專利名稱：半導(dǎo)體晶片的清洗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種半導(dǎo)體工藝方法，特別是關(guān)于一種半導(dǎo)體晶片的清洗方法。
在集成電路組件的工藝中，最頻繁的步驟就是晶片洗凈。晶片洗凈的目的是為了去除附著于晶片表面上的有機(jī)化合物、金屬雜質(zhì)或微粒等污染物。而這些污染物對(duì)于產(chǎn)品后續(xù)工藝步驟的影響非常大。金屬雜質(zhì)的污染會(huì)造成p-n漏電、縮減少數(shù)載子的生命期、降低柵極氧化層的崩潰電壓。微粒的附著則會(huì)影響微影工藝圖案轉(zhuǎn)移的真實(shí)性，甚至造成電路結(jié)構(gòu)短路。因此，在晶片清洗工藝中，必須有效去除附著于晶片表面的有機(jī)化合物、金屬雜質(zhì)以及微粒，同時(shí)在清洗后晶片表面必須沒有原生氧化層，表面粗糙度要極小。
目前業(yè)界是采用RCA洗凈工藝洗凈半導(dǎo)體晶片。請(qǐng)參照

圖1，其公開了RCA清洗工藝的基本流程，其主要步驟包括步驟101以硫酸/過氧化氫混合溶液(Sulfuric/Hydrogen PeroxideMixture，SPM)清洗晶片，去除殘留光阻或微粒等有機(jī)污染物。
步驟102進(jìn)行快速清洗(Quick-Dump Rinse，QDR)工藝步驟，以大量去離子水清洗晶片，去除殘留在晶片表面的SPM清洗液。
步驟103進(jìn)行SC1清洗工藝步驟，使用SC1清洗液(NH4OH/H2O2/H2O＝1∶1∶5，簡(jiǎn)稱APM)，在溫度75℃至85℃的條件下清洗晶片，去除附著于晶片表面的有機(jī)化合物、微粒。
步驟104進(jìn)行快速清洗工藝步驟，以大量去離子水清洗晶片，去除殘留在晶片表面的SC1清洗液。
步驟105進(jìn)行SC2清洗工藝，使用SC2清洗液(HCl/H2O2/H2O＝1∶1∶6，簡(jiǎn)稱HPM)，在溫度75℃至85℃的條件下清洗晶片，以去除附著于晶片表面的金屬雜質(zhì)。
步驟106進(jìn)行快速清洗工藝步驟，以大量去離子水清洗晶片，去除殘留在晶片表面的SC2清洗液。
步驟107進(jìn)行稀氫氟酸(Dilute Hydrofluoric acid，DHF)清洗工藝步驟，使晶片置入稀氫氟酸(HF/H2O＝1∶99)溶液中，去除晶片的原生氧化層(Native Oxide)。
步驟108進(jìn)行快速清洗工藝步驟，利用大量去離子水清洗晶片，去除晶片上殘留的DHF。
步驟109進(jìn)行洗滌工藝步驟，使晶片置入最后水洗(Final Rinse，F(xiàn)R)槽，使晶片進(jìn)一步清洗干凈。
步驟110進(jìn)行干燥工藝步驟，把晶片放在干燥槽中進(jìn)行干燥，例如異丙醇(IPA)槽中，借由異丙醇蒸氣將晶片的水份帶走，達(dá)到干燥的目的。
在上述的RCA清洗工藝中，在完成洗凈步驟101、步驟103、步驟105后，都必須進(jìn)行一次快速清洗步驟，以去離子水充分洗凈晶片，以防止SPM清洗液、SC1清洗液或SC2清洗液殘留在晶片表面。但是SPM清洗液的粘稠性很高，很不容易去除，且殘留在晶片表面的SPM清洗液容易在空氣中反應(yīng)而產(chǎn)生結(jié)晶。因此，在后續(xù)的快速清洗工藝中需要花費(fèi)大量去離子水才能完全洗凈晶片上所殘留的SPM清洗液，清洗成本比較高。
