DE10234998A1 - Verfahren zur Reinigung von Halbleiterscheiben - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Halbleitersubstraten, insbesondere Siliziumwafern. Die Siliziumwafer werden zunächst mit einer Reinigungssequenz gereinigt, welche eine hydrophobe Oberfläche erzeugt. Geeignet sind dabei Reinigungssequenzen, die auf DHF-Last oder BHF-Last enden. Der gereinigte Wafer wird anschließend in eine wässrige Lösung von Tetramethylammoniumhydroxid getaucht. Durch diese Reinigung erhält der Wafer überraschend eine hydrophile Oberfläche.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Halbleitersubstraten.
  • Bei der industriellen Herstellung von Halbleiterchips werden üblicherweise die folgenden Ätz- und Reinigungssequenzen verwendet:
  • SPM-Last: Nach einer Behandlung mit einer Mischung aus Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid wird mit Reinstwasser gespült und die Waferoberfläche anschließend getrocknet;
  • APM-Last: Nach einer Behandlung mit einer Mischung aus Ammoniak und Wasserstoffperoxid wird mit Reinstwasser gespült und die Waferoberfläche anschließend getrocknet;
  • HPM-Last: Nach einer Behandlung mit einer Mischung aus Salzsäure und Wasserstoffperoxid wird mit Reinstwasser gespült und die Waferoberfläche anschließend getrocknet.
  • DHF-Last: Nach einer Behandlung mit verdünnter Flusssäure wird mit Reinstwasser gespült und die Waferoberfläche anschließend getrocknet;
  • BHF-Last: Nach einer Behandlung mit einer mit Ammoniumfluorid gepufferten verdünnten Flusssäure wird mit Reinstwasser gespült und die Waferoberfläche anschließend getrocknet.
  • Der Zusatz "-Last" bedeutet, dass die Reinigungssequenz des Wafers mit der betreffenden Reinigung endet.
  • Die Eigenschaften der gereinigten Siliziumfläche können durch die verwendeten Chemikalien beeinflusst werden. Reinigungsse quenzen, welche auf "SPM-Last", "APM-Last" oder "HPM-Last" enden, erzeugen eine hydrophile Siliziumoberfläche, da nach der Reinigung auf dem Silizium eine wenige Monolagen dicke Siliziumdioxidschicht verbleibt. Reinigungssequenzen, welche auf "DHF-Last" oder "BHF-Last" enden, erzeugen hingegen eine hydrophobe Siliziumoberfläche, weil eine wenige Monolagen dicke Siliziumdioxidschicht, die während der Reinigung auf der Waferoberfläche entstanden ist, durch die Flusssäure entfernt wird.
  • Hydrophobe Oberflächen sind anfällig für Verunreinigungen, da sich Partikel, die meist ebenfalls hydrophobe Eigenschaften aufweisen, aus der Luft auf der gereinigten hydrophoben Siliziumoberfläche niederschlagen. Dies bedeutet einen Ausbeuteverlust an Mikrochips. Bei der Herstellung der Mikrochips versucht man daher, die Reinigungssequenzen stets so enden zu lassen, dass eine hydrophile Oberfläche auf dem Siliziumwafer erhalten wird. Eine Reinigungssequenz endet daher bevorzugt mit den Reinigungsschritten "SPM-Last", "APM-Last" oder "HPM-Last".
  • Beim Aufbau bestimmter Bauelemente des Mikrochips stört die dünne Schicht aus Siliziumdioxid, die nach dem Reinigen auf der Siliziumoberfläche verbleibt, jedoch. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn ein guter elektrischer Kontakt gefordert ist oder die abzuscheidende Siliziumschicht bei der epitaktischen Abscheidung eine hohe kristallografische Ordnung erhalten soll. In diesen Fällen muss vor der Abscheidung der aufzubringenden Schicht zunächst die dünne Schicht aus Siliziumdioxid von der Siliziumoberfläche entfernt werden. Dazu wird die dünne Siliziumdioxidschicht mit Wasserstoff zu Silizium reduziert. Die für die Reduktion erforderlichen hohen Temperaturen können jedoch zu einer Zerstörung von Bauelementen führen, die bereits in den Wafer integriert sind. Ist eine Reduktion der Siliziumdioxidschicht mit Wasserstoff nicht möglich, muss die Siliziumoberfläche daher mit einer Reinigungssequenz gereinigt werden, die mit den Reinigungsschritten "DHF-Last" oder "BHF-Last" endet und eine hydrophobe Oberfläche auf dem Siliziumwafer hinterlässt.
  • Eine hydrophobe, siliziumdioxidfreie Siliziumoberfläche erhält man auch dann, wenn eine mit den Reinigungssequenzen "DHF-Last" oder "BHF-Last" gereinigte hydrophobe Siliziumoberfläche mit alkalischen wässrigen Lösungen, wie Ammoniaklösung, Kalilauge oder Natronlauge weiter geätzt wird. Wie oben erwähnt, sind diese hydrophoben Siliziumoberflächen anfällig für die Adsorption von Partikeln, was eine erhöhte Defektdichte bei der Abscheidung weiterer Schichten und damit eine Abnahme der Ausbeute an Mikrochips nach sich zieht.
    •
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Reinigung von Halbleitersubstraten zur Verfügung zu stellen, welches die Herstellung von Halbleiterbauelementen in hoher Ausbeute ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren zur Reinigung von Halbleitersubstraten, welches die Schritte umfasst:
    • a) Bereitstellen eines Halbleitersubstrats,
    • b) Reinigen des Halbleitersubstrats mit einer Reinigungssequenz, die eine hydrophobe Oberfläche auf dem Halbleitersubstrat erzeugt,
    • c) Reinigen der hydrophoben Oberfläche mit einer wässrigen Lösung einer organischen Stickstoffbase, wobei eine hydrophile Oberfläche des Halbleitersubstrats erhalten wird,
    • d) Spülen der hydrophilen Oberfläche.
