專利名稱：一種單晶硅晶圓拋光片的清洗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有蠟拋光片的清洗技術(shù)，特別是涉及一種單晶硅晶圓拋光片的清洗方法。
背景技術(shù)：
隨著超大規(guī)模集成電路的發(fā)展、集成度的不斷提高以及線寬的不斷減小，對硅片表面的潔凈度及表面狀態(tài)的要求也越來越高。要得到高質(zhì)量的半導體器件僅僅除去硅片表面的沾污已不再是最終的要求。在清洗過程中造成的表面化學態(tài)、氧化膜厚度、表面粗糙度等已成為同樣重要的參數(shù)。目前，由于清洗不佳引起的器件失效已超過集成電路制造中總損失的一半，要得到高質(zhì)量的半導體器件，硅片必須具有非常潔凈的表面。超潔凈表面是指不存在粒子、金屬、有機物及水分等污染物和自然氧化膜，具有原子級的平整度，表面懸掛鍵以氫為終端實現(xiàn)硅表面穩(wěn)定化。當然，完全潔凈的硅片表面是不存在的，但是超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，要求硅片表面要盡可能地達到完全潔凈。因此，單晶硅晶圓片經(jīng)拋光后的清洗技術(shù)一直是產(chǎn)業(yè)及學術(shù)界研究的熱點。單晶硅晶圓片經(jīng)拋光后表面會吸附拋光過程中產(chǎn)生的顆粒、油污、雜質(zhì)等，清洗過程歸根到底就是利用各種化學試劑和有機溶劑伴以超聲、加熱、抽真空等物理措施，在一定條件下發(fā)生化學反應或溶解作用，進行硅表面化學脫附和物理脫附，然后用大量高純水、冷去離子水沖洗，從而獲得潔凈表面的過程。目前行業(yè)中，由1965年Kern和Puotinen等人在N. J. Princeton首創(chuàng)的RCA標準清洗法是一種典型的、至今仍為最普遍使用的濕式化學清洗法。該清洗法中主要采用SC-1 (NH40H/H202 /H2O)清洗液的氧化和腐蝕作用將附著在硅片表面的顆粒脫附，去除表面粒子；采用SC-2(HC1/H202/H20)清洗液去除硅片表面的金屬沾污。該方法主要局限性為如果SC-1清洗液作用一般會影響硅片表面有機雜質(zhì)去除效果，而如果SC-1清洗液作用過強會造成硅片表面粗糙度過大，同樣可能造成清洗后硅片表面易吸附顆粒，造成顆粒超標。近年來，科研人員研發(fā)了許多表面活性劑、有機酸堿、懸浮劑等為主要成分的新型清洗劑，但并未完全克服RCA清洗法的局限性從而取代該方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是在原RCA清洗工藝的基礎(chǔ)上研發(fā)的一種新的單晶硅晶圓拋光片的清洗方法。本方法突破傳統(tǒng)RCA清洗的局限性，保證硅片的表面顆粒、金屬離子、表面狀態(tài)質(zhì)量均達到技術(shù)要求。通過采取在原始的RCA SC-1清洗的工藝基礎(chǔ)上加入垂直于硅片方向的磁場，在保持硅片腐蝕作用不變的條件下加強SC-1清洗液對硅片吸附顆粒的化學脫附作用，從而在不增加氨水腐蝕作用的條件下加強去除有機沾污的作用。本發(fā)明采取的技術(shù)方案是一種單晶硅晶圓拋光片的清洗方法，其特征在于，采取的方法步驟如下
一、在清洗槽體外側(cè)施加電磁場，磁場強度為60-80A/m,磁場方向為垂直于娃片表面；二、先經(jīng)過兩槽SC-1清洗液清洗，每槽清洗液溫度60°C，清洗時間5min;SC_1清洗液體積配比為氨水雙氧水純水=2:3:40 ;其中氨水濃度為28-29%，優(yōu)級純；雙氧水濃度為30-32%，優(yōu)級純；純水電阻率> 18ΜΩ · cm ；
三、清洗后的拋光片用純水漂洗，漂洗時間為5min；
四、純水漂洗后進入SC-2清洗液清洗，清洗液溫度為室溫，清洗時間為5min;SC_2清洗液體積配比為鹽酸雙氧水純水=1:1:25,其中鹽酸濃度為36-38%,優(yōu)級純；雙氧水濃度為30-32%，優(yōu)級純；純水電阻率> 18ΜΩ · cm ；
五、清洗后的拋光片用純水漂洗，漂洗時間為5min；
六、經(jīng)過慢提拉工藝后，進入甩干機甩干；
七、最后進行硅片表面顆粒檢測。在采用SC-1清洗液清洗過程中,利用雙氧水氧化硅表面,然后利用氨水腐蝕此氧化層去除表面的顆粒，在磁場的作用下，硅片表面有機顆粒在化學脫附后的氨離子絡(luò)合物迅速移走，從而在溶液中形成氨離子的濃度梯度，使新的氨分子迅速擴散到硅片表面，加強對表面顆粒的化學脫附作用，而又不增加氨離子對硅片表面的刻蝕作用。本發(fā)明所產(chǎn)生的有益效果是既能實現(xiàn)有效地去除有機物、金屬離子、顆粒的沾污以及有蠟拋光后的蠟殘留，又不惡化清洗后硅片表面的粗糙度，達到了提高產(chǎn)品品質(zhì)的目的。經(jīng)實驗后的檢測數(shù)據(jù)證明，采取本工藝生產(chǎn)的硅片，均滿足甚至高于產(chǎn)品的各項技術(shù)參數(shù)指標，從而較好地克服了傳統(tǒng)RCA清洗的局限性。
