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引言
生長(zhǎng)親水氧化層的硅晶片的預(yù)處理工藝包括使晶片與預(yù)清洗SC-1浴接觸的初始步驟，從而產(chǎn)生高度無顆粒的硅晶片表面。在去離子水沖洗之后，用含水的含有氫氟酸和鹽酸的溶液，用于去除晶片表面的含金屬氧化物。為了生長(zhǎng)親水氧化層，使用SC-2浴(含有過氧化氫和稀釋濃度的金屬擦洗HCl)。在硅晶片表面上生成的親水性李思氧化層使用組合的SC-1 HF/HCL SC-2晶片清洗工藝具有不大于1x10 '的金屬濃度。
基于SC-2的預(yù)處理晶片清洗工藝
這是一種在熱處理之前清洗硅晶片的新的改進(jìn)方法，以便使影響少數(shù)載流子復(fù)合壽命的微粒、有機(jī)物和金屬污染物的存在最小化。鑄錠成晶片，然后研磨、蝕刻和拋光15晶片?；陔娐菲骷圃焐趟璧囊?guī)格，硅晶片也可以經(jīng)受熱處理，例如但不限于氧供體湮滅退火、控制氧沉淀的熱處理、低溫化學(xué)氣相沉積(CVD)氧化、外延沉積和多晶硅沉積。
在這種熱處理過程中，硅晶片通常暴露在至少約25℃的溫度下持續(xù)至少約一秒鐘。硅晶體材料，在那里它們可以降解大塊硅少數(shù)載流子復(fù)合壽命。理想情況下，硅晶片在進(jìn)行熱處理時(shí)應(yīng)該是無金屬的。在許多應(yīng)用中，硅35也是優(yōu)選的要進(jìn)行熱處理的晶片由親水氧化硅層鈍化。不幸的是，與生長(zhǎng)氧化硅親水表面層的常規(guī)工藝相關(guān)的許多限制使得在小于1×10″結(jié)果，在熱處理之前，硅晶片的表面氧化層通常被剝離。不幸的是，在熱處理之前剝離這種氧化層并不是沒有缺點(diǎn)，因?yàn)榫哂惺杷砻鎸拥墓杈菀资艿骄植?金屬)污染。
一個(gè)解決這個(gè)問題的建議，在Pirooz等人的美國(guó)專利。第5，516，730號(hào)的方法是首先將晶片浸入含有HCO和NH，OH的常規(guī)預(yù)清潔SC-1含水清潔溶液中，以除去有機(jī)污染物和顆粒，并形成污染物金屬如鐵、銅、金、鎳、鈷、鋅和鈣的可溶性絡(luò)合物。為了去除絡(luò)合的金屬，將預(yù)清洗的硅晶片的表面置于氫氟酸(HF)水溶液流(其包含鹽酸(HCI)酸以增強(qiáng)金屬去除)中，隨后沖洗HF和去離子水中鹽酸處理的晶片。為了在其表面上生長(zhǎng)親水氧化層，漂洗過的晶片然后與臭氧水接觸。然后將其上已經(jīng)生長(zhǎng)有氧化物層的臭氧化水處理過的晶片加熱到至少約300℃的溫度，持續(xù)至少約1秒鐘。
盡管專利權(quán)人聲稱氧化物生長(zhǎng)的晶片表面上的污染金屬的濃度在退火/加熱步驟開始時(shí)小于1×10-10原子/cm-1，臭氧化水的使用產(chǎn)生了幾個(gè)問題，這些問題與在硅的無金屬表面上形成親水氧化物的目的相矛盾5晶圓。首先，在目前市場(chǎng)上可買到的臭氧發(fā)生設(shè)備中產(chǎn)生臭氧的過程中，污染物金屬可能從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潔程度如何臭氧(這往往是一種極具侵略性的相對(duì)于硅晶片表面的溶液)可以改變晶片的表面。因此，可以預(yù)期硅晶片表面將具有易于捕獲臭氧化水中可能存在的污染金屬的紋理。當(dāng)氧化層開始生長(zhǎng)時(shí)，這些少數(shù)載流子復(fù)合壽命抑制金屬被固定或捕獲在晶片表面，并最終在隨后的熱處理過程中被驅(qū)入體硅材料中。
根據(jù)本發(fā)明，通過避免使用臭氧，而代之以在SC-2浴(過氧化氫溶液，其也包含稀釋濃度的金屬擦洗HCl)中生長(zhǎng)親水性氧化物層，成功地解決了上述金屬凈化問題。在最初的SC-1清洗之后，使用HF/HCl浴浸泡，以便蝕刻掉或清除在SC-1清洗步驟中可能已經(jīng)生長(zhǎng)在晶片表面上的化學(xué)氧化物金屬，從而產(chǎn)生高度疏水和無金屬的硅晶片表面。
SC-2浴中的HCl用于減輕SC-2浴中HCO引起的化學(xué)氧化物生長(zhǎng)過程中的金屬污染。氧化物在其中生長(zhǎng)的SC-2介質(zhì)本身不是金屬污染物的來源。使用本發(fā)明的組合SC-1 HF/HCL SC-2晶片清洗工藝在硅晶片表面上生長(zhǎng)的所得親水性氧化硅層具有不大于1×10-18原子cm*的金屬濃度。測(cè)量表明，在熱處理之后，少數(shù)載流子的擴(kuò)散長(zhǎng)度從500-600微米的范圍增加到800-900微米的范圍，或者P型硅提高了大約50%。
1.一種用于處理經(jīng)受熱處理的硅晶片的方法，所述熱處理可能導(dǎo)致晶片表面上存在的污染金屬被驅(qū)入硅晶片中，并降低體硅少數(shù)載流子復(fù)合壽命，所述方法包括以下步驟:
(a)將所述晶片與預(yù)清潔的SC-1含水清潔溶液接觸，以除去有機(jī)污染物和顆粒，并形成所述污染物金屬的可溶性絡(luò)合物；
(b)將在步驟(a)中處理的硅晶片表面與含有氫氟酸和鹽酸的水溶液接觸，以從晶片表面去除含污染金屬的氧化物，使所述硅晶片的所述表面不含氧化物；和
(c)將步驟(b)中處理的所述硅晶片的氫氟酸和鹽酸處理的無氧化物表面與含有過氧化物和鹽酸的無臭氧SC-2水溶液接觸，以在硅晶片的無氧化物表面上生長(zhǎng)親水氧化物層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括以下步驟:
(d)將步驟(c)中處理的晶片加熱到至少約300℃的溫度，持續(xù)至少約1秒鐘。
3.一種熱處理硅晶片的方法，包括以下步驟:
(a)將硅晶片表面與含有氫氟酸和鹽酸的水溶液接觸，以從晶片表面去除金屬，并使所述晶片表面不含氧化物；
(b)將在步驟(a)中處理的所述硅晶片的經(jīng)氫氟酸和鹽酸處理的無氧化物表面與含有過氧化物和鹽酸的無臭氧水溶液接觸，以在硅晶片的無氧化物表面上生長(zhǎng)親水性氧化物層，硅晶片表面上的鐵、鉻、鈣、鈦、鈷、錳、鋅和釩中每一種的濃度小于1×10-10原子/cm2；和
(c)將步驟(b)中處理過的晶片加熱到至少約300℃的溫度，持續(xù)至少約1秒鐘。