[發(fā)明專利]去除硅襯底材料拋光后表面金屬雜質(zhì)的清洗方法無效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201010231561.4 | 申請(qǐng)日： | 2010-07-21 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN101892510A | 公開（公告）日： | 2010-11-24 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 劉玉嶺;檀柏梅;高寶紅;邊娜 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 河北工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | C25F1/00 | 分類號(hào)： | C25F1/00 |
| 代理公司： | 天津市三利專利商標(biāo)代理有限公司 12107 | 代理人： | 劉英蘭 |
| 地址： | 300130*** | 國省代碼： | 天津;12 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 去除 襯底 材料 拋光 表面 金屬 雜質(zhì) 清洗 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及硅襯底材料拋光后表面金屬離子清洗方法，尤其是涉及一種去除硅襯底材料拋光后表面金屬雜質(zhì)的清洗方法。
背景技術(shù)
目前，拋光后的各種污染物中，金屬雜質(zhì)的污染難以控制且不易去除，實(shí)踐表明，極微量的金屬雜質(zhì)會(huì)對(duì)半導(dǎo)體材料的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生決定性的影響。金屬雜質(zhì)如果遠(yuǎn)離器件的位置，對(duì)器件性能是無害的；如果金屬雜質(zhì)位于器件中PN結(jié)區(qū)的位置，將使芯片失效。若是在高溫或電場(chǎng)下，它們能夠向半導(dǎo)體的本體內(nèi)擴(kuò)散或在表面擴(kuò)大分布，導(dǎo)致器件性能下降。隨著設(shè)計(jì)線寬逐漸減小，納米級(jí)的雜質(zhì)或缺陷都會(huì)對(duì)集成電路的性能產(chǎn)生重大影響，尤其是重金屬快擴(kuò)散雜質(zhì)的控制等變得日益困難。在一個(gè)納米級(jí)的集成電路中，微量的金屬污染就可導(dǎo)致整個(gè)集成電路的失效。作為表面處理技術(shù)之一的拋光后金屬雜質(zhì)去除方法尤其重要。在硅襯底批量拋光生產(chǎn)后，晶片表面能量高、表面張力大、沾污金屬離子嚴(yán)重等現(xiàn)象，非常容易造成后續(xù)加工中成本的提高及器件成品率的降低。
隨著工藝的不斷完善和光刻精度的不斷提高，對(duì)硅襯底表面金屬雜質(zhì)的要求將越來越苛刻，大約每十年減少一個(gè)數(shù)量級(jí)。所以在現(xiàn)代超大規(guī)模集成電路的制備工藝中，要想得到高性能、高可靠的器件，必須要把硅片表面的金屬污染降低到有害值以下。
目前濕法化學(xué)清洗技術(shù)仍是半導(dǎo)體IC工業(yè)主要的硅片清洗技術(shù)，大都是以RCA清洗方法為基礎(chǔ)的；其中對(duì)去除金屬雜質(zhì)比較有效的清洗液是DHF（氫氟酸/過氧化氫/去離子水）和HPM（鹽酸/過氧化氫/去離子水）。這種辦法雖然可以在一定程度上提高硅片的表面潔凈度，但是清洗的效率較低，仍然不能達(dá)到理想的效果，而且揮發(fā)性的酸濃度不穩(wěn)定且對(duì)環(huán)境有害。為了解決殘存微量金屬污染的問題，采用較多的是加入螯合劑，使其和金屬離子形成可溶于水的穩(wěn)定螯合物而得以去除；最常用的螯合劑是乙二胺四乙酸（EDTA），但EDTA不穩(wěn)定且難溶于水，多采用其二鈉鹽，帶有鈉離子，而鈉離子的存在對(duì)硅片質(zhì)量又會(huì)造成危害。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足之處，為了解決公知硅襯底材料拋光后晶片表面能量高、表面張力大、沾污金屬離子嚴(yán)重等問題，提供一種簡(jiǎn)便易行、無污染的去除硅襯底材料拋光后表面金屬雜質(zhì)的清洗方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明所采用的實(shí)施方式如下：
一種去除硅襯底材料拋光后表面金屬雜質(zhì)的清洗方法，其特征在于具體實(shí)施步驟如下：
（1）按常規(guī)對(duì)拋光后硅晶片用去離子水沖洗，去除晶片表面殘留的拋光液；
（2）將晶片放入含有FA/OII型螯合劑1-5wt%的電化學(xué)方法制備的具有氧化性的水溶液中浸泡，浸泡溫度為室溫，浸泡時(shí)間為5-20分鐘；所述氧化性的水溶液是指在5-12V的電壓下電解K2SO4溶液15-60分鐘所得的電解液；
（3）配制0.1-0.8mol/L的K2SO4?溶液于電化學(xué)清洗槽中，以金剛石膜為陽極，不銹鋼為陰極，在10V電壓下電解30分鐘獲得具有氧化性的電化學(xué)清洗液；???
（4）將晶片放置于花籃上，浸入電化學(xué)清洗槽的清洗液中用電化學(xué)方法進(jìn)行清洗；采用電化學(xué)清洗液為具有氧化性的含有濃度為0.1-1mol/L的K2SO4電解液；所述電化學(xué)清洗方法指電壓為1-5V，采用溫度為20-70℃，時(shí)間5-15分鐘；利用金屬離子在陰極表面放電，去除殘余的金屬離子；
（5）將硅片取出，用去離子水對(duì)晶片進(jìn)行沖洗，并在室溫下通氮?dú)獯蹈伞?/p>
本發(fā)明中采用技術(shù)的作用為：
所述FA/OII型螯合劑為市售，是天津晶嶺微電子材料有限公司生產(chǎn)的產(chǎn)品；是一種具有13個(gè)螯合環(huán)的新型螯合劑，易溶于水、不含鈉離子，并且能和多種金屬離子形成穩(wěn)定螯合物。
金剛石膜電化學(xué)清洗技術(shù)，利用金剛石膜電極作為陽極，在陽極表面產(chǎn)生各種強(qiáng)氧化劑，實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)物的有效去除，達(dá)到了更優(yōu)的清洗效果。但其陰極的作用尚未發(fā)揮，在電化學(xué)清洗方法中，利用金屬離子在陰極表面放電，使痕量金屬離子得以去除。
硅襯底材料堿性拋光后晶片表面存在能量高、表面張力大、沾污大量金屬離子等問題。當(dāng)堿性拋光剛剛完成后，馬上進(jìn)行常規(guī)的去離子水沖洗，可將殘留的拋光液沖走，同時(shí)可迅速降低表面張力。然后將晶片放入含螯合劑的電解氧化液中進(jìn)行浸泡，使金屬離子形成可溶于水的螯合物。再將晶片放置于花籃上，浸入電化學(xué)清洗槽的清洗液中用電化學(xué)方法進(jìn)行清洗，利用金屬離子在陰極表面放電，使殘余的金屬離子得以去除。
本發(fā)明的有益效果是：
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