CN101892510A - 去除硅衬底材料抛光后表面金属杂质的清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明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，该方法根据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现象，提供一种含有螯合剂的电解氧化液进行清洗的方法。当碱性抛光刚完成后，使用该清洗液清洗硅片，可使金属离子形成可溶的螯合物；采用FA/OII螯合剂和金刚石膜电化学清洗相结合的方法，利用金属离子在阴极表面放电，使残余金属离子得以去除，清洗抛光后的硅晶片，可实现硅衬底材料表面的高洁净及完美的抛光表面。该方法具有操作简单、效果显著、成本低、不污染环境及不腐蚀设备等优点；可明显改善器件性能，提高成品率。
Description
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：
1、抛光（CMP）后选用含螯合剂的电解氧化液进行预处理，来清洁晶片表面，对设备无腐蚀。
2、选用的螯合剂可与吸附在晶片表面的金属离子发生反应，生成可溶性的大分子螯合物脱离晶片表面。
3、结合金刚石膜电化学清洗技术，即采用金刚石膜清洗槽，利用残余的金属离子在阴极表面放电，使金属离子得以清除，实现去除痕量金属离子的目的，从而达到洁净、完美的抛光表面。
总之，该清洗方法具有操作简单、效果显著、成本低、不污染环境及不腐蚀设备等优点；可明显改善器件性能，提高成品率。
具体实施方式
以下结合较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式详述如下：
实施例1：
一种去除硅衬底材料抛光后表面金属杂质的清洗方法，硅片进行碱性抛光后用电化学清洗方法使表面的金属离子在阴极放电而得以有效去除；具体实施步骤如下：
（1）硅片进行碱性抛光后按常规进行去离子冲洗。
（2）取20gFA/OII型螯合剂，加入到1L具有氧化性的0.1mol/L的K2SO4电解液中，电解液是在5-12V的电压下电解K2SO4溶液40分钟所得；温度为室温，将硅片在该溶液中浸泡5分钟。
（3）配制0.4mol/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）将步骤（2）中的硅片取出放置于花篮上，浸入电化学清洗槽的清洗液中进行电化学清洗，设定电压2.5V，温度为50℃，时间5分钟，使残余的金属离子在其阴极放电。
（5）将硅片取出，用去离子水冲洗并在室温下按常规通氮气吹干。
经X射线光电子能谱仪（XPS）测试清洗完的硅片表面，金属杂质含量低于仪器的检测限（0.1%），符合硅片表面金属杂质含量的要求。
实施例2：
（1）硅片进行碱性抛光后进行常规的去离子冲洗。
（2）取20g FA/OII型螯合剂，加入到1L具有氧化性的0.2mol/L的K2SO4电解液中，电解液是在5-12V的电压下电解K2SO4溶液30分钟所得；温度为室温，将硅片在该溶液中浸泡10分钟。
（3）配制0.5mol/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）将步骤（2）中的硅片取出放置于花篮上，浸入电化学清洗槽的清洗液中进行电化学清洗，设定电压2V，温度为30℃，时间10分钟，使残余的金属离子在其阴极放电。
（5）将硅片取出，用去离子水冲洗并在室温下通氮气吹干。
经X射线光电子能谱仪（XPS）测试清洗完的硅片表面，金属杂质含量低于仪器的检测限（0.1%），符合硅片表面金属杂质含量的要求。
其它同实施例1。
实施例3：
（1）硅片进行碱性抛光后进行常规的去离子冲洗。
（2）取30g FA/OII型螯合剂，加入到1L具有氧化性的0.2mol/L的K2SO4电解液中，电解液是在5-12V的电压下电解K2SO4溶液50分钟所得；温度为室温，将硅片在该溶液中浸泡15分钟。
（3）配制0.6mol/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）将步骤（2）中的硅片取出放置于花篮上，浸入电化学清洗槽的清洗液中进行电化学清洗，设定电压4V，温度为60℃，时间15分钟，使残余的金属离子在其阴极放电。
（5）将硅片取出，用去离子水冲洗并在室温下通氮气吹干。
经X射线光电子能谱仪（XPS）测试清洗完的硅片表面，金属杂质含量低于仪器的检测限（0.1%），符合硅片表面金属杂质含量的要求。
其它同实施例1。
本发明根据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现象，提供一种含有螯合剂的电解氧化液进行清洗的方法。当碱性抛光刚完成后，使用该清洗液清洗硅片，可使金属离子形成可溶的螯合物。采用FA/OII螯合剂和金刚石膜电化学清洗相结合的方法，清洗抛光后的硅晶片，可实现硅衬底材料表面的高洁净及完美性。
上述参照实施例对该去除硅衬底材料抛光后表面金属杂质的清洗方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1. 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。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103441187A (zh) * | 2013-08-30 | 2013-12-11 | 昊诚光电（太仓）有限公司 | 太阳能电池硅片抛光后的清洗方法 |
| CN103521474A (zh) * | 2013-08-20 | 2014-01-22 | 曾锡强 | 一种以抛代洗的蓝宝石衬底晶片表面洁净方法 |
| CN110813891A (zh) * | 2019-11-15 | 2020-02-21 | 河北工业大学 | 用于铜cmp后清洗磨料颗粒的清洗液及清洗方法 |
| CN113716569A (zh) * | 2021-10-21 | 2021-11-30 | 长沙岱勒新材料科技股份有限公司 | 一种硅粉的提纯方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6855242B1 (en) * | 1999-10-06 | 2005-02-15 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. | Electrochemical production of peroxopyrosulphuric acid using diamond coated electrodes |
| CN1889237A (zh) * | 2006-07-25 | 2007-01-03 | 河北工业大学 | 微电子专用螯合剂的使用方法 |
| CN1887997A (zh) * | 2006-06-09 | 2007-01-03 | 河北工业大学 | 超大规模集成电路多层布线SiO2介质的纳米SiO2磨料抛光液 |
-
2010
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6855242B1 (en) * | 1999-10-06 | 2005-02-15 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. | Electrochemical production of peroxopyrosulphuric acid using diamond coated electrodes |
| CN1887997A (zh) * | 2006-06-09 | 2007-01-03 | 河北工业大学 | 超大规模集成电路多层布线SiO2介质的纳米SiO2磨料抛光液 |
| CN1889237A (zh) * | 2006-07-25 | 2007-01-03 | 河北工业大学 | 微电子专用螯合剂的使用方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 《半导体技术》 20090903 高宝红等 BDD电极电化学氧化清洗工艺氧化性研究 833-836 1 第34卷, 第09期 2 * |
| 《电子器件》 20060930 张西慧等 硅衬底清洗液中FA/O螯合剂的应用研究 663-665 1 第29卷, 第03期 2 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103521474A (zh) * | 2013-08-20 | 2014-01-22 | 曾锡强 | 一种以抛代洗的蓝宝石衬底晶片表面洁净方法 |
| CN103521474B (zh) * | 2013-08-20 | 2015-07-22 | 曾锡强 | 一种以抛代洗的蓝宝石衬底材料表面洁净方法 |
| CN103441187A (zh) * | 2013-08-30 | 2013-12-11 | 昊诚光电（太仓）有限公司 | 太阳能电池硅片抛光后的清洗方法 |
| CN110813891A (zh) * | 2019-11-15 | 2020-02-21 | 河北工业大学 | 用于铜cmp后清洗磨料颗粒的清洗液及清洗方法 |
| CN113716569A (zh) * | 2021-10-21 | 2021-11-30 | 长沙岱勒新材料科技股份有限公司 | 一种硅粉的提纯方法 |
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