CN101912857B - 锑化铟晶片碱性化学机械抛光后的表面洁净方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锑化铟晶片碱性化学机械抛光后的表面洁净方法，旨在提供一种能够降低锑化铟晶片碱性化学机械抛光的后续加工成本，使用方法简单易行，能够提高晶片表面平整度和洁净度的方法。取电阻为18MΩ以上的超纯水边搅拌边加入表面活性剂和FA/O II型螯合剂，搅拌均匀后得洁净液；使用洁净液迅速对碱性化学机械抛光后的锑化铟晶片采用1000-5000ml/min的大流量在0-0.01个大气压的低压力条件下抛光清洗至少30s；采用电阻为18MΩ以上的超纯水稀释阻蚀剂，在零压力条件下对清洗后的锑化铟晶片采用大流量抛光清洗至少30s；用电阻为18MΩ以上的超纯水在零压力、大流量的条件下对清洗后的锑化铟晶片冲洗至少30s。
Description
技术领域
本发明属于晶片表面的洁净技术，更具体的说，是涉及一种半导体锑化铟晶片碱性化学机械抛光后的表面洁净方法。
背景技术
响应在1-5.5μm波段的InSb凝视红外焦平面器件具有灵敏度高，工艺成熟，成本效益好等优点。目前在军用凝视红外领域中占据主导地位。例如在美国弹道导弹防御系统和若干关健性常规战术武器系统中。InSb焦平面器件大量用于制导和热成像装置中。民用方面，医用诊断、消防、救援、工业监视、森林保护等领域广泛使用InSb热成像技术。在空对空成像制导应用中，64×64元InSb凝视红外焦平面列阵被优先考虑。红外焦平面列阵器件是兼具有红外辐射探测和信号读出及处理能力的新一代红外成像传感器。凝视型的焦平面列阵可使现代红外光电系统在温度灵敏度、空间分辫率和时间分辫率方面同时实现优异的性能，又使系统更加轻便、可靠。因此InSb半导体材料要求表面无划伤，粗糙度小于
表面洁净度好。过多的划伤、过大的粗糙度以及过多的杂质引入都会影响器件的灵敏度。这对InSb材料的化学机械抛光(Chemical-Mechanical Polishing，简称CMP)加工工艺以及抛光后表面处理技术提出更为苛刻的要求，对InSb材料抛光后表面洁净技术尤其重要。
目前，锑化铟材料批量抛光生产后，表面洁净采用水冲洗的方法，由于晶片表面温度高、能量高、表面张力大，虽然抛光停止了，但是晶片表面的反应有一个滞后的过程，简单的水冲洗不能避免抛光液的分布不均匀、沾污金属离子等现象，使得清洗后的锑化铟材料表面发生不均匀腐蚀，粗糙度增加，且清洗后的锑化铟材料表面有蚀圈，在8英寸芯片上，粒径大于0.1微米的粒子在1000个以上，从而造成后续加工中成本的提高及器件成品率的降低。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种能够降低半导体锑化铟晶片碱性化学机械抛光的后续加工成本，使用方法简单易行，能够提高晶片表面质量的洁净方法。
本发明通过下述技术方案实现：
一种锑化铟晶片碱性化学机械抛光后的表面洁净方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)配制水溶性表面洁净液：取电阻为18MΩ以上的超纯水边搅拌边加入表面活性剂和FA/O II型螯合剂，搅拌均匀后得pH值范围为6.5-7.5的水溶性表面洁净液，得到的洁净液中，表面活性剂的重量百分比为0.5-5％，FA/O II型螯合剂的重量百分比为0.1-5％，余量的电阻为18MΩ以上的超纯水；
(2)对碱性化学机械抛光后的锑化铟晶片迅速使用步骤(1)中得到的水溶性表面洁净液采用1000-5000ml/min的大流量在0-0.01个大气压的低压力条件下进行抛光清洗，抛光清洗的时间30s-180s；
(3)采用电阻为18MΩ以上的超纯水稀释阻蚀剂，得到阻蚀剂的重量百分比浓度为0.1-5％的阻蚀剂溶液，在零压力条件下迅速使用稀释后的阻蚀剂溶液对步骤(2)清洗后的锑化铟晶片采用1000-5000ml/min的大流量进行抛光清洗，抛光清洗的时间30s-180s；