本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體晶片的清洗方法，減少快速清洗工藝中的去離子水用量，以降低成本，同時(shí)提高效率。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是在化學(xué)洗凈槽中利用化學(xué)清洗液清洗晶片后，把經(jīng)洗凈后的晶片放在充滿去離子水的洗凈槽中。然后，在洗凈槽中加入一中和試劑，使晶片表面的酸堿值趨近于中性，之后進(jìn)行快速清洗工藝步驟，以去離子水清洗晶片，去除殘留于晶片表面的化學(xué)清洗液。
采用本發(fā)明后，由于充滿去離子水的洗凈槽中加入了可以中和晶片表面上化學(xué)清洗液的中和試劑，通過酸堿中和反應(yīng)，使晶片表面的酸堿度趨近中性，可減少后續(xù)快速清洗工藝中去離子水的用量，從而降低了清洗成本，提高了效率，且中和試劑可以使用回收的酸堿藥劑，可以進(jìn)一步降低成本。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的最佳實(shí)施方式。
圖1是公知的RCA晶片洗凈工藝基本步驟流程圖。
圖2是本發(fā)明所公開的一種半導(dǎo)體晶片清洗方法流程圖。
實(shí)施例請(qǐng)參照?qǐng)D2，其公開了本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的半導(dǎo)體晶片清洗方法流程圖，依照下列步驟進(jìn)行晶片洗凈步驟201以酸性化學(xué)清洗液清洗晶片，以去除附著于晶片表面的有機(jī)污染物。此酸性化學(xué)清洗液為硫酸/過氧化氫(Sulfuric/HydrogenPeroxide Mixture，SPM)混合溶液。首先，提供一欲清洗的晶片，放在化學(xué)清洗槽中，即硫酸/過氧化氫混合溶液(SPM)清洗槽中。將SPM清洗液經(jīng)管線傳輸至SPM化學(xué)清洗槽內(nèi)，以清洗晶片。清洗方式包括把SPM清洗液噴灑至晶片表面進(jìn)行沖刷洗凈，或者把晶片浸于SPM清洗液中進(jìn)行清洗。清洗溫度為120℃左右，清洗時(shí)間為10分鐘左右。
步驟202進(jìn)行酸堿中和工藝步驟。把經(jīng)過SPM清洗液清洗過的晶片，放在已充滿去離子水的洗凈槽中。接著經(jīng)由管線在洗凈槽中加入一中和試劑，此中和試劑為堿性溶液。使堿性溶液與晶片表面所殘留的SPM清洗液產(chǎn)生酸堿中和反應(yīng)，從而達(dá)到除去晶片表面所殘留的SPM清洗液的效果。在此洗凈槽中，可裝置一個(gè)pH值測(cè)量計(jì)，用以測(cè)量洗凈槽內(nèi)溶液的酸堿值。通過控制注入洗凈槽中的堿性溶液流量，使洗凈槽中的溶液趨近中性，同時(shí)注意適當(dāng)控制加入洗凈槽的中和試劑的濃度與流量，以防止沉淀的產(chǎn)生。注入洗凈槽的堿性溶液為氨水或金屬鹽類溶液。也可以使用回收后的SC1溶液，以減少成本。
步驟203進(jìn)行快速清洗工藝步驟，以去離子水清洗晶片，去除殘留在晶片表面的SPM清洗液。把經(jīng)酸堿中和后的晶片放在溢流槽中，并用去離子水清洗。由于殘留于晶片表面的SPM清洗液經(jīng)酸堿中和后，大部分已經(jīng)除去了，因此可在短時(shí)間內(nèi)就達(dá)到洗凈晶片的效果，進(jìn)而可以減少所使用的去離子水量。
步驟204用堿性化學(xué)清洗液清洗晶片，以去除附著在晶片表面的有機(jī)化合物、微粒。此堿性化學(xué)清洗液為SC1清洗液，即氨水/過氧化氫/去離子水的混合溶液。
把晶片放在SC1化學(xué)清洗槽中，將SC1清洗液經(jīng)管線傳輸至SC1化學(xué)清洗槽內(nèi)，以清洗晶片。清洗方式包括將SC1清洗液噴灑至晶片表面進(jìn)行沖刷洗凈，或者把晶片浸于SC1清洗液中，并配合超聲波振蕩器對(duì)晶片進(jìn)行清洗。SC1清洗液的重量比為NH4OH/H2O2/H2O＝1∶1∶5，清洗溫度為75℃至85℃左右，清洗時(shí)間為5分鐘左右。
