[發(fā)明專利]一種蝕刻劑及其制備和應用

有效

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• 申請日: 2012-12-13
• 公開（公告）號: CN103013523A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設計）人: 薩莉·安·亨利;黃金濤;馬嘉;吳儀;蘇宇佳
• 申請（專利權）人: 北京七星華創(chuàng)電子股份有限公司
• 主分類號: C09K13/04
• 分類號: C09K13/04;H01L21/02
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權代理有限公司 11002
• 代理人: 王朋飛;張慶敏

技術領域

本發(fā)明屬于光學元件的清洗的領域，具體為一種蝕刻劑及其制備和應用。

背景技術

晶片上殘留的有機物包括光致抗蝕劑，設備油，和人類所產(chǎn)生的皮膚的油脂、指紋痕跡、皮屑以及呼吸中的顆粒等。其中除去有機物是至關重要的，因為當試圖使用HF溶液去除氧化層時，殘留的有機物會形成一個膜，所形成的膜妨礙HF溶液接觸到氧化成，就是膜隔離了HF藥液使之接觸不到氧化膜。即有機物殘留將妨礙去除氧化層的操作，從而抑制所選擇的摻雜劑在晶片或光淹膜區(qū)域的沉積。

通常情況下，98％的H₂SO₄（硫酸）和30％H₂O₂（過氧化氫）的體積比分別為2-4:1混合物在100℃和更高的溫度下使用，以去除殘留的有機物。該混合物通常被稱為“Piranha蝕刻劑”（食人魚刻蝕劑，因為其巨大的去除有機物的能力）。使用過氧化氫時,副產(chǎn)物之一是水,如果過氧化氫用量過多，則在一個非常短的時間內(nèi)溶液會被稀釋，降低清洗效率。從晶片上去除有機污染物的另一缺陷在于有機物會轉化為二氧化碳。因此，在處理槽中添加過多過氧化氫的后果是十分嚴重。系統(tǒng)中加入過量的過氧化氫會迅速的稀釋硫酸，從而使產(chǎn)品清潔不夠。過氧化氫分解成氧原子和水；其中的水會稀釋的硫酸，從而降低化學清洗效果。現(xiàn)有技術的操作過程是先倒入硫酸，然后將其加熱到所需的溫度，在工藝槽中放入過氧化氫,之后馬上放入待清洗的晶片。原子氧開始產(chǎn)生并在十分鐘左右停止。因此，現(xiàn)有技術是在導入晶片之前及時加入過氧化氫以確保有相對足夠的氧原子來促進以CO₂形式存在的碳的完全去除；它也減少了水的增加引起的硫酸稀釋。

過氧化氫和硫酸混合的反應為：

根據(jù)已有的報道，在單晶片清洗機上使用Piranha，只有將室溫下的過氧化氫與120到150攝氏度的硫酸混合才有效果。混合反應（1）為一個放熱反應，混合物達到200攝氏度，可使抗蝕劑在60秒到90秒之間被剝離。然而清洗機中用這些高溫物，使清洗機材料受到很大壓力。此外，在這樣的高溫下會導致氮化硅沿著硅的晶格結構破裂同時暴露在柵極周圍，也被刻蝕。在這個過程中，硫酸被用來把有機物轉換成碳。使用之前才被混合的化學藥品要被排放掉，因為清洗的有效時間短，水濃度升高，因而導致化學品損失高。碳和原子氧反應形成二氧化碳，從工藝槽中溢出，原子氧的產(chǎn)生是因為過氧化氫的分解。晶片上殘留的液體非常粘稠，在60度SC1溶液（1號標準清洗液）漂洗之前，用70度去離子水沖洗晶片表面的粘稠液體是必不可少的。Piranha刻蝕劑可高效去除有機殘留，然而，它不能去除無機污染物，例如重金屬。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術存在的不足之處，本發(fā)明提出一種蝕刻劑。

本發(fā)明的另一目的是提出所述蝕刻劑在清洗晶片中的應用。實現(xiàn)本發(fā)明上述目的的具體技術方案為：

一種蝕刻劑，是由硫酸和過硫酸銨組成，過濾酸銨的質量濃度為1-25%。

優(yōu)選地，所述過濾酸銨的質量濃度為5-10%。

其中，所述硫酸為97-99%質量濃度的硫酸。過硫酸銨的純度為化學純或分析純。

當過硫酸銨添加到熱硫酸中形成HO-O-(SO₂)-(SO₂)-O-OH(H₂S₂O₈，過硫酸)。熱硫酸在120度的時候放在石英槽里，加入過硫酸銨粉末緩慢的溶解在硫酸中，經(jīng)過攪拌，溶解5-10%重量比例的混合物。如果過濾酸銨比例超過25%的時候需要比較急促的攪拌。

過硫酸銨和硫酸混合的反應為：

(NH₄)S₂O₈+H₂SO₄→(NH₄)SO₄+H₂S₂O₈????????（2）

優(yōu)選地，是將過硫酸銨加入到110-130℃的硫酸中。

應用本發(fā)明所述的蝕刻劑清洗晶片或光掩膜的方法。

所述應用本發(fā)明所述的蝕刻劑清洗的方法，是將過硫酸銨加入100-200℃的硫酸中，攪拌溶解。溶解后，將待清洗的晶片或光掩膜浸入所述蝕刻劑，浸泡5-20分鐘，取出晶片或光掩膜。

優(yōu)選地，是將過硫酸銨加入110-130℃的硫酸中，攪拌溶解。