CN113506733A - 降低硅片金属杂质的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及半导体集成电路制造技术领域，具体涉及一种降低硅片金属杂质的方法。所述方法在进行器件制造工艺之前进行，所述降低硅片金属杂质的方法包括以下步骤：提供硅片本体；通过热退火工艺使得所述硅片本体的表层被氧化形成氧化层，所述氧化层和剩余硅片本体形成分界层，所述硅片本体中的金属杂质向所述分界层富集；去除包括所述分界层在内的所述氧化层，降低剩余硅片本体中包含的金属杂质，能够在硅片进行金属元素测试之前，降低硅片金属杂质。
Description
技术领域
本申请涉及半导体集成电路制造技术领域，具体涉及一种降低硅片金属杂质的方法。
背景技术
硅片是半导体制造业的基础材料，由于硅表面的金属污染有可能导致器件功能失效或可靠性变差，因此在半导体集成电路制造过程中，防止机台本身硅片的金属污染极为重要。
相关技术通常通过ICPMS(元素分析仪器)对硅片表面进行金属元素测试，测试结果将作为硅片制造过程中必不可少的监控手段，也是提升器件性能的重要方法与指标。
但是，由于硅片本身含有金属杂质，例如快速热处理等半导体制造工艺，不仅会使得机台氛围中的金属离子向硅片表面扩散，还会使得硅片中的金属杂质向硅片表层富集。从而使得测试结果中既包含机台实际带来金属污染，又包含硅片的金属杂质，影响机台实际带来金属污染的准确判断。
因此提供何种工艺，能够在在硅片进行金属元素测试之前，降低硅片金属杂质，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请提供了一种降低硅片金属杂质的方法，能够在硅片进行金属元素测试之前，降低硅片金属杂质。
为了解决背景技术中所述的一种降低硅片金属杂质的方法，所述方法在进行器件制造工艺之前进行，所述降低硅片金属杂质的方法包括以下步骤：
提供硅片本体；
通过热退火工艺使得所述硅片本体的表层被氧化形成氧化层，所述氧化层和剩余硅片本体形成分界层，所述硅片本体中的金属杂质向所述分界层富集；
去除包括所述分界层在内的所述氧化层，降低剩余硅片本体中包含的金属杂质。
可选地，所述去除包括所述分界层在内的所述氧化层，降低剩余硅片本体中包含的金属杂质的步骤，包括：
通过湿法刻蚀工艺，去除包括所述分界层在内的所述氧化层，降低剩余硅片本体中包含的金属杂质。
可选地，所述通过热退火工艺使得所述硅片本体的表层被氧化形成氧化层，所述氧化层和所述硅片本体形成分界层，所述硅片中的金属杂质向所述分界层富集的步骤，包括：
在温度为800摄氏度至1150摄氏度，退火时间为20秒至100秒，进行快速热退火工艺，使得所述硅片本体的表层被氧化形成氧化层，所述氧化层和所述硅片本体形成分界层，所述硅片中的金属杂质向所述分界层富集。
可选地，所述通过热退火工艺使得所述硅片本体的表层被氧化形成氧化层，所述氧化层和所述硅片本体形成分界层，所述硅片中的金属杂质向所述分界层富集的步骤，包括：
通过ISSG退火工艺，使得所述硅片本体的表层被氧化形成氧化层，所述氧化层和所述硅片本体形成分界层，所述硅片中的金属杂质向所述分界层富集。
可选地，所述ISSG退火工艺的退火环境包括：
温度800摄氏度至1150摄氏度，压力为常压或3Torr至20Torr之间的任意值。
可选地，所述ISSG退火工艺进行的退火时间为20秒至100秒。
可选地，所述通过热退火工艺使得所述硅片本体的表层被氧化形成氧化层，所述氧化层和所述硅片本体形成分界层，所述硅片中的金属杂质向所述分界层富集的步骤中，所述氧化层的厚度为25埃至200埃。