步驟205進(jìn)行酸堿中和工藝步驟。把經(jīng)過SC1清洗液清洗過的晶片，放在已充滿去離子水的洗凈槽中。接著經(jīng)由管線在洗凈槽中注入一中和試劑，此中和試劑為酸性溶液。使酸性溶液與晶片表面所殘留的SC1清洗液發(fā)生酸堿中和反應(yīng)，達(dá)到除去晶片表面所殘留的SC1清洗液的效果。在此洗凈槽中，可裝置一個(gè)pH值測(cè)量計(jì)，用以測(cè)量洗凈槽內(nèi)溶液的酸堿值。通過控制注入洗凈槽中的酸性溶液流量，使洗凈槽中的溶液趨近中性，同時(shí)注意適當(dāng)控制加入于洗凈槽的中和試劑的濃度與流量，以防止沉淀的產(chǎn)生。注入洗凈槽的酸性溶液為氫氟酸、鹽酸、硫酸溶液等。也可以使用回收后的DHF清洗液、SC2清洗液以及SPM清洗液，以減少成本。
步驟206進(jìn)行快速清洗工藝步驟，以去離子水清洗晶片，以去除殘留在晶片表面的SC1清洗液。把經(jīng)酸堿中和后的晶片放在溢流槽中，并用去離子水清洗。由于殘留于晶片表面的SC1清洗液在經(jīng)酸堿中和后，大部分已經(jīng)除去了，因此可在短時(shí)間內(nèi)就達(dá)到洗凈晶片的效果，進(jìn)而可以減少所使用的去離子水量。
步驟207用酸性化學(xué)清洗液清洗晶片，以去除附著在晶片表面的金屬微粒。此酸性化學(xué)清洗液為SC2清洗液，即為氫氯酸/過氧化氫/去離子水的混合溶液。
把晶片放在SC2化學(xué)洗凈槽中，將SC2清洗液經(jīng)管線傳輸至SC2化學(xué)清洗槽內(nèi)，用以對(duì)晶片進(jìn)行清洗。清洗方式包括將SC2清洗液噴灑至晶片表面進(jìn)行沖刷洗凈，或者把晶片浸于SC2清洗液中進(jìn)行清洗。SC2清洗液的重量比為HCl/H2O2/H2O＝1∶1∶6，清洗溫度為75℃至85℃左右，清洗時(shí)間為5分鐘左右。
步驟208進(jìn)行一酸堿中和工藝步驟。把經(jīng)過SC2清洗液清洗過的晶片，放在已充滿去離子水的洗凈槽中。接著，經(jīng)由管線在洗凈槽中注入一中和試劑，此中和試劑為堿性溶液。使堿性溶液與晶片表面所殘留的SC2清洗液產(chǎn)生酸堿中和反應(yīng)，達(dá)到除去晶片表面所殘留的SC2清洗液的效果。在此洗凈槽中，可裝置一個(gè)pH值測(cè)量計(jì)，用以測(cè)量洗凈槽內(nèi)溶液的酸堿值。通過控制注入洗凈槽中的堿性溶液流量，使洗凈槽中的溶液趨近中性，同時(shí)注意適當(dāng)控制加入于洗凈槽的中和試劑的濃度與流量，以防止沉淀的產(chǎn)生。注入洗凈槽的堿性溶液為氨水或金屬鹽類溶液。也可以使用回收后的SC1溶液，以減少成本。
步驟209進(jìn)行快速清洗工藝步驟，以去離子水清洗晶片，以去除殘留在晶片表面的SC2清洗液。把經(jīng)酸堿中和后的晶片放在溢流槽中，并以去離子水清洗。由于殘留于晶片表面的SC2清洗液在經(jīng)酸堿中和后，大部分已經(jīng)除去了，因此可在短時(shí)間內(nèi)就達(dá)到洗凈晶片的效果，進(jìn)而可以減少所使用的去離子水量。
步驟210進(jìn)行DHF清洗工藝步驟，把晶片置入稀釋的氫氟酸溶液(HF/H2O＝1∶99)中，以去除晶片的原生氧化層，稀釋的氫氟酸溶液簡(jiǎn)稱為DHF。
步驟211進(jìn)行快速清洗工藝步驟，把晶片放在溢流槽中，利用大量去離子水清洗晶片，去除晶片上殘留的DHF溶液。
步驟212進(jìn)行洗滌工藝步驟，把晶片放入最后水洗槽(FinalRinse，F(xiàn)R)中，并配合超聲波振蕩器對(duì)晶片進(jìn)行清洗，使晶片進(jìn)一步清洗干凈。
