CN102010793A - 硅片清洗剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种硅片清洗剂的制备方法，其特征是，具体步骤(体积比％)，将渗透剂、非离子表面活性剂按需配置清洗剂的体积百分比0.1-5％、部分18MΩ的去离子水用负压吸入反应器内并呈涡流状态；胺碱按需配置清洗剂的质量百分比0.5-10％，用去离子水稀释后在负压涡流状态下逐渐加入反应器内；将螯合剂0.1-5％用去离子水稀释后逐渐加入反应器内；加入缓蚀剂0.1-5％用去离子水稀释后逐渐加入反应器内；在涡流状态下反应器内加入剩余量的去离子水。有益效果：只需进行一次清洗即可达到清洗要求，提高了生产效率。采用负压搅拌的方法可避免有机物、金属离子、大颗粒等有害污染物的引入。

Description

硅片清洗剂的制备方法

技术领域

本发明属于半导体材料清洗剂，尤其涉及一种硅片清洗剂的制备方法。

背景技术

随着超大规模集成电路的发展，集成度不断提高，器件的特征尺寸不断减小，对硅衬底表面洁净度的要求也比较严格，硅片清洗在半导体工业的重要性早引起人们的高度重视，超大规模集成电路工艺要求在提供的衬底片上吸附物不多于500个/m²×0.12μm，金属污染物小于10¹⁰atom/cm²。硅衬底表面的污染物将会严重影响硅衬底的物理性质和电学性质，并最终影响到集成电路的成品率。硅片生产中每一道工序存在的潜在污染，都可能导致缺陷的产生和器件的失败。在超大规模集成电路的制造工艺中，硅片的表面状态是以后集成电路平整度保证的基础，如果清洗效果不好会直接影响器件的成品率、性能和可靠性。

目前，硅衬底的清洗主要是去除金属离子、颗粒和有机物。其传统方法主要采用RCA清洗中的一号液和三号液，分别采用一号液和三号液进行两步清洗。一号液为氢氧化铵/过氧化氢/去离子水(NH₄OH/H₂O₂/H₂O，简称APM，65-80℃)，一号液显碱性、氧化性、络合性，氧化并轻微腐蚀凹槽(腐蚀坑)，去除表面吸附颗粒、有机污染物，并和一些金属形成络合物而被清除，如：[Ag(NH₃)₂]⁺、[Cu(NH₃)₄]²⁺，但它对硅同时氧化和腐蚀，可导致表面粗糙，所以要严格控制温度、浓度和时间。三号液，硫酸/过氧化氢/去离子水(H₂SO₄/H₂O₂/H₂O，简称SPM，100-130℃)，显酸性和氧化性，专门用于去除有机污染物，但具有强腐蚀性，混合时生热，洗毕有微量硫残余。上述一号液和三号液的缺点为：使用强碱和强氧化剂，这些试剂都具有强腐蚀性，危害人体安全，操作危险；由于分别采用一号液和三号液进行两步清洗、操作步骤多，消耗大量的去离子水和化学试剂，生产成本高；氨水易分解，挥发，有刺激性气味，使用时必须通风，增加了超净空间的维护费用；存在严重的环保问题。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的不足，提供一种使用胺碱与非离子表面活性剂的混合溶液来替代现在广泛采用的RCA清洗，以实现大规模集成电路对硅片的表面洁净度的要求，同时制备简便，无污染，安全性好，环保、运行成本低的硅片清洗剂的制备方法。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现，一种硅片清洗剂的制备方法，其特征在于，具体步骤(体积比％)

(1)首先将渗透剂、非离子表面活性剂按需配置清洗剂的体积百分比0.1-5％，以及部分18MΩ的去离子水用负压吸入反应器内并呈涡流状态；

(2)胺碱按需配置清洗剂的质量百分比0.5-10％，用18MΩ的去离子水稀释后在负压涡流状态下逐渐加入反应器内；

(3)将螯合剂0.1-5％用18MΩ去离子水稀释后在负压涡流状态下逐渐加入反应器内；

(4)加入缓蚀剂0.1-5％用18MΩ去离子水稀释后在负压涡流状态下逐渐加入反应器内；

(5)在涡流状态下反应器内加入剩余量的去离子水。

有益效果：只需要进行一次清洗即可达到清洗要求，把原来需要两步的清洗简化为一步，提高了生产效率。采用负压搅拌的方法可避免有机物、金属离子、颗粒等有害污染物的引入，避免二次污染；另外，在环境中以及操作人员体内存在大量的钠离子，很容易对清洗液造成污染。采用该制备方法比原始的机械搅拌方法制备的清洗液，金属离子含量小2个数量级，能达到1ppm以下。

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：

一种硅片清洗剂的制备方法，具体步骤(体积比％)

(1)首先将渗透剂、非离子表面活性剂按需配置清洗剂的体积百分比0.1-5％，以及部分18MΩ的去离子水用负压吸入反应器内并呈涡流状态；

(2)胺碱按需配置清洗剂的质量百分比0.5-10％，用18MΩ的去离子水稀释后在负压涡流状态下逐渐加入反应器内；

(3)将螯合剂0.1-5％用18MΩ去离子水稀释后在负压涡流状态下逐渐加入反应器内；

(4)加入缓蚀剂0.1-5％用18MΩ去离子水稀释后在负压涡流状态下逐渐加入反应器内；

(5)在涡流状态下反应器内加入剩余量的去离子水。

所述反应器原材料选用无污染的聚丙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲脂。

所述胺碱为三乙醇胺、二乙醇胺或羟乙基乙二胺中的任一种。

所述非离子表面活性剂为FA/0系列I型表面活性剂，为天津晶岭微电子材料有限公司市售商品。

所述缓蚀剂为苯并三氮唑。

所述的螯合剂为天津晶岭微电子材料有限公司市售商品FA/O II型螯合剂。成分为乙二胺四乙酸四(四羟乙基乙二胺)。

实施例一

配制100L硅片清洗剂

在负压搅拌下取FA/O I型活性剂5mL，FA/O螯合剂3ml、渗透剂JFC5ml、30mL去离子水用负压吸入反应器内并呈涡流搅拌状态；然后量取三乙醇胺10mL，用50mL 18MΩ超纯去离子水稀释后用负压吸入反应器进行搅拌。最后加入2ML苯并三氮唑，也采用负压吸入的方法搅拌均匀。最后得到硅片清洗剂。

实施例二

配制100L硅片清洗剂

在负压搅拌下取FA/O II型活性剂10mL，渗透剂JFC10mL，FA/O螯合剂10ml、2.9L18MΩ去离子水用负压吸入反应器内并呈涡流搅拌状态；然后量取三乙醇胺50mL用7L 18MΩ超纯去离子水稀释后用负压吸入反应器进行搅拌。最后加入10ML苯并三氮唑，同样采用负压吸入的方法搅拌均匀。最后得到硅片清洗剂。

本发明中采用方法的作用为：

清洗剂制备反应器采用负压搅拌的方法可避免有机物、金属离子、大颗粒等有害污染物的引入；先将渗透剂、非离子表面活性剂、金属离子螯合剂等用负压搅拌方式充分混合，然后在负压的作用下将稀释的胺碱抽入到反应器中，进行充分混合，从而避免了非离子表面活性剂局部胶束现象，提高清洗液的成品率，延长了清洗液的存放时间。硅片清洗剂采用的非离子表面活性剂具有润湿性，能有效的降低溶液的表面张力后，再由渗透剂的渗透作用将颗粒托起，包裹起来。具有较强渗透力的活性剂分子可深入硅片表面与吸附物之间，向深处发展，如同向界面打入一个“楔子”，起到劈开的作用，可将颗粒托起，活性剂分子取而代之吸附于硅片表面上，同样降低表面能量达到稳定目的，同时颗粒的周围也吸附一层活性剂分子，防止颗粒再沉积。利用超声等机械力使颗粒从硅片表面脱附，而非离子表面活性剂吸附于硅片表面与脱附后的颗粒表面，有效的抑制了颗粒再沉积。该方法能有效的去除金刚砂和硅粉。采用胺碱替代了无机碱(氨水)，胺碱不仅能与有机物发生化学反应，而且胺碱能与有机物互溶，这样有利于去除硅片表面的有机物污染，提高产品表面清洁度。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (1)

1.一种硅片清洗剂的制备方法，其特征在于，具体步骤(体积比％)

(1)首先将渗透剂、非离子表面活性剂按需配置清洗剂的质量百分比0.1-5％，以及部分18MΩ的去离子水用负压吸入反应器内并呈涡流状态；

(2)胺碱按需配置清洗剂的质量百分比0.5-10％，用18MΩ的去离子水稀释后在负压涡流状态下逐渐加入反应器内；

(3)将螯合剂0.1-5％用18MΩ去离子水稀释后在负压涡流状态下逐渐加入反应器内；

(4)加入缓蚀剂0.1-5％用18MΩ去离子水稀释后在负压涡流状态下逐渐加入反应器内；

(5)在涡流状态下反应器内加入余量的去离子水。