本申请技术方案，至少包括如下优点：通过先进行热退火工艺使得所述硅片本体的表层被氧化形成氧化层，所述氧化层和剩余硅片本体形成分界层，所述硅片本体中的金属杂质向所述分界层富集，再去除包括所述分界层在内的所述氧化层，降低剩余硅片本体中包含的金属杂质，使得使用经过上述步骤进行预先处理后的硅片本体，进行后续例如快速热处理等半导体制造工艺，能够降低该硅片本体中金属杂质富集于硅片表层，提高后续机台实际带来金属污染判断的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本申请一实施例提供的降低硅片金属杂质的方法流程图；
图2a示出了本实施例提供的硅片本体的剖视结构示意图；
图2b示出了步骤S12完成后的硅片本体剖视结构示意图；
图2c示出了步骤S13完成后的硅片本体剖视结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
图1示出了本申请一实施例提供的降低硅片金属杂质的方法流程图，从图1中可以看出，该降低硅片金属杂质的方法包括依次实施的以下步骤：
步骤S11：提供硅片本体。
参照图2a，其示出了本实施例提供的硅片本体的剖视结构示意图，由于硅片暴露在空气中会被空气中的氧气氧化，从而图2a中可以看出，该硅片本体110的表面形成较薄的氧化膜120，且该硅片本体110中包含有金属杂质130。
步骤S12：通过热退火工艺使得所述硅片本体的表层被氧化形成氧化层，所述氧化层和剩余硅片本体形成分界层，所述硅片本体中的金属杂质向所述分界层富集。
可选地，图1所示实施例中步骤S12所形成的氧化层厚度可以为25埃至200埃。
参照图2b，其示出了步骤S12完成后的硅片本体剖视结构示意图，从图2b中可以看出，硅片本体110的表层被氧化形成氧化层140，可以理解的是该氧化层140的材质为二氧化硅。被氧化后剩余的硅片本体110与该氧化层140之间形成分界层150，该分界层150中富集有金属杂质130。富集于该分界层150中的金属杂质130是由于热退火过程的进行，从硅片本体110中向该分界层150中扩散富集。
硅片本体110中大部分的金属杂质130在热退火的过程移动至分界层150中，从而使得退火后的剩余硅片本体110中的金属杂质130的含量较小。
步骤S13：去除包括所述分界层在内的所述氧化层，降低剩余硅片本体中包含的金属杂质。
参照图2c，其示出了步骤S13完成后的硅片本体剖视结构示意图，从图2c中可以看出，在该氧化层140去除后，富集有较多金属杂质130的分界层150也被去除，使得剩余硅片本体110中的金属杂质130含量减小，从而实现降低硅片本体110中的金属杂质130的效果。
使用经过上述步骤进行预先处理后的硅片本体，进行后续例如快速热处理等半导体制造工艺，能够降低该硅片本体中金属杂质富集于硅片表层，提高后续机台实际带来金属污染判断的准确性。
对于图1所示实施例中的步骤S12：通过热退火工艺使得所述硅片本体的表层被氧化形成氧化层，所述氧化层和剩余硅片本体形成分界层，所述硅片本体中的金属杂质向所述分界层富集。其可以在温度为800摄氏度至1150摄氏度，退火时间为20秒至100秒，进行快速热退火工艺，使得所述硅片本体的表层被氧化形成氧化层，所述氧化层和所述硅片本体形成分界层，所述硅片中的金属杂质向所述分界层富集。
对于步骤S12，其还可以通过ISSG(In-Situ Steam Generat，原位蒸汽生成)退火工艺，使得所述硅片本体的表层被氧化形成氧化层，所述氧化层和所述硅片本体形成分界层，所述硅片中的金属杂质向所述分界层富集。其中，该ISSG退火工艺的环境参数包括：温度800摄氏度至1150摄氏度，压力为常压或3Torr至20Torr之间的任意值，退火时间20秒至100秒。在压力为常压时，ISSG退火工艺的气氛环境中仅有氧气一种气体；在压力为3Torr至20Torr之间的任意值时，ISSG退火工艺的气氛环境中增加0.5％～50％的氢气，以增加反应速率、提高氧化层的长膜效率，同时使得界面悬挂键更牢固，能够捕捉更多的金属离子。
