[发明专利]去除硅衬底材料抛光后表面金属杂质的清洗方法

说明书

技术领域

本发明涉及硅衬底材料抛光后表面金属离子清洗方法，尤其是涉及一种去除硅衬底材料抛光后表面金属杂质的清洗方法。

背景技术

目前，抛光后的各种污染物中，金属杂质的污染难以控制且不易去除，实践表明，极微量的金属杂质会对半导体材料的物理性质和化学性质产生决定性的影响。金属杂质如果远离器件的位置，对器件性能是无害的；如果金属杂质位于器件中PN结区的位置，将使芯片失效。若是在高温或电场下，它们能够向半导体的本体内扩散或在表面扩大分布，导致器件性能下降。随着设计线宽逐渐减小，纳米级的杂质或缺陷都会对集成电路的性能产生重大影响，尤其是重金属快扩散杂质的控制等变得日益困难。在一个纳米级的集成电路中，微量的金属污染就可导致整个集成电路的失效。作为表面处理技术之一的抛光后金属杂质去除方法尤其重要。在硅衬底批量抛光生产后，晶片表面能量高、表面张力大、沾污金属离子严重等现象，非常容易造成后续加工中成本的提高及器件成品率的降低。

随着工艺的不断完善和光刻精度的不断提高，对硅衬底表面金属杂质的要求将越来越苛刻，大约每十年减少一个数量级。所以在现代超大规模集成电路的制备工艺中，要想得到高性能、高可靠的器件，必须要把硅片表面的金属污染降低到有害值以下。

目前湿法化学清洗技术仍是半导体IC工业主要的硅片清洗技术，大都是以RCA清洗方法为基础的；其中对去除金属杂质比较有效的清洗液是DHF（氢氟酸/过氧化氢/去离子水）和HPM（盐酸/过氧化氢/去离子水）。这种办法虽然可以在一定程度上提高硅片的表面洁净度，但是清洗的效率较低，仍然不能达到理想的效果，而且挥发性的酸浓度不稳定且对环境有害。为了解决残存微量金属污染的问题，采用较多的是加入螯合剂，使其和金属离子形成可溶于水的稳定螯合物而得以去除；最常用的螯合剂是乙二胺四乙酸（EDTA），但EDTA不稳定且难溶于水，多采用其二钠盐，带有钠离子，而钠离子的存在对硅片质量又会造成危害。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，为了解决公知硅衬底材料抛光后晶片表面能量高、表面张力大、沾污金属离子严重等问题，提供一种简便易行、无污染的去除硅衬底材料抛光后表面金属杂质的清洗方法。

为实现上述目的本发明所采用的实施方式如下：

一种去除硅衬底材料抛光后表面金属杂质的清洗方法，其特征在于具体实施步骤如下：

（1）按常规对抛光后硅晶片用去离子水冲洗，去除晶片表面残留的抛光液；

（2）将晶片放入含有FA/OII型螯合剂1-5wt%的电化学方法制备的具有氧化性的水溶液中浸泡，浸泡温度为室温，浸泡时间为5-20分钟；所述氧化性的水溶液是指在5-12V的电压下电解K₂SO₄溶液15-60分钟所得的电解液；

（3）配制0.1-0.8mol/L的K₂SO₄ 溶液于电化学清洗槽中，以金刚石膜为阳极，不锈钢为阴极，在10V电压下电解30分钟获得具有氧化性的电化学清洗液；   

（4）将晶片放置于花篮上，浸入电化学清洗槽的清洗液中用电化学方法进行清洗；采用电化学清洗液为具有氧化性的含有浓度为0.1-1mol/L的K₂SO₄电解液；所述电化学清洗方法指电压为1-5V，采用温度为20-70℃，时间5-15分钟；利用金属离子在阴极表面放电，去除残余的金属离子；

（5）将硅片取出，用去离子水对晶片进行冲洗，并在室温下通氮气吹干。

本发明中采用技术的作用为：

所述FA/OII型螯合剂为市售，是天津晶岭微电子材料有限公司生产的产品；是一种具有13个螯合环的新型螯合剂，易溶于水、不含钠离子，并且能和多种金属离子形成稳定螯合物。

金刚石膜电化学清洗技术，利用金刚石膜电极作为阳极，在阳极表面产生各种强氧化剂，实现对有机物的有效去除，达到了更优的清洗效果。但其阴极的作用尚未发挥，在电化学清洗方法中，利用金属离子在阴极表面放电，使痕量金属离子得以去除。

硅衬底材料碱性抛光后晶片表面存在能量高、表面张力大、沾污大量金属离子等问题。当碱性抛光刚刚完成后，马上进行常规的去离子水冲洗，可将残留的抛光液冲走，同时可迅速降低表面张力。然后将晶片放入含螯合剂的电解氧化液中进行浸泡，使金属离子形成可溶于水的螯合物。再将晶片放置于花篮上，浸入电化学清洗槽的清洗液中用电化学方法进行清洗，利用金属离子在阴极表面放电，使残余的金属离子得以去除。

本发明的有益效果是：