圖1為使用兩種清洗方法的顆粒數(shù)據(jù)對比曲線 圖中一■一表不米用本發(fā)明清洗后的O. 2um顆粒數(shù)目；
一 一表不米用傳統(tǒng)RCA清洗后的O. 2um顆粒數(shù)目。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明
實施例6英寸直拉單晶硅晶圓拋光片；電阻率0. 002-0. 004 Ω. Cm;厚度625 μ m;數(shù)量200片。加工設(shè)備硅片清洗機。輔助材料純水、氨水、雙氧水、鹽酸。加工過程將6英寸表面顆粒數(shù)據(jù)基本一致的單晶硅晶圓拋光片分成兩組，依次放在上載處分別按照傳統(tǒng)RCA清洗和本方法進行清洗，清洗結(jié)束后進行檢驗，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。采取本方法步驟如下(傳統(tǒng)RCA清洗方法步驟不再贅述)
一、在清洗槽體外側(cè)施加電磁場，磁場強度為75A/m,磁場方向為垂直于娃片表面。二、經(jīng)過拋光后的單晶硅晶圓片進入清洗機上料位，先經(jīng)過兩槽SC-1清洗液清洗，每槽清洗液溫度60°C，清洗時間5min ;SC_1清洗液體積配比為氨水雙氧水純水=2:3:40 ;其中氨水濃度為29%,優(yōu)級純；雙氧水濃度為31%,優(yōu)級純；純水電阻率>18ΜΩ · cm。
三、清洗后的拋光片用純水漂洗,漂洗時間為5min。四、純水漂洗后進入SC-2清洗液清洗，清洗液溫度為室溫，清洗時間為5min ;SC_2清洗液體積配比為鹽酸雙氧水純水=1:1:25，其中鹽酸濃度為37%，優(yōu)級純；雙氧水濃度為31%，優(yōu)級純；純水電阻率> 18ΜΩ * cm0通過SC-2清洗液清洗，去除鈉、鐵、鎂和鋁等表面金屬沾污，將其降至1Oki atom/cm2數(shù)量級。五、清洗后的拋光片用純水漂洗，漂洗時間為5min ；
六、經(jīng)過慢提拉工藝后，進入甩干機甩干；
七、最后進行硅片表面顆粒檢測。技術(shù)效果檢測技術(shù)檢測標準見表1 ;使用兩種清洗方法的O. 2um顆粒數(shù)據(jù)對比見圖1 ;使用本方法的表面離子測試結(jié)果(采用ICP-MS測量得到)見表2 ;不同清洗方法的單晶硅晶圓拋光片技術(shù)效果對比見表3。表1:6英寸硅拋光片清洗后進行的最終檢測標準
權(quán)利要求
1.一種單晶硅晶圓拋光片的清洗方法，其特征在于，采取的方法步驟如下一、在清洗槽體外側(cè)施加電磁場，磁場強度為60-80A/m,磁場方向為垂直于娃片表面；二、先經(jīng)過兩槽SC-I清洗液清洗，每槽清洗液溫度60°C，清洗時間5min;SC_1清洗液體積配比為氨水雙氧水純水=2:3:40 ;其中氨水濃度為28-29%，優(yōu)級純；雙氧水濃度為 30-32%，優(yōu)級純；純水電阻率> 18ΜΩ · cm ；三、清洗后的拋光片用純水漂洗，漂洗時間為5min；四、純水漂洗后進入SC-2清洗液清洗，清洗液溫度為室溫，清洗時間為5min;SC_2清洗液體積配比為鹽酸雙氧水純水=1:1:25,其中鹽酸濃度為36-38%,優(yōu)級純；雙氧水濃度為 30-32%，優(yōu)級純；純水電阻率> 18ΜΩ · cm ；五、清洗后的拋光片用純水漂洗，漂洗時間為5min；六、經(jīng)過慢提拉工藝后，進入甩干機甩干；七、最后進行硅片表面顆粒檢測。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種單晶硅晶圓拋光片的清洗方法。其步驟是一、在槽體外側(cè)施加電磁場，磁場強度為60-80A/m，磁場方向為垂直于硅片表面；二、先經(jīng)過兩槽SC-1清洗，每槽清洗液溫度60℃，清洗5min；清洗液配比為氨水雙氧水純水=2:3:40；三、用純水漂洗5min；四、進入SC-2清洗，清洗液溫度為室溫，清洗5min；清洗液配比為鹽酸雙氧水純水=1:1:25，五、用純水漂洗5min；六、經(jīng)慢提拉后甩干；七、進行表面顆粒檢測。采取本方法既能實現(xiàn)有效地去除有機物、金屬離子、顆粒的沾污以及有蠟拋光后的蠟殘留，又不惡化清洗后硅片表面的粗糙度，達到了提高產(chǎn)品品質(zhì)的目的。采取本方法生產(chǎn)的硅片，均滿足甚至高于產(chǎn)品的各項技術(shù)參數(shù)指標，從而較好地克服了傳統(tǒng)RCA清洗的局限性。
文檔編號H01L21/02GK102974565SQ20121053456
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者羅翀, 徐榮清, 甄紅昌, 王瑋, 吉敏 申請人:天津中環(huán)領(lǐng)先材料技術(shù)有限公司