在集成电路的制造过程中,硅片的清洗对器件的良率、寿命及可靠性具有决定性作用。据统计,在集成电路的生产过程中,超过50%的产品报废是由于微污染物引起的。特别是随着电子器件的小型化和高集成度的发展,对硅表面洁净度提出了更高的要求。在先进的CMOS工艺中,栅氧是整个工艺的心脏,对CMOS器件的可靠性有着决定性的作用,栅氧化工艺对硅表面有着更高的要求。栅氧化工艺一般分为两个步骤,首先通过栅氧清洗工艺去掉表面的自然氧化层、微量金属和表面杂质,提供一个洁净的表面;然后进入炉管氧化得到一个高质量的氧化层。在湿法栅氧清洗工艺中,化学品直接与硅表面接触,表面的洁净度和对硅表面的损害程度将直接影响产品的性能。在传统的以HF或BOE、SPM、SC1、HCl相结合的栅氧清洗中,本课题通过引入O₃开展了新的栅氧清洗工艺研究,并结合CMOS产品性能要求,进行了工艺优化。本文通过分析栅氧化层失效的基本机制和原理,找出了导致栅氧失效的根本原因,确定了从改善栅氧化层质量入手的研究方向。针对栅氧清洗的局限性,本课题提出了将O₃引入到新的栅氧清洗工艺中,利用O₃降低有机物和重金属的含量,可防止金属离子和表面颗粒的再吸附,并能有效预防水痕和自然氧化层的产生,从而大大提高栅氧清洗的表面预处理能力,改善栅氧化层的质量。在研究过程中,根据大量的实验数据分析,确定了O₃最佳浓度值及最佳供应时间等稳定的O₃工艺条件;依据氧化层厚度与与化学品及表面特性的关系,确定了得到最佳氧化层厚度的制备工艺;分析了SC1对硅表面粗糙度影的响,优化了SC1工艺,降低了SC1处理对O₃氧化的二氧化硅厚度的影响厚;通过O₃对微金属离子和有机物及杂质颗粒去除能力的研究,进一步降低硅表面的金属污染物和缺陷的数量,从而有效减少栅氧化层针孔缺陷形成的几率;通过对O₃相关特性研究,找出优化方案,提高了O₃氧化层的均匀性。研究结果表明,在栅氧清洗工艺中引入O₃,可以提高表面预处理能力,改善栅氧质量,对提高器件的良率和可靠性起到了较明显的作用。