扩散金属，在高温下会以较大的扩散速率进入硅片内部形成沉淀金属。硅片表面金属沾污可以通过电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)进行快速检测，而扩散至硅片体内的沉淀金属则很难短期内测得，但在长时间放置下会观察到“雾状”缺陷。

为了保持硅片表面的清洁，降低金属等杂质沾污对器件性能和成品率的不利影响，目前硅片加工和半导体器件制备行业通常利用纯度极高的化学溶液以及去离子水，对硅片表面、生产设备等进行冲洗以防止硅片的沾污。常用的清洗方法主要有RCA清洗法、超声清洗、兆声清洗等。主要是通过HCl或NH₄OH对金属的溶解和络合作用形成可溶的碱或金属盐达到去除效果。但是这些清洗方法只能清洗掉表面吸附金属，对于扩散至体硅内部的沉淀金属没有去除效果。

专利CN109872941A提供一种硅片的处理方法，以解决现有技术中硅片内金属杂质较多的问题，该技术通过对所述硅片进行氧化处理形成氧化膜，利用氧化膜吸附金属离子，再通过酸性腐蚀溶液腐蚀氧化膜达到金属离子的去除的效果。但是根据相关研究(学位论文，过渡族金属Fe和Cu在硅片中的行为研究)表明金属沾污会在不同的扩散温度及扩散时间下有不同的扩散规律，在改变温度后扩散至表面的金属又可能再一次扩散至硅片体内，因此造成对金属清洗不彻底。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种去除单晶硅片金属沾污的方法及除污设备，现有技术相比，本发明的清洗方法不仅可以去除硅片表面金属沾污还能更加有效的去除扩散至硅片体内的金属沾污。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种去除单晶硅片金属沾污的除污设备，包括热处理炉，所述热处理炉的一端外部固定安装有控制器，所述热处理炉的内部固定设有炉体载舟，所述炉体载舟的上方活动设有石英载舟，所述石英载舟的上方活动安装有硅片，所述热处理炉的表面固定安装有加热板，所述热处理炉远离控制器的一端连通有集成调节阀，所述集成调节阀的一端连通设有真空泵、第一溶液蒸发器、第二溶液蒸发器和尾气收集机构，所述第一溶液蒸发器的一端连通设有氧气罐，所述第二溶液蒸发器的一端连通设有氮气罐，所述集成调节阀与第一溶液蒸发器之间、集成调节阀与第二溶液蒸发器之间、集成调节阀与尾气收集机构之间、第一溶液蒸发器与氧气罐之间及第二溶液蒸发器与氮气罐之间均安装有气体流量计，所述加热板的外周套设有保温层，所述硅片的外周设有本征氧化层和高温氧化膜，且高温氧化膜位于本征氧化层的外周，所述高温氧化膜的内部活动设有外吸附金属，所述硅片的内部活动设有内沉淀金属。

一种去除单晶硅片金属沾污除污设备的除污方法，具体操作步骤如下：

S1、将待处理的硅片装载至石英载舟上后，放置在热处理炉的炉体载舟上；