  • Beim Reinigen der hydrophoben Oberfläche mit einer wässrigen Lösung einer organischen Stickstoffbase werden wenige Atomlagen des Halbleiters abgetragen. Die gereinigte Oberfläche weist überraschenderweise hydrophile Eigenschaften auf. Dabei kann auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats keine Oxidschicht nachgewiesen werden. Auch ist im Rahmen der Fehlergrenzen kein organisches Material auf der Waferoberfläche adsorbiert. Die Oberfläche ist unempfindlich gegenüber einer Adsorption von Partikeln aus der Umgebungsluft. Bei der Abscheidung weiterer Schichten auf der gereinigten Halbleiteroberfläche kann daher die Defektdichte niedrig gehalten werden, weshalb die fertigen Mikrochips in hoher Ausbeute hergestellt werden können.
  • Ob die Oberfläche des Halbleitersubstrats hydrophile oder hydrophobe Eigenschaften aufweist, kann durch eine Benetzung mit Reinstwasser bestimmt werden. Auf einer hydrophoben Oberfläche perlt das Reinstwasser ab, während auf einer hydrophilen Oberfläche des Halbleitersubstrats das Reinstwasser spreitet.
  • Unter Reinstwasser wird ein gereinigtes Wasser verstanden, das eine sehr geringe elektrische Leitfähigkeit aufweist. Im Allgemeinen ist der spezifische elektrische Widerstand von Reinstwasser größer als 18,3 MΩcm.
  • Das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren kann bei niedrigen Temperaturen ausgeführt werden. Die Reinigung der hydrophoben Oberfläche mit der wässrigen Lösung einer organischen Stickstoffbase wird im Allgemeinen bei einer Temperatur von 10–50°C durchgeführt, vorzugsweise bei Raumtemperatur.
  • Eine Ätzwirkung und damit die Erzeugung einer hydrophilen Oberfläche des Halbleitersubstrats wird bereits bei sehr geringen Konzentrationen der Stickstoffbase erreicht. Im Allgemeinen ist es bereits ausreichend, wenn die wässrige Lösung einer organischen Stickstoffbase die Stickstoffbase in einer Menge von mehr als 0,1 Gew.-% enthält.
  • Bevorzugt wird die wässrige Lösung einer organischen Stickstoffbase daher so ausgestaltet, dass die Stickstoffbase in einer Menge von weniger als 25 Gew.-% enthalten ist. Die Gewichtsangaben beziehen sich jeweils auf das Gewicht der wässrigen Lösung einer organischen Stickstoffbase.
  • Die Stickstoffbase kann an sich innerhalb weiter Grenzen gewählt werden. Bevorzugt werden Stickstoffbasen verwendet, bei welchen der Stickstoff mit gesättigten Resten substituiert ist. Besonders bevorzugt enthält die wässrige Lösung einer organischen Stickstoffbase ein Tetraalkylammoniumhydroxid. Die Alkylgruppen enthalten dabei bevorzugt 1–5 Kohlenstoffatome, wobei auch 2 Alkylgruppen gemeinsam einen Ring ausbilden können, welcher das Stickstoffatom enthält. Die an den Stickstoff gebundenen Alkylgruppen können gleich oder verschieden sein und sowohl eine lineare Struktur aufweisen, wie auch verzweigt sein. Lineare Alkylgruppen mit 1–3 Kohlenstoffatomen sind besonders bevorzugt. Insbesondere bevorzugt wird Tetramethylammoniumhydroxid verwendet. Tetramethylammoniumhydroxid weist eine ausreichende Flüchtigkeit auf, so dass nach der Reinigung beim Erwärmen des Halbleitersubstrats keine kohlenstoffhaltigen Reste auf der Substratoberfläche zurückbleiben.
  • Eine wässrige Lösung von Tetramethylammoniumhydroxid wird bereits bei der Herstellung von Mikrochips für die Entwicklung belichteter Fotoresistschichten verwendet. Eine derartige Lösung weist einen Gehalt von ungefähr 2,5 Gew.-% Tetramethylammoniumhydroxid auf. Wegen ihrer leichten Verfügbarkeit und der für den gewünschten Effekt ausreichenden Konzentration wird daher für die Reinigung der hydrophoben Oberfläche des Halbleitersubstrats bevorzugt eine Tetramethylammoniumhydroxidlösung verwendet, wie sie zum Entwickeln von Fotoresists bei der Herstellung von Mikrochips verwendet wird.
  • Einzelne Wasserstoffatome der Alkylgruppen des Tetraalkylammoniumhydroxids können auch durch Hydroxygruppen substituiert sein. Dabei können sowohl nur eine der Alkylgruppen mit einer Hydroxygruppe substituiert sein, wie auch mehrere Alkylgruppen mit Hydroxygruppen substituiert sein.
  • In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält die wässrige Lösung einer organischen Stickstoffbase beispielsweise ein Hydroxyalkyltrialkylammoniumhydroxid. Besonders bevorzugt wird als Stickstoffbase Cholin (2-Hydroxyethyl-trimethylammoniumhydroxid) verwendet.
  • Eine geeignete Stickstoffbase, bei welcher mehrere der Alkylgruppen eine Hydroxygruppe tragen, ist beispielsweise Triethanolamin.
  • Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst eine hydrophobe Oberfläche auf dem Halbleitersubstrat erzeugt. Dazu muss eine während der Reinigungsprozedur auf der Substratoberfläche vorhandene Oxidschicht abgetragen werden. Dies wird vorzugsweise mit einem Reinigungsagens erreicