[发明专利]清洁半导体晶片的方法

说明书

发明领域

本发明涉及用含水液体薄膜清洁半导体晶片的方法，该液体薄膜包含氟化氢和臭氧。

背景技术

制造电子元件所需的半导体晶片必须定期清洁颗粒和金属污染物。这种清洁步骤对于电子元件的制造商以及对于其供应商，即半导体晶片的制造者来说都是常规的。

含有氟化氢(HF)和臭氧(O₃)的水溶液已经证明是有效的清洁剂。US5759971描述了一种清洁方法，其中多个半导体晶片被同时浸渍在水浴中，该水浴含有浓度为0.03-0.05重量％的氟化氢及溶解至饱和的臭氧。现代方法被设计用于单晶片处理，尤其是因为这使得清洁液的消耗较低。在此方法中，清洁液被以液体薄膜施用到所述半导体晶片的一个表面或两个表面上。US 7037842 B2描述了一种方法，其中旋转的半导体晶片的侧面用含水清洁液喷洒，该含水清洁液包含氟化氢和臭氧。

出于经济的原因，需要使清洁循环时间尽可能短，即实现最高可能的半导体晶片的生产能力。与此目的相矛盾的事实是，通常清洁在进行时间更长时才相应地更为完全。对该问题的一种显见的解决方案可以设想为增加组分氟化氢和臭氧的浓度，以尽力发挥清洁作用。但是，这种策略的缺点是增加氟化氢的浓度也会增加该组分的蚀刻作用，这将会导致清洁表面产生不希望的粗糙。本发明的目的是提供一种方法，其可以有较短的循环时间和有效的清洁，而不会不可接受地增加表面粗糙度。

发明内容

该目的通过一种清洁半导体晶片的方法来实现，该方法包括在待清洁的半导体晶片的表面上形成含水的第一液体薄膜，所述第一液体薄膜包含氟化氢和臭氧；用包含氟化氢和臭氧的含水的第二液体薄膜替换所述第一液体薄膜，氟化氢在所述第二液体薄膜中的浓度低于其在第一液体薄膜中的浓度；以及去除所述第二液体薄膜。

本方法的优点是明显的，特别是就还未曾制备半导体元件的硅半导体晶片的清洁而言。这种半导体晶片通常是在抛光、热处理后进行清洁，或是在外延层沉积后进行清洁。清洁液的蚀刻作用会暴露出COP(源自晶体的颗粒)缺陷和氧沉淀物(BMD，本体微缺陷)。这些缺陷被散射光测量仪检测为颗粒，它们是表面粗糙度增加的原因。本发明可以限制该有害的效果，但是仍保持了清洁的快速完成。

本发明的清洁方法是基于旋转半导体晶片的单晶片处理的概念，其包括两个清洁阶段，所述清洁阶段的主要差别在于清洁液中的氟化氢浓度，在第一阶段的清洁液中的氟化氢浓度比随后阶段的清洁液中的要高。第一阶段从待清洁的半导体晶片的表面上形成第一液体薄膜延伸，直至第一液体薄膜被第二液体薄膜所替换。第二阶段从此时持续至由待清洁的半导体晶片表面上去除第二液体薄膜。两个阶段优选分别持续不超过60秒钟，特别优选分别不超过30秒钟，以使本发明的清洁可以在优选不超过120秒钟、特别优选不超过60秒钟内进行。

从第一清洁阶段到第二清洁阶段的转换优选通过用第二液体薄膜排出(displace)第一液体薄膜进行，并且所述待清洁的半导体晶片表面在此期间保持不断地被液体润湿。

第一和第二液体薄膜的厚度通过半导体晶片绕旋转轴旋转的速度来控制，该旋转轴垂直相交于待清洁表面的中心。旋转速度优选为100-2000rpm。200-500rpm的范围为特别优选。在第一清洁阶段中的转动速度可以与第二清洁阶段中的转动速度不同。第一清洁阶段中所选的速度优选为在所述清洁阶段中不变。由于半导体晶片的转动，用过的清洁液与颗粒及溶解的污染物在半导体晶片的边缘一同流出。据此流失的清洁液通过经一个或多个喷嘴补充相应量的新鲜液体到待清洁的半导体晶片表面上来连续补偿。

第一清洁阶段基本上是借助于相对高浓度的氟化氢，快速地溶解原生(native)的表面氧化物，以及含硅溶胶的可能的抛光剂残余物。用于不溶性颗粒的粘接剂基底也借此除去，以便能够继续从半导体晶片的表面将它们清洗掉。第二阶段基本上是用来维持该洗涤过程在促进的条件下，同时使得因半导体材料的蚀刻而产生的材料腐蚀最小。