对于图1所示实施例中的步骤S13：去除包括所述分界层在内的所述氧化层，降低剩余硅片本体中包含的金属杂质，可以通过湿法刻蚀工艺，去除包括所述分界层在内的所述氧化层，降低剩余硅片本体中包含的金属杂质。其中该湿法刻蚀工艺中采用的刻蚀液包括氢氟酸，可以先通过氢氟酸去除包括所述分界层在内的所述氧化层。
本实施例通过先进行热退火工艺使得所述硅片本体的表层被氧化形成氧化层，所述氧化层和剩余硅片本体形成分界层，所述硅片本体中的金属杂质向所述分界层富集，再去除包括所述分界层在内的所述氧化层，降低剩余硅片本体中包含的金属杂质，使得使用经过上述步骤进行预先处理后的硅片本体，进行后续例如快速热处理等半导体制造工艺，能够降低该硅片本体中金属杂质富集于硅片表层，提高后续机台实际带来金属污染判断的准确性。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请创造的保护范围之中。
Claims (7)
1.一种降低硅片金属杂质的方法，其特征在于，所述方法在进行器件制造工艺之前进行，所述降低硅片金属杂质的方法包括以下步骤：
提供硅片本体；
通过热退火工艺使得所述硅片本体的表层被氧化形成氧化层，所述氧化层和剩余硅片本体形成分界层，所述硅片本体中的金属杂质向所述分界层富集；
去除包括所述分界层在内的所述氧化层，降低剩余硅片本体中包含的金属杂质。
2.如权利要求1所述的降低硅片金属杂质的方法，其特征在于，所述去除包括所述分界层在内的所述氧化层，降低剩余硅片本体中包含的金属杂质的步骤，包括：
通过湿法刻蚀工艺，去除包括所述分界层在内的所述氧化层，降低剩余硅片本体中包含的金属杂质。
3.如权利要求1所述的降低硅片金属杂质的方法，其特征在于，所述通过热退火工艺使得所述硅片本体的表层被氧化形成氧化层，所述氧化层和所述硅片本体形成分界层，所述硅片中的金属杂质向所述分界层富集的步骤，包括：
在温度为800摄氏度至1150摄氏度，退火时间为20秒至100秒，进行快速热退火工艺，使得所述硅片本体的表层被氧化形成氧化层，所述氧化层和所述硅片本体形成分界层，所述硅片中的金属杂质向所述分界层富集。
4.如权利要求1所述的降低硅片金属杂质的方法，其特征在于，所述通过热退火工艺使得所述硅片本体的表层被氧化形成氧化层，所述氧化层和所述硅片本体形成分界层，所述硅片中的金属杂质向所述分界层富集的步骤，包括：
通过ISSG退火工艺，使得所述硅片本体的表层被氧化形成氧化层，所述氧化层和所述硅片本体形成分界层，所述硅片中的金属杂质向所述分界层富集。
5.如权利要求1所述的降低硅片金属杂质的方法，其特征在于，所述ISSG退火工艺的退火环境包括：
温度800摄氏度至1150摄氏度，压力为常压或3Torr至20Torr之间的任意值。
6.如权利要求5所述的降低硅片金属杂质的方法，其特征在于，所述ISSG退火工艺进行的退火时间为20秒至100秒。
7.如权利要求1所述的降低硅片金属杂质的方法，其特征在于，所述通过热退火工艺使得所述硅片本体的表层被氧化形成氧化层，所述氧化层和所述硅片本体形成分界层，所述硅片中的金属杂质向所述分界层富集的步骤中，所述氧化层的厚度为25埃至200埃。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20211015 |