CN113736580A - 一种用于硅片清洗抛光的混酸清洗液及抛光硅片清洗方法 - Google Patents

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李飞
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Abstract

本发明提供了一种用于硅片清洗抛光的混酸清洗液及抛光硅片清洗方法，不对DHF腐蚀槽的结构形式进行改进，通过提供一种由氢氟酸、有机酸以及去离子水组成的混酸清洗液，并在SC‑1及臭氧水清洗后配合使用HF/有机酸/去离子水→O3/去离子水→干燥的工艺，实现在DHF槽中仅有颗粒过滤器而无金属过滤器的存在的情况下，高效降低硅片表面的金属水平，保持清洁度的持续性。经过测试，能够将抛光硅片表面MCL水平由当前的1E10至少降低至1E8Atoms/cm2。

Description

一种用于硅片清洗抛光的混酸清洗液及抛光硅片清洗方法
技术领域
本发明涉及硅片清洗技术领域，具体涉及一种用于硅片清洗抛光的混酸清洗液及抛光硅片清洗方法。
背景技术
半导体硅片是汽车、手机、PC等领域必不可少的半导体材料。随着半导体行业对硅衬底的要求日益严格，为了保证最终元器件的高性能、高稳定性和高质量性，需要最终的硅衬底表面具有极高清洁度。
硅片的一般生产加工流程为：单晶生长→切断→外径滚磨削→平边或V型槽处理→切片→边缘轮廓→研磨→腐蚀→化学气相沉积→抛光→最终清洗→终检→包装。最终清洗的效率对硅衬底表面的金属、颗粒以及有机物质量起着决定性作用。而最终清洗中的清洗液对清洗效率至关重要。
但根据上述硅片在制造流程可知，硅片在加工过程中需要经过研磨、研削等工艺处理，在处理时，会用到包含有铝和硅屑的研磨液，导致包含有金属研削屑和研磨粒子的细微金属离子残留在硅片的表面。
传统的硅片清洗工艺流程一般如下：SC-1清洗、SC-2清洗、臭氧水清洗、HF腐蚀、干燥。经SC-1和SC-2清洗工艺后，硅片表面会产生较多的金属杂质；再经臭氧水清洗后，产生的金属杂质被包裹于氧化膜中，尽管经适量的HF腐蚀后，能够去除一部分，但仍有数十埃的氧化膜且有一定量的金属杂质残留，导致硅片表面的金属水平居高不下，难以达到要求的清洁度。
同时，目前所用的HF酸腐蚀槽内只安装有颗粒过滤器而无金属过滤器，解决上述问题多采用加装金属过滤器的方式进行，不仅增加设备投入成本而且也无法从根本解决问题。
发明内容
本发明是为解决上述技术问题而进行的，针对HF酸腐蚀槽内只安装有颗粒过滤器而无金属过滤器的情况，对腐蚀液进行配方改进，实现硅片表面的金属水平呈数量级式降低。
本发明的改进思路在于，不对DHF腐蚀槽的结构形式进行改进，通过提供一种由氢氟酸、有机酸以及去离子水组成的混酸清洗液并配合使用如下清洗工艺(HF/有机酸/去离子水→O3/去离子水→干燥)，实现在DHF槽中仅有颗粒过滤器而无金属过滤器的存在的情况下，高效降低硅片表面的金属水平，保持清洁度的持续性。
基于此，本发明的第一方面，提供了一种用于硅片清洗抛光的混酸清洗液，由氢氟酸、有机酸以及去离子水配置而成，其中，氢氟酸与有机酸的体积比为0.04～0.08:1，有机酸选自柠檬酸、草酸、乳酸中的任意一种或多种混合。
优选的，氢氟酸的浓度为49％，有机酸为一水合柠檬酸，浓度为31％；氢氟酸与一水合柠檬酸之间的体积比为0.06:1。
本发明具体实施方式中采用该优选配方进行DHF腐蚀，结果显示，能够将抛光硅片表面MCL水平由1E10降至1E8 Atoms/cm2。
本发明的第二方面，提供了一种抛光硅片清洗方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、SC-1及臭氧水清洗
硅片在SC-1清洗槽清洗完毕后，放入O3浓度为1～20ppm的臭氧水清洗槽中清洗；
B、DHF腐蚀
于DHF槽中加入体积比为1:17:92的49％氢氟酸、31％一水合柠檬酸和常温去离子水，内循环数小时，防止投入硅片清洗时药液中的颗粒附着于硅片表面；待抛光硅片经步骤A处理后被置于该DHF槽后，清洗5～7min，去除硅片表面的氧化膜。该步骤中所使用的DHF槽内仅配有合适粒径的颗粒滤芯，无额外的金属滤芯；
C、臭氧水清洗
将步骤B处理后的硅片放入O3浓度为1～20ppm的臭氧水清洗槽中清洗5～7min；
D、DIW清洗及干燥
将臭氧水清洗后的硅片放入纯水溢流槽内进行清洗，去除硅片表面附着的臭氧水后进行干燥。
本发明中上述清洗方法所涉及的原理如下：
(1)SC1工艺清洗，将硅片表面部分金属离子和金属氧化物从硅片上去除掉；再经O3/水工艺清洗后，金属杂质将包裹于氧化膜中；
(2)经适量的混酸溶液腐蚀时，氢氟酸溶解大部分氧化膜和金属杂质残留，有机酸去除残留的氧化膜，并螯合溶液中的金属离子，形成金属螯合物，实现在DHF槽中仅有颗粒过滤器的条件下，便可获得较低水平的金属；
(3)再经O3/水工艺清洗后，将硅片疏水性表面改性为亲水性表面，减少颗粒的吸附，再经干燥即可获得较低MCL水平和颗粒的硅表面。
优选的，步骤A所采用的SC-1清洗液中，NH4OH、H2O2以及H2O之间的体积比为1:2:10～1:2:50，清洗次数为一次或两次。
优选的，步骤A和步骤C的臭氧水清洗步骤中，可采用传统清洗工艺，优选采用浸泡后急速排液，同时喷淋的方式进行，防止金属氢氧化物杂质产生：将清洗后的硅片以竖直状态放入臭氧水清洗槽中浸泡5～7min，而后打开槽底的急速排液阀门进行急速排液，并在排液同时打开清洗槽上方的两个喷管，喷管上的喷嘴同时均一的对硅片两面进行喷淋，每个喷嘴的喷水压为0.2～0.3MPa，流量为2～3L/min，硅片和喷嘴的间隔为10～15cm。
优选的，步骤D中，干燥的具体条件为：慢提拉干燥5min，65℃红外干燥5min。
本发明的有益保障及效果如下：
本发明不对DHF腐蚀槽的结构形式进行改进，通过提供一种由氢氟酸、有机酸以及去离子水组成的混酸清洗液并配合使用如下清洗工艺：HF/有机酸/去离子水→O3/去离子水→干燥，实现DHF腐蚀。相对于现有技术中仅采用HF进行腐蚀，本发明采用有机酸去除经HF酸腐蚀后残留的氧化膜，并螯合溶液中的金属离子，形成金属螯合物，严格避免了金属离子再次附着的可能性，实现在DHF槽中仅有颗粒过滤器的条件下，便可获得较低水平金属杂质的目的。经过测试，能够将抛光硅片表面MCL水平由当前的1E10至少降低至1E8 Atoms/cm2。
具体实施方式
现结合实施例对本发明作详细描述，但本发明的实施不仅限于此。
将需洗净的硅片投入洗净机，开始单向流动，逐槽按照图1以及下述步骤进行清洗处理，清洗流程如表1所示：
表1硅片清洗流程
槽号 洗净方式 使用药液
1 SC-1处理 NH<sub>4</sub>OH、H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>
2 臭氧水处理 臭氧水
3 DHF混酸处理 HF、CA.H<sub>2</sub>O
4 臭氧水处理 臭氧水
5 水冲洗 纯水
6 干燥 ----
各清洗步骤具体说明如下：
A、SC-1清洗
将硅片在碱性SC-1清洗槽中进行清洗，去除金属颗粒杂质。所采用的SC-1清洗液包括NH4OH、H2O2以及HO2，三者之间的体积比为1:2:10～1:2:50。
B、臭氧水处理
将步骤A处理后的硅片放入O3浓度为1～20ppm的臭氧水清洗槽中清洗，在硅片表面形成氧化膜，并将金属杂质包裹于氧化膜内。
C、DHF腐蚀
[准备工作]：在仅配有合适粒径的颗粒滤芯存在下(无额外的金属滤芯)DHF槽中加入体积比为1:17:92的49％氢氟酸(HF)、31％一水合柠檬酸(CA·H2O)和常温去离子水，内循环数小时，防止投入硅片清洗时药液中的颗粒附着于硅片表面；
[清洗工作]：待该DHF槽循环数小时后，抛光硅片正常加工至该DHF槽后，加工5min。氢氟酸溶解大部分氧化膜和金属杂质残留，有机酸去除残留的氧化膜，并螯合溶液中的金属离子，形成金属螯合物，实现在DHF槽中仅有颗粒过滤器的条件下，便可获得较低水平的金属。
D、臭氧水清洗
将步骤C处理后的硅片放入O3浓度为1～20ppm的臭氧水清洗槽中清洗5min。
E、DIW清洗及干燥
将臭氧水清洗后的硅片放入纯水溢流槽内进行清洗，去除硅片表面附着的臭氧水后进行干燥，干燥条件为慢提拉干燥5min，65℃红外干燥5min。
经过上述处理步骤后，干燥的硅片被自动运出洗净机，结束整个洗净过程。
随机选择经上述清洗步骤处理后的硅片，并从中随机选择三个面进行MCL测试，结果如表2所示，能有效降低抛光硅片MCL水平至1E8 Atoms/cm2以下。
表2 MCL结果汇总
Figure BDA0003245403860000041
注：申请人的MCL检出限最低水平为1E8 Atoms/cm2，表中显示为0的均表示低于检出限。
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种用于硅片清洗抛光的混酸清洗液，其特征在于，由氢氟酸、有机酸以及去离子水配置而成，其中，所述氢氟酸与有机酸的体积比为0.04～0.08:1，
所述有机酸选自柠檬酸、草酸、乳酸中的任意一种或多种混合。
2.根据权利要求1所述的用于硅片清洗抛光的混酸清洗液，其特征在于：
其中，所述氢氟酸的浓度为49％，所述有机酸为一水合柠檬酸，浓度为31％；
所述氢氟酸与所述一水合柠檬酸之间的体积比为0.06:1。
3.一种抛光硅片清洗方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、SC-1及臭氧水清洗
硅片在SC-1清洗槽清洗完毕后，放入O3浓度为1～20ppm的臭氧水清洗槽中清洗；
B、DHF腐蚀
于DHF槽中加入体积比为1:17:92的49％氢氟酸、31％一水合柠檬酸和常温去离子水，内循环数小时，待抛光硅片经步骤A处理后被置于该DHF槽后，清洗5～7min，去除硅片表面的氧化膜；所述DHF槽内仅配有合适粒径的颗粒滤芯，无额外的金属滤芯；
C、臭氧水清洗
将步骤B处理后的硅片放入O3浓度为1～20ppm的臭氧水清洗槽中清洗5～7min；
D、DIW清洗及干燥
将臭氧水清洗后的硅片放入纯水溢流槽内进行清洗，去除硅片表面附着的臭氧水后进行干燥。
4.根据权利要求3所述的抛光硅片清洗方法，其特征在于：
其中，步骤A所采用的SC-1清洗液中，NH4OH、H2O2以及H2O之间的体积比为1:2:10～1:2:50。
5.根据权利要求3所述的抛光硅片清洗方法，其特征在于：
其中，步骤A和步骤C的臭氧水清洗步骤中，采用浸泡后急速排液，同时喷淋的方式进行：将清洗后的硅片以竖直状态放入臭氧水清洗槽中浸泡5～7min，而后打开槽底的急速排液阀门进行急速排液，并在排液同时打开清洗槽上方的两个喷管，喷管上的喷嘴同时均一的对硅片两面进行喷淋，每个喷嘴的喷水压为0.2～0.3MPa，流量为2～3L/min，硅片和喷嘴的间隔为10～15cm。
6.根据权利要求3所述的抛光硅片清洗方法，其特征在于：
其中，干燥的具体条件为：慢提拉干燥5min，65℃红外干燥5min。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115197706A (zh) * 2022-06-27 2022-10-18 徐州鑫晶半导体科技有限公司 酸腐蚀液、硅片加工方法和晶圆封装方法
