[发明专利]晶圆清洗方法及半导体器件的制造方法

权利要求书

1.一种晶圆清洗方法，其特征在于，包括：

采用清洗液清洗晶圆表面，所述晶圆表面形成有二氧化硅膜，清洗后的所述晶圆表面覆盖有所述清洗液的液膜，在所述清洗液的pH大于2.45且小于或等于10时，所述二氧化硅膜表面的硅醇基被去质子化，使得清洗后的所述晶圆表面带负电荷，所述液膜带正电荷；以及，

采用干燥气体吹扫所述晶圆表面，以从所述晶圆表面的中心至边缘去除所述液膜，所述干燥气体中包含有正离子和负离子，以中和所述晶圆表面的负电荷；

其中，产生所述干燥气体的步骤包括：

将第一输入气体和第二输入气体通入一静电中和器中，对所述第一输入气体进行电晕处理，以产生正离子和负离子，并将所述正离子和所述负离子与所述第二输入气体混合后形成所述干燥气体输出；所述第一输入气体包含氢气，或者，所述第一输入气体包含氢气和惰性气体；所述第二输入气体包含惰性气体。

2.如权利要求1所述的晶圆清洗方法，其特征在于，在采用所述清洗液清洗所述晶圆表面的过程中，所述二氧化硅膜表面具有如下动态平衡反应式：

所述负电荷的电荷密度为：

其中，是法拉第常数，是固-液界面上分子的总位密度，和分别是反应式(1)和反应式(2)的反应平衡常数，固-液界面上的氢离子浓度。

3.如权利要求2所述的晶圆清洗方法，其特征在于，固-液界面上的浓度的计算公式为：

其中，为zeta电位，为气体常数，为所述清洗液的温度，为液相氢离子浓度，与所述清洗液的pH的关系为。

4.如权利要求1所述的晶圆清洗方法，其特征在于，从所述晶圆表面的中心至边缘去除所述液膜后形成脱水区；在采用所述干燥气体吹扫所述晶圆表面的过程中，所述晶圆表面的负电荷的电荷密度随着所述脱水区半径变化的公式为：

其中，，和为常数，为靠近所述脱水区的液膜的电荷密度，为真空介电常数，为玻尔兹曼常数，为所述清洗液的温度，为单位电荷量。

5.如权利要求1所述的晶圆清洗方法，其特征在于，所述静电中和器包括放电腔以及与所述放电腔连通的混合腔，所述混合腔的未与所述放电腔连接的一端对准所述晶圆表面，以向所述晶圆表面输出所述干燥气体。

6.如权利要求5所述的晶圆清洗方法，其特征在于，所述放电腔的侧壁上设置有用于通入所述第一输入气体的第一入口；所述放电腔中设置有针型电极，所述针型电极的一端连接电源，所述针型电极的另一端靠近所述第一入口，以对所述第一输入气体进行电晕处理。

7.如权利要求6所述的晶圆清洗方法，其特征在于，所述放电腔中还设置有偏压屏，设置于所述针型电极和所述混合腔之间，所述正离子和所述负离子在所述针型电极和所述偏压屏产生的相对电场的作用下移动至所述混合腔中。

8.如权利要求5所述的晶圆清洗方法，其特征在于，所述混合腔包括外管以及同心设置于所述外管中的分隔内管，所述外管的侧壁上设置有用于通入所述第二输入气体的第二入口，所述分隔内管的长度小于所述外管，且所述分隔内管的内径大于或等于所述放电腔的内径。

9.如权利要求6所述的晶圆清洗方法，其特征在于，所述混合腔中设置有用于监测所述正离子和所述负离子的离子浓度的电流感应器，所述电流感应器与所述电源形成反馈回路。

10.如权利要求1所述的晶圆清洗方法，其特征在于，中和所述晶圆表面的负电荷，以将所述晶圆表面的电势从初始电势降低至电势所需的时间为：

其中，和分别为所述晶圆表面被去除所述液膜区域的面积以及输出所述干燥气体的管口面积，为真空介电常数，为离子迁移率，为离子密度。