CN112802735B - 一种半导体晶圆刻蚀后清洗方法 - Google Patents

一种半导体晶圆刻蚀后清洗方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种半导体晶圆刻蚀后清洗方法，包括步骤一：对半导体晶圆采用酸液进行预洗；步骤二：采用高压二流体碱溶液进行冲洗；步骤三：采用酸溶液进行清洗；步骤四：采用高压二流体碱溶液进行冲洗；步骤五：采用碱溶液进行超声清洗；步骤六：清洗干燥。本发明能够对半导体晶圆刻蚀后进行彻底清洗，又因其具有操作工艺简单、方便、可重复性强等优点，可适合大批量工业生产。

Description

一种半导体晶圆刻蚀后清洗方法
技术领域
本发明属于半导体清洗技术领域，具体涉及一种半导体晶圆刻蚀后清洗方法。
背景技术
随着半导体的不断发展及应用领域不断广泛，对其性能要求越来越高。刻蚀技术作为一种关键支撑技术，在半导体工艺中是不可或缺的，在某种程度上决定了芯片的性能，如半导体工艺中的背面通孔工艺因能有效降低源接地电感和增加散热性能而被作为关键工艺。无论正面图形刻蚀或台面隔离还是背面深孔刻蚀等，其刻蚀后产生的副产物对芯片的性能有致命的影响，若无法去除干净则直接影响产品的性能、成品率和可靠性；而刻蚀后产生的副产物与材料组成和刻蚀气体息息相关，现有的清洗方法对刻蚀产生的少量副产物的可以有效去除，但是对大面积的台面、较高台阶和深孔刻蚀后的大量产物难以彻底去除干净，因此彻底去除这些刻蚀副产物尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供了一种半导体晶圆刻蚀后清洗方法，以提高产品成品率和器件可靠性。
本发明的技术方案为：提供一种半导体晶圆刻蚀后清洗方法，包括以下步骤：
步骤一：对半导体晶圆采用酸液进行预洗；
步骤二：采用高压二流体碱溶液进行冲洗；
步骤三：采用酸溶液进行清洗；
步骤四：采用高压二流体碱溶液进行冲洗；
步骤五：采用碱溶液进行超声清洗；
步骤六：清洗干燥。
优选地，所述半导体晶圆材料为Si、GaN、AlN、蓝宝石、SiC、InP的一种或多种组合。
优选地，所述步骤一或/和步骤三中采用的酸液包括酸和氧化剂、水，所述酸液采用的酸为硫酸、硝酸、盐酸、磷酸、柠檬酸中的一种或多种组合，所述酸液中的氧化剂为双氧水或臭氧。
优选地，所述高压二流体碱溶液中的碱性物质为氢氧化钠、氨水，碱性物质与水体积配比为1:50~1:150。
优选地，所述高压二流体碱溶液进行冲洗的高压为40PSI～180 PSI，且冲洗过程中碱溶液以二流体形式对晶圆进行冲洗。
优选地，所述碱溶液为碱性氧化物和水，所述碱性氧化物与水的体积配比为1:1~1:40。
优选地，所述步骤六中的清洗干燥的具体方法为：采用去离子水进行清洗甩干、高温烘干，高温烘干的温度为101℃～140℃。
优选地，所述步骤一和步骤三中的清洗温度为60℃～150℃。
优选地，所述步骤一和步骤三中的清洗均采用超声清洗，超声频率为40 KHz～1000KHz。
所述步骤一至五的各工艺步骤均可以单独重复或部分步骤连续重复进行。
本发明的有益效果在于：
1.在对所述半导体进行酸清洗之前，先用酸预洗液对所述半导体进行预先清洗，酸预洗液与刻蚀后副产物进行氧化反应从而使副产物变的疏松而不致密，粘附性变差；
2.在对所述半导体进行酸清洗之前，再用高压二流体碱溶液冲洗，高压二流体作用一方面促进副产物与所述半导体分离，另一面将大量的大块副产物冲洗带走，尤其是较高台阶和深孔的刻蚀副产物；使得酸清洗的效率增加而且清洗的更加彻底，同时也避免了静电的产生，人员和设备更加安全；
3.在对所述半导体进行酸清洗之后，用高压二流体碱溶液冲洗去除台阶较高或深孔的酸反应产生的氧化物，还可以进一步冲洗掉酸洗残留的少量的产物；
4.由步骤三和步骤四组成的清洗实现了双重清洗保证，确保了副产物的彻底清洗干净
因此，这种方法能够对半导体晶圆刻蚀后进行彻底清洗，又因其具有操作工艺简单、方便、可重复性强等优点，可适合大批量工业生产。
附图说明
图1是本发明半导体晶圆蚀刻后清洗方法的流程示意图。
具体实施方式
一种半导体晶圆刻蚀后清洗的方法，包括以下步骤：
S1采用酸液进行预洗；
S2采用高压二流体碱溶液进行冲洗；
S3采用酸溶液进行清洗；
S4采用高压二流体碱溶液进行冲洗；
S5采用碱溶液进行超声清洗；
S6清洗干燥。
其中，所述半导体晶圆的材料为Si、GaN、AlN、蓝宝石、SiC、InP等的一种或多种组合；
其中，所述酸预洗液主要组成为酸和氧化剂，可以选择水作为次要成分；
其中，所述酸预洗液中的酸为硫酸、硝酸、盐酸、磷酸、柠檬酸等其中一种或多种组合，所述酸预洗液中的氧化剂为双氧水或臭氧，；
其中，所述高压二流体碱清洗液为含氢氧化钠、氨水等碱性物质的溶液，
其中，所述高压二流体碱清洗液的碱性物质与水体积配比为1:50～1:150；
其中，所述高压二流体碱清洗的高压为40PSI～180 PSI，且冲洗过程中碱溶液以二流体形式对晶圆进行冲洗；
其中，所述酸清洗液主要组成为酸和氧化剂，可以选择水作为次要成分；
其中，所述酸洗液中的酸为硫酸、硝酸、盐酸、磷酸、柠檬酸等其中一种或多种组合，所述酸洗液中的氧化剂为双氧水或臭氧；
其中，所述碱溶液为氢氧化钠、氨水等碱性氧化物和水；
其中，所述碱溶液中碱与水体积配比为1:1～1:40；
其中，所述清洗干燥为去离子水清洗甩干、高温烘干，其高温烘干温度为101℃～140℃；
其中，所述酸性清洗液与所述酸性预清洗液含有的组成成分可以相同也可以不同，其液配比可以相同也可以不同；
其中，所述酸性清洗液和所述酸性预清洗液的温度在60～150℃；
其中，所述酸性清洗液、所述酸性预清洗液和碱溶液清洗均采用超声清洗，其超声频率在40 KHz～1000KHz；
其中，所述超声清洗方式为所述半导体在清洗液中移动或禁止不动；
其中，S1、S2、S3、S4和S5各工艺步骤均可以单独重复或部分步骤连续重复进行。
下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细的描述。请参阅图1所示，本发明提供了一种半导体晶圆刻蚀后清洗方法，包括以下步骤：
步骤一：对半导体晶圆采用酸液进行预洗；将所述半导体放入酸预洗液中进行酸预洗超声浸泡，氧化剂使所述半导体晶圆刻蚀副产物氧化，酸可以使副产物氧化分解，从而可以使副产物变的疏松且粘附力变弱；
步骤二：采用高压二流体碱溶液进行冲洗；利用高压二流体对酸预洗过的半导体进行冲洗，高压二流体冲洗是为了将酸预洗后的副产物进行大量去除，特别是高台面和深孔的刻蚀副产物，使得副产物少量残留；
步骤三：采用酸溶液进行清洗；将半导体放入酸洗液中进行超声清洗，氧化剂使所述半导体晶圆刻蚀副产物氧化，酸可以使副产物氧化分解，这次酸洗将少量的副产物进行彻底清洗；
步骤四：采用高压二流体碱溶液进行冲洗；利用高压二流体对酸洗过的半导体进行冲洗，高压二流体冲洗是为了将S3酸洗后的可能残留的副产物将其冲洗掉，特别是高台面和深孔的刻蚀副产物，又因为经过酸洗后其副产物非常少并且粘附力非常差，这样就由步骤三和步骤四组成的清洗实现了双重保证，确保了副产物的彻底清洗干净；
步骤五：采用碱溶液进行超声清洗；将上述清洗过的半导体晶圆放进预先配置好的碱溶液进行超声清洗，对表面可能产生的氧化物进行清洗；
步骤六：清洗干燥，将上述清洗过的半导体晶圆进行高速旋转清洗甩干或氮气吹干，然后高温烘干。
所述半导体晶圆材料为Si、GaN、AlN、蓝宝石、SiC、InP的一种或多种组合。
所述步骤一或/和步骤三中采用的酸液包括酸和氧化剂、水，所述酸液采用的酸为硫酸、硝酸、盐酸、磷酸、柠檬酸中的一种或多种组合，所述酸液中的氧化剂为双氧水或臭氧。
所述步骤二中的高压二流体碱溶液中的碱性物质为氢氧化钠、氨水，碱性物质与水体积配比为1:50~1:150。
所述步骤二中高压二流体碱溶液进行冲洗的高压为40PSI～180 PSI，且冲洗过程中碱溶液以二流体形式对晶圆进行冲洗。
所述步骤三和所述步骤四中的碱溶液为碱性氧化物和水，所述碱性氧化物与水的体积配比为1:1~1:40。
所述步骤五中的清洗干燥的具体方法为：采用去离子水进行清洗甩干、高温烘干，高温烘干的温度为101℃～140℃。
所述步骤一和步骤三中的清洗温度为60℃～150℃。
所述步骤一和步骤三中的清洗均采用超声清洗，超声频率为40 KHz～1000KHz。