CN115709196A (zh) * 2022-10-17 2023-02-24 杭州中欣晶圆半导体股份有限公司 改善最终洗净后颗粒沾污的装置及其控制方法
CN116631848A (zh) * 2023-07-20 2023-08-22 山东有研艾斯半导体材料有限公司 一种改善硅抛光片表面金属和颗粒品质的硅片的清洗方法
WO2024051134A1 (zh) * 2022-09-08 2024-03-14 上海中欣晶圆半导体科技有限公司 一种改善外延层错的洗净方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1250224A (zh) * 1998-08-28 2000-04-12 三菱硅材料株式会社 半导体衬底的清洗方法
CN101211774A (zh) * 2006-12-29 2008-07-02 斯尔瑞恩公司 用于清洗硅片的方法
CN109427543A (zh) * 2017-08-31 2019-03-05 胜高股份有限公司 硅晶片的洗涤方法
CN110335807A (zh) * 2019-06-24 2019-10-15 上海申和热磁电子有限公司 一种硅片清洗方法
CN112928017A (zh) * 2021-04-02 2021-06-08 杭州中欣晶圆半导体股份有限公司 有效去除硅片表面金属的清洗方法
CN113257659A (zh) * 2021-04-09 2021-08-13 上海中欣晶圆半导体科技有限公司 一种通过bsd后洗净降低重金属及雾状缺陷的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1250224A (zh) * 1998-08-28 2000-04-12 三菱硅材料株式会社 半导体衬底的清洗方法
CN101211774A (zh) * 2006-12-29 2008-07-02 斯尔瑞恩公司 用于清洗硅片的方法
CN109427543A (zh) * 2017-08-31 2019-03-05 胜高股份有限公司 硅晶片的洗涤方法
CN110335807A (zh) * 2019-06-24 2019-10-15 上海申和热磁电子有限公司 一种硅片清洗方法
CN112928017A (zh) * 2021-04-02 2021-06-08 杭州中欣晶圆半导体股份有限公司 有效去除硅片表面金属的清洗方法
CN113257659A (zh) * 2021-04-09 2021-08-13 上海中欣晶圆半导体科技有限公司 一种通过bsd后洗净降低重金属及雾状缺陷的方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115197706A (zh) * 2022-06-27 2022-10-18 徐州鑫晶半导体科技有限公司 酸腐蚀液、硅片加工方法和晶圆封装方法
WO2024051134A1 (zh) * 2022-09-08 2024-03-14 上海中欣晶圆半导体科技有限公司 一种改善外延层错的洗净方法
CN115709196A (zh) * 2022-10-17 2023-02-24 杭州中欣晶圆半导体股份有限公司 改善最终洗净后颗粒沾污的装置及其控制方法
CN116631848A (zh) * 2023-07-20 2023-08-22 山东有研艾斯半导体材料有限公司 一种改善硅抛光片表面金属和颗粒品质的硅片的清洗方法

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