[发明专利]洗涤半导体晶片的方法

说明书

本发明涉及洗涤半导体晶片的方法，具体涉及一种方法，这种方法包括酸浸洗步骤，以便除去晶片上的外来物质和防止残存的外来物质的生长，由此可以减少随后沉积在晶片上的外延层中的缺陷。

半导体晶片是从一个单晶硅锭上切下来的薄片，然后经研磨、浸蚀和抛光，形成光滑的表面。外延层采用常规化学蒸气沉积法沉积在抛光的表面上，使晶片具有要求的电特性。外延层必须具有光滑表面以获得需要的特性。

在抛光操作之后磨料及磨下的硅粘附在晶片表面上。为要除去此磨料和硅残渣，以及可能聚集的金属氧化物(例如氧化铝屑)、离子化合物和有机物质，晶片在抛光步骤之后通常要进行洗涤。在常规洗涤期间，硅晶片用洗涤剂洗涤，例如用超去离子水稀释的过氧化氢氨溶液洗涤。虽然这些洗涤剂洗涤效果很好，可以除去磨料和硅的残渣，但是它们不能除去外来物质例如离解的盐。在洗涤操作之后残留在半导体晶片上的外来物质的粒子在时间过程中趋向于生长。经过一个月或更长的时间，这些粒子可能生长到不能接受的粒度(尺寸)。

虽然在具有小粒子的表面上可以沉积出相当光滑的外延层，但是较大的粒子(例如0.2μm或更大的粒子)在外延层中会引起表面相当的不均匀性。这些不均匀性将会对用这些晶片作的半导体器件的特性产生很坏的影响。另外，半导体使用者也越来越要求晶片具有更光滑的表面和较小的缺陷。因此在化学蒸气沉积之前尽量减少晶片上外来物质粒子的粒度和数目对于大量生产高质量晶片是很重要的，而且，尽量减小粒子的生长可使得晶片在抛光之后可以贮存一段时间，然后再进行化学蒸气沉积，这样提高了处理的普适性。

在本发明的若干目的和特征中可以提出的是：提供一种方法，该方法用于除去半导体晶片上的外来物质，然后再在晶片上沉积外延层；提供一种方法，该方法可以阻止外来物质的生长，从而尽量减小嵌入在外延层中的外来物质的量和粒度；提供一种方法，该方法可以减少外延层中表面缺陷的数目；提供一种方法，该方法提高了处理的普适性。

简言之，本发明的方法包括以下步骤：用洗涤剂洗涤半导体晶片，除去晶片上的外来物质；在酸溶液中酸浸洗已洗涤的半导体晶片，进一步除去外来物质和中和残留的外来物质。因此可以将嵌入外延层中的外来物质的量和粒度减小到最小。

本发明的其它目的和特征部分是显而易见的，部分将在下面说明。

图1(A)是用常规洗涤法和化学蒸气沉积法处理的半导体晶片的示意图，其中图(a)是洗涤之前的晶片；图(b)是刚洗涤后的晶片；图(c)是贮存之后的晶片；图(d)是化学蒸气沉积之后的晶片；

图1(B)是按本发明方法处理的半导体晶片的示意图，其中图(a)是洗涤之前的晶片；图(b)是刚洗涤和酸浸洗之后的晶片；图(c)是贮存之后的晶片；图(d)是化学蒸气沉积之后的晶片；

图2是一个曲线图，示出在各种盐酸酸洗液浓度时在最后的晶片上残留的粒度为0.2μm或更大的粒子的粒子数目。

在几个附图中，用相同的参考编号表示相同的部件。

按照本发明的处理方法，半导体晶片首先用洗涤剂洗涤，该洗涤剂是用超去离子水稀释的过氧化氢氨溶液(即过氧化氢氨混合物或APM)。此步骤除去磨料及硅的碎屑等物质。在洗涤步骤之后，半导体晶片用酸浸洗(酸渍)，以除去和/或中和在洗涤步骤之后留在晶片上的物质。洗涤和酸浸洗步骤所用的方法是，将半导体晶片放在小盒中，然后将小盒分别放在装有洗涤剂和APM的容器中。

晶片在洗涤之后再进行酸浸洗有许多好处。酸浸洗可以中和在洗涤之后留在晶片上的已离化的外来物质，使它不能与洗涤后残留的氨发生反应形成盐。因为盐吸水，所以它们在时间过程中会长大，能够在外延层中形成缺陷，这将在下面进行更详细的说明。另外，酸浸洗可以除去和/或中和在晶片上的碱性物质，所以可以降低物质的化学反应性。因为酸可以溶解过渡金属和碱金属，例如铁、铜、镍、锌、铬、铝、钠、钙和钾，所以酸浸洗可以除去洗涤之后留在晶片上的金属。

可以用各种酸进行酸浸洗。例如，可以应用在生产半导体器件期间所用的无机酸和有机酸。具体是可用乙酸、盐酸、氟氢酸和柠檬酸进行酸浸洗。另外，用于进行酸浸洗的酸的浓度不受到特别限制。可以使用按重量用去离子水稀释10-1600倍的酸溶液，但最好使用按重量稀释50-800倍的酸溶液。