所述半导体在步骤一、三和步骤五清洗过程全程使用超声和移动浸泡，一方面可以加速溶液的交换，另一方面可以振裂副产物，使得刻蚀大面积台面、较高台阶和深孔的后半导体更容易清洗。
实施例1
一种GaN半导体晶圆刻蚀后清洗的方法，其特征在于，该清洗方法包括以下步骤：
S1采用酸液进行预洗；所述酸预洗液包括硝酸、臭氧和水，温度为75℃，采用超声清洗，频率为230KHz；
S2采用高压二流体碱溶液进行冲洗；所述高压二流体碱清洗液包含含氢氧化钠与水，体积配比为1.5:135，高压为125 PSI，且冲洗过程中碱溶液以二流体形式对晶圆进行冲洗；
S3采用酸溶液进行清洗；酸清洗液包含硫酸、双氧水和水，温度为128℃，采用超声清洗，频率为650KHz。
S4采用高压二流体碱溶液进行冲洗；所述高压碱清洗液包含含氨水与水，体积配比为1:75，高压为165 PSI，且冲洗过程中碱溶液以二流体形式对晶圆进行冲洗；
S5采用碱溶液进行超声清洗，频率为330KHz，；
S6清洗干燥：去离子水清洗甩干、高温烘干；其高温烘干温度为1180℃；。
所述超声清洗方式为所述半导体在清洗液中移动或禁止不动；
本文所阐述的实施例是为了更好的解释本发明一种半导体晶圆刻蚀后清洗的方法。本发明的设计步骤较为简单，其工艺与化合物导体的工艺技术兼容。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (8)

1.一种半导体晶圆刻蚀后清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：对半导体晶圆采用酸液进行预洗；
步骤二：采用高压二流体碱溶液进行冲洗；
步骤三：采用酸溶液进行清洗；
步骤四：采用高压二流体碱溶液进行冲洗；
步骤五：采用碱溶液进行超声清洗；
步骤六：清洗干燥；
所述半导体晶圆材料为Si、GaN、AlN、蓝宝石、SiC、InP的一种或多种组合；
所述步骤一和步骤三中采用的酸液包括酸和氧化剂、水，所述酸液采用的酸为硫酸、硝酸、盐酸、磷酸、柠檬酸中的一种或多种组合，所述酸液中的氧化剂为双氧水或臭氧。
2.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆刻蚀后清洗方法，其特征在于，所述高压二流体碱溶液中的碱性物质为氢氧化钠、氨水，碱性物质与水体积配比为1:50~1:150。
3.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆刻蚀后清洗方法，其特征在于，所述高压二流体碱溶液进行冲洗的高压为40PSI～180 PSI，且冲洗过程中碱溶液以二流体形式对晶圆进行冲洗。
4.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆刻蚀后清洗方法，其特征在于，所述碱溶液为碱性氧化物和水，所述碱性氧化物为含氢氧化钠和/或氨水，所述碱性氧化物与水的体积配比为1:1~1:40。
5.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆刻蚀后清洗方法，其特征在于，所述步骤六中的清洗干燥的具体方法为：采用去离子水进行清洗甩干、高温烘干，高温烘干的温度为101℃～140℃。
6.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆刻蚀后清洗方法，其特征在于，所述步骤一和步骤三中的清洗温度为60℃～150℃。
7.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆刻蚀后清洗方法，其特征在于，所述步骤一和步骤三中的清洗均采用超声清洗，超声频率为40 KHz～1000KHz。
8.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆刻蚀后清洗方法，其特征在于，所述步骤一、三和五清洗过程全程使用超声和移动浸泡。
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