(4)用电阻为18MΩ以上的超纯水在零压力、流量为1000-5000ml/min的条件下对步骤(3)清洗后的锑化铟晶片冲洗30s-180s。
其中，零压力是指压力表上的压力为零，只有抛光盘的自重压力。
0-0.01个大气压的低压力中的0.01个大气压为压力表上的数值，不含有自重压力。
表面活性剂为FA/OI型表面活性剂，Oπ-7((C10H21-C6H4-O-CH2CH2O)7-H)、Oπ-10((C10H21-C6H4-O-CH2CH2O)10-H)、O-20、JFC中的任一种。FA/OI型表面活性剂是天津晶岭微电子材料有限公司市售产品。
所述FA/O II型螯合剂是天津晶岭微电子材料有限公司市售产品，为乙二胺四乙酸四(四羟乙基乙二胺)，可简写为NH2RNH2，其结构式如下，
所述阻蚀剂为苯并三唑或六次甲基四胺。
本发明具有下述技术效果：
1.本发明的方法在锑化铟晶片进行碱性CMP后，选用含表面活性剂、螯合剂的洁净液、阻蚀剂、电阻为18MΩ以上的超纯水等进行大流量抛光清洗晶片表面，可迅速将晶片表面残留的、分布不均的抛光液冲走，防止局部继续反应，而且，大流量的清洗带出的热量使晶片各部分温度分布一致，温度一致性好，抛光清洗后可以获得洁净、完美的抛光表面。
2.本发明的方法中所使用的洁净液为水溶性，其中的表面活性剂可使抛光后晶片表面很高的表面能量迅速降低，减少损伤层，提高晶片表面质量的均匀性；FA/O II型螯合剂可与晶片表面残留的金属离子发生反应，生成可溶性的大分子螯合物，在大流量抛光清洗作用下脱离晶片表面。阻蚀剂可在抛光后晶片表面形成单分子钝化膜，阻止晶片表面不均匀分布的抛光液继续与晶片反应而形成不均匀腐蚀，提高抛光后晶片表面的完美性，从而获得洁净、完美的抛光表面。
3.本发明方法中通过大流量、低压力抛光清洗可有效地使表面活性剂、螯合剂及阻蚀剂的作用相互配合，共同作用，及时将残留的抛光液冲走，使表面迅速吸附易清洗物质，降低表面张力使表面呈物理吸附状态、形成单分子钝化膜、并使金属离子形成可溶的螯合物，获得高质量的晶片，从而降低后续加工的成本，提高器件成品率，使用方便简单易行。而且，洁净液的成本低、不污染环境及腐蚀设备。
4.洁净液呈中性，可有效防止残留的抛光液继续腐蚀晶片，降低化学作用。
5、本发明的方法在低压力条件下进行抛洗，可以使洁净液与清洗表面充分接触，同时在大流量洁净液的作用下有效带走表面清洗下来的污染物，提高表面清洗质量；若压力过大，则会对表面有摩擦，影响抛光后的表面质量。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1：
(1)取电阻为18MΩ的超纯水497g，边搅拌边加入FA/OI型表面活性剂2.5g和FA/O II型螯合剂0.5g，搅拌均匀后得pH值为6.7近似为中性的水溶性表面洁净液。
(2)对碱性化学机械抛光后的半导体锑化铟晶片迅速用步骤(1)得到的洁净液在流量为1000ml/min，压力为自重压力的条件下抛光清洗30s。
(3)用电阻为18MΩ的超纯水499.5g稀释阻蚀剂苯并三唑0.5g，用稀释后的苯并三唑溶液迅速对步骤(2)清洗后的锑化铟晶片在流量为1000ml/min、自重压力的条件下抛光清洗30s。
(4)用电阻为18MΩ的超纯水在零压力(自重压力)、流量为1000ml/min的条件下对步骤(3)清洗后的锑化铟晶片冲洗30s。
经过上述步骤清洗后的锑化铟晶片表面光洁无蚀圈，清洁效果好，在8英寸芯片上，粒径大于0.1微米的粒子小于10个，表面粗糙度达到0.6nm级别。
实施例2：
(1)取电阻为18MΩ的超纯水2054g，边搅拌边加入表面活性剂Oπ-1042g和FA/O II型螯合剂38g，搅拌均匀后得pH值为6.9近似为中性的水溶性表面洁净液。
(2)对碱性化学机械抛光后的半导体锑化铟晶片迅速用步骤(1)得到的洁净液在流量为1600ml/min、压力为0.01个大气压的条件下抛光清洗80s。
(3)用电阻为18MΩ的超纯水2096g稀释六次甲基四胺阻蚀剂38g，用稀释后的六次甲基四胺溶液迅速对步骤(2)清洗后的锑化铟晶片在零压力(自重压力)、流量为1600ml/min的条件下抛光清洗80s。