步驟213進(jìn)行干燥工藝步驟，把晶片放在干燥槽中進(jìn)行干燥，此干燥槽為異丙醇(IPA)槽，以通過異丙醇蒸氣將晶片的水份帶走，進(jìn)而達(dá)到干燥的目的。
本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例公開如上，但是其并非用以限定本發(fā)明，任何在本發(fā)明構(gòu)思范圍內(nèi)的改動(dòng)，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體晶片的清洗方法，該方法包括提供一晶片；把該晶片放在化學(xué)清洗槽中，用化學(xué)清洗液清洗該晶片；用去離子水清洗該晶片，去除殘留在該晶片表面的化學(xué)清洗液，其特征是在使用化學(xué)清洗液洗凈晶片步驟后，使用去離子水清洗晶片步驟之前，把經(jīng)洗凈后的晶片放在洗凈槽中，該洗凈槽中已充滿去離子水；在該洗凈槽中加入中和試劑，使該晶片表面的酸堿值趨近中性。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體晶片的清洗方法，其特征是該化學(xué)清洗液為酸性化學(xué)清洗液，該中和試劑為堿性試劑。
3.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體晶片的清洗方法，其特征是該酸性化學(xué)清洗液為選自硫酸/過氧化氫的混合溶液與氫氯酸/過氧化氫/去離子水的混合溶液所組成的族群其中之一。
4.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體晶片的清洗方法，其特征是該堿性試劑為選自金屬鹽類溶液、氨水溶液與氨水/過氧化氫/去離子水的混合溶液所組成的族群其中之一。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體晶片的清洗方法，其特征是該化學(xué)清洗液為堿性化學(xué)清洗液，該中和試劑為酸性試劑。
6.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體晶片的清洗方法，其特征是該堿性化學(xué)清洗液為氨水/過氧化氫/去離子水的混合溶液。
7.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體晶片的清洗方法，其特征是該酸性試劑為選自氫氟酸溶液、氫氯酸溶液、硫酸溶液、氫氯酸/過氧化氫/去離子水的混合溶液與硫酸/過氧化氫的混合溶液所組成的族群其中之一。
8.一種半導(dǎo)體晶片的清洗方法，該方法包括提供一晶片；把該晶片放在化學(xué)清洗槽中，用酸性化學(xué)清洗液清洗該晶片；然后用去離子水清洗該晶片，以去除殘留在該晶片表面的酸性化學(xué)清洗液，其特征是在酸性化學(xué)清洗液清洗步驟后，去離子水清洗步驟前，把洗凈后的晶片放在洗凈槽中，該洗凈槽中已充滿去離子水；在該洗凈槽中加入堿性試劑，使晶片表面的酸堿值趨近中性。
9.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體晶片的清洗方法，其特征是該酸性化學(xué)清洗液為選自硫酸/過氧化氫的混合溶液與氫氯酸/過氧化氫/去離子水的混合溶液所組成的族群的其中之一，該堿性試劑為選自金屬鹽類溶液、氨水溶液與氨水/過氧化氫/去離子水的混合溶液所組成的族群的其中之一。
