生长亲水氧化层的硅晶片的预处理工艺包括使晶片与预清洗SC-1浴接触的初始步骤，从而产生高度无颗粒的硅晶片表面。在去离子水冲洗之后，用含水的含有氢氟酸和盐酸的溶液，用于去除晶片表面的含金属氧化物。为了生长亲水氧化层，使用SC-2浴(含有过氧化氢和稀释浓度的金属擦洗HCl)。在硅晶片表面上生成的亲水性李思氧化层使用组合的SC-1 HF/HCL SC-2晶片清洗工艺具有不大于1x10 '的金属浓度。
基于SC-2的预处理晶片清洗工艺
发明领域
本发明一般涉及半导体的制造，尤其涉及一种在热处理之前清洗硅晶片的新的改进方法，以便使影响少数载流子复合寿命的微粒、有机物和金属污染物的存在最小化。
铸锭成晶片，然后研磨、蚀刻和抛光15晶片。基于电路器件制造商所需的规格，硅晶片也可以经受热处理，例如但不限于氧供体湮灭退火、控制氧沉淀的热处理、低温化学气相沉积(CVD)氧化、外延沉积和多晶硅沉积。
在这种热处理过程中，硅晶片通常暴露在至少约25℃的温度下
持续至少约一秒钟。下面的
这些条件，可能存在于晶片表面上的(污染物)金属，例如但不限于镍、铜、铁、铬、钙、钛、钴，
锰、锌和钒，可以打入30
硅晶体材料，在那里它们可以降解大块硅
少数载流子复合寿命。理想情况下，硅晶片在进行热处理时应该是无金属的。
在许多应用中，硅35也是优选的要进行热处理的晶片由亲水氧化硅层钝化。不幸的是，与生长氧化硅亲水表面层的常规工艺相关的许多限制使得在小于1×10″结果，在热处理之前，硅晶片的表面氧化层通常被剥离。不幸的是，在热处理之前剥离这种氧化层并不是没有缺点，因为具有疏水表面层的硅晶片容易受到局部(金属)污染。
一个解决这个问题的建议，在Pirooz等人的美国专利。第5，516，730号的方法是首先将晶片浸入含有HCO和NH，OH的常规预清洁SC-1含水清洁溶液中，以除去有机污染物和颗粒，并形成污染物金属如铁、铜、金、镍、钴、锌和钙的可溶性络合物。为了去除络合的金属，将预清洗的硅晶片的表面置于氢氟酸(HF)水溶液流(其包含盐酸(HCI)酸以增强金属去除)中，随后冲洗HF和去离子水中盐酸处理的晶片。为了在其表面上生长亲水氧化层，漂洗过的晶片然后与臭氧水接触。然后将其上已经生长有氧化物层的臭氧化水处理过的晶片加热到至少约300℃的温度，持续至少约1秒钟。
尽管专利权人声称氧化物生长的晶片表面上的污染金属的浓度在退火/加热步骤开始时小于1×10-10原子/cm-1，臭氧化水的使用产生了几个问题，这些问题与在硅的无金属表面上形成亲水氧化物的目的相矛盾5晶圆。首先，在目前市场上可买到的臭氧发生设备中产生臭氧的过程中，污染物金属可能从硬件中浸出到臭氧化的水中。因此，不管在HF之后硅晶片表面的清洁程度如何臭氧(这往往是一种极具侵略性的相对于硅晶片表面的溶液)可以改变晶片的表面。因此，可以预期硅晶片表面将具有易于捕获臭氧化水中可能存在的污染金属的纹理。当氧化层开始生长时，这些少数载流子复合寿命抑制金属被固定或捕获在晶片表面，并最终在随后的热处理过程中被驱入体硅材料中。
根据本发明，通过避免使用臭氧，而代之以在SC-2浴(过氧化氢溶液，其也包含稀释浓度的金属擦洗HCl)中生长亲水性氧化物层，成功地解决了上述金属净化问题。在最初的SC-1清洗之后，使用HF/HCl浴浸泡，以便蚀刻掉或清除在SC-1清洗步骤中可能已经生长在晶片表面上的化学氧化物金属，从而产生高度疏水和无金属的硅晶片表面。
SC-2浴中的HCl用于减轻SC-2浴中HCO引起的化学氧化物生长过程中的金属污染。氧化物在其中生长的SC-2介质本身不是金属污染物的来源。使用本发明的组合SC-1 HF/HCL SC-2晶片清洗工艺在硅晶片表面上生长的所得亲水性氧化硅层具有不大于1×10-18原子cm*的金属浓度。测量表明，在热处理之后，少数载流子的扩散长度从500-600微米的范围增加到800-900微米的范围，或者P型硅提高了大约50%。
1.一种用于处理经受热处理的硅晶片的方法，所述热处理可能导致晶片表面上存在的污染金属被驱入硅晶片中，并降低体硅少数载流子复合寿命，所述方法包括以下步骤:
(a)将所述晶片与预清洁的SC-1含水清洁溶液接触，以除去有机污染物和颗粒，并形成所述污染物金属的可溶性络合物；
(b)将在步骤(a)中处理的硅晶片表面与含有氢氟酸和盐酸的水溶液接触，以从晶片表面去除含污染金属的氧化物，使所述硅晶片的所述表面不含氧化物；和
(c)将步骤(b)中处理的所述硅晶片的氢氟酸和盐酸处理的无氧化物表面与含有过氧化物和盐酸的无臭氧SC-2水溶液接触，以在硅晶片的无氧化物表面上生长亲水氧化物层。
2.根据权利要求1的方法，还包括以下步骤:
(d)将步骤(c)中处理的晶片加热到至少约300℃的温度，持续至少约1秒钟。
3.一种热处理硅晶片的方法，包括以下步骤:
(a)将硅晶片表面与含有氢氟酸和盐酸的水溶液接触，以从晶片表面去除金属，并使所述晶片表面不含氧化物；
(b)将在步骤(a)中处理的所述硅晶片的经氢氟酸和盐酸处理的无氧化物表面与含有过氧化物和盐酸的无臭氧水溶液接触，以在硅晶片的无氧化物表面上生长亲水性氧化物层，硅晶片表面上的铁、铬、钙、钛、钴、锰、锌和钒中每一种的浓度小于1×10-10原子/cm2；和
(c)将步骤(b)中处理过的晶片加热到至少约300℃的温度，持续至少约1秒钟。