(4)用电阻为18MΩ的超纯水在零压力(自重压力)、流量为1600ml/min下对步骤(3)清洗后的锑化铟晶片冲洗80s。
经过上述清洗步骤后的锑化铟晶片表面光洁无蚀圈，清洁效果好，在8英寸芯片上，粒径大于0.1微米的粒子小于10个，表面粗糙度达到0.6nm级别。
实施例3：
(1)取电阻为18MΩ的超纯水5643.56g，边搅拌边加入表面活性剂O-20212.42g和FA/O II型螯合剂212.42g，搅拌均匀后得pH值为7.3近似为中性的水溶性表面洁净液。
(2)对碱性化学机械抛光后的半导体锑化铟晶片迅速使用步骤(1)得到的洁净液在流量为2800ml/min，压力为0.005个大气压的条件下抛光清洗130s。
(3)用电阻为18MΩ的超纯水5855.98g稀释苯并三唑阻蚀剂212.42g，用稀释后的苯并三唑溶液迅速对步骤(2)清洗后的锑化铟晶片进行在流量为2800ml/min、零压力(自重压力)的条件下抛光清洗130s。
(4)用电阻为18MΩ的超纯水在零压力(自重压力)、流量为2800ml/min下对步骤(3)清洗后的锑化铟晶片再抛光清洗130s。
经过上述清洗步骤后的锑化铟晶片表面光洁无蚀圈，清洁效果好，在8英寸芯片上，粒径大于0.1微米的粒子小于10个，表面粗糙度达到0.6nm级别。
实施例4：
(1)取电阻为18MΩ的超纯水13500g，边搅拌边加入表面活性剂JFC750g和FA/O II型螯合剂750g，搅拌均匀后得pH值为7.5近似为中性的水溶性表面洁净液。
(2)对碱性化学机械抛光后的半导体锑化铟晶片迅速用步骤(1)得到的洁净液再流量为5000ml/min、零压力(自重压力)的条件下抛光清洗180s。
(3)用电阻为18MΩ的超纯水14250g稀释六次甲基四胺阻蚀剂750g，用稀释后的六次甲基四胺溶液迅速对步骤(2)清洗后的锑化铟晶片进行在自重压力、流量为5000ml/min的条件下抛光清洗180s。
(4)用电阻为18MΩ的超纯水在零压力(自重压力)、流量为5000ml/min的条件下对步骤(3)清洗后的锑化铟晶片冲洗180s。
经过上述清洗步骤后的锑化铟晶片表面光洁无蚀圈，清洁效果好，在8英寸芯片上，粒径大于0.1微米的粒子小于10个，表面粗糙度达到0.6nm级别。
Claims (3)
1.一种锑化铟晶片碱性化学机械抛光后的表面洁净方法，其特征在于，包括下述步骤
(1)配制水溶性表面洁净液：取电阻为18MΩ以上的超纯水边搅拌边加入表面活性剂和FA/O II型螯合剂，搅拌均匀后得pH值范围为6.5-7.5的水溶性表面洁净液，得到的洁净液中，表面活性剂的重量百分比为0.5-5％，FA/O II型螯合剂的重量百分比为0.1-5％，余量的是电阻为18MΩ以上的超纯水；
(2)对碱性化学机械抛光后的锑化铟晶片迅速使用步骤(1)中得到的水溶性表面洁净液采用1000-5000ml/min的大流量在0-0.01个大气压的低压力条件下进行抛光清洗，抛光清洗的时间30s-180s；
(3)采用电阻为18MΩ以上的超纯水稀释阻蚀剂，得到阻蚀剂的重量百分比浓度为0.1-5％的阻蚀剂溶液，在零压力条件下迅速使用稀释后的阻蚀剂溶液对步骤(2)清洗后的锑化铟晶片采用1000-5000ml/min的大流量进行抛光清洗，抛光清洗的时间30s-180s；
(4)用电阻为18MΩ以上的超纯水在零压力、流量为1000-5000ml/min的条件下对步骤(3)清洗后的锑化铟晶片冲洗30s-180s。
2.根据权利要求1所述的锑化铟晶片碱性化学机械抛光后的表面洁净方法，其特征在于，所述表面活性剂为FA/OI型表面活性剂、Oπ-7、Oπ-10、O-20、JFC中的任一种。
3.根据权利要求1所述的锑化铟晶片碱性化学机械抛光后的表面洁净方法，其特征在于，所述阻蚀剂为苯并三唑或六次甲基四胺。
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