16.一種半導(dǎo)體晶片的清洗方法，該方法包括提供一晶片；把該晶片放在化學(xué)清洗槽中，用堿性化學(xué)清洗液清洗該晶片；然后用去離子水清洗該晶片，以去除殘留在晶片表面的堿性化學(xué)清洗液，其特征是在堿性化學(xué)清洗液清洗步驟后，去離子水清洗步驟前，把洗凈后的晶片放在洗凈槽中，且該洗凈槽中已充滿去離子水；在洗凈槽中加入酸性試劑，使晶片表面的酸堿值趨近中性。
11.如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體晶片的清洗方法，其特征是該堿性化學(xué)清洗液為氨水/過氧化氫/去離子水的混合溶液，該酸性試劑為選自氫氟酸溶液、氫氯酸溶液、硫酸溶液、氫氯酸/過氧化氫/去離子水的混合溶液與硫酸/過氧化氫溶液的混合溶液所組成的族群的其中之一。
12.一種半導(dǎo)體晶片的清洗方法，該方法包括提供一晶片；用第一化學(xué)清洗液清洗該晶片；用去離子水清洗該晶片，以去除殘留在該晶片表面的第一化學(xué)清洗液；用第二化學(xué)清洗液清洗該晶片；用去離子水清洗該晶片，以去除殘留在該晶片表面的第二化學(xué)清洗液；用第三化學(xué)清洗液清洗該晶片；用去離子水清洗該晶片，以去除殘留在該晶片表面的第三化學(xué)清洗液，其特征是在用第一化學(xué)清洗液清洗步驟后，用去離子水清洗步驟前，把經(jīng)洗凈后的該晶片放在已充滿去離子水的第一洗凈槽中，在該洗凈槽中加入第一中和試劑，使該晶片表面的酸堿值趨近中性；在用第二化學(xué)清洗液清洗步驟后，用去離子水清洗步驟前，把經(jīng)洗凈后的該晶片放在已充滿去離子水的第二洗凈槽中，在該洗凈槽中加入第二中和試劑，使該晶片表面的酸堿值趨近中性；在用第三化學(xué)清洗液清洗步驟后，用去離子水清洗步驟前，把經(jīng)洗凈后的該晶片放在已充滿去離子水的第三洗凈槽中，在該洗凈槽中加入第三中和試劑，使該晶片表面的酸堿值趨近中性。
13.如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體晶片的清洗方法，其特征是該第一化學(xué)清洗液為硫酸/過氧化氫的混合溶液，該第一中和試劑為選自金屬鹽類溶液、氨水溶液與氨水/過氧化氫/去離子水的混合溶液所組成的族群其中之一。
14.如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體晶片的清洗方法，其特征是該第二化學(xué)清洗液為氨水/過氧化氫/去離子水的混合溶液，該第二中和試劑為選自氫氟酸溶液、氫氯酸溶液、硫酸溶液、氫氯酸/過氧化氫/去離子水的混合溶液與硫酸/過氧化氫的混合溶液所組成的族群其中之一。
15.如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體晶片的清洗方法，其特征是該第三化學(xué)清洗液為氫氯酸/過氧化氫/去離子水的混合溶液，該第三中和試劑為選自金屬鹽類溶液、氨水溶液與氨水/過氧化氫/去離子水的混合溶液所組成的族群其中之一。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體晶片的清洗方法,該方法包括:在化學(xué)清洗槽中,利用化學(xué)清洗液清洗晶片后,把經(jīng)洗凈后的晶片放在已充滿去離子水的洗凈槽中,然后在洗凈槽中加入中和試劑,使晶片表面的酸堿值趨近中性,隨后以去離子水清洗晶片,去除殘留于晶片表面的化學(xué)清洗液。采用上述方法后,減少了去離子水的用量,降低了清洗成本。
文檔編號(hào)H01L21/306GK1338771SQ01129398
公開日2002年3月6日 申請(qǐng)日期2001年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月15日
發(fā)明者陳中泰 申請(qǐng)人:旺宏電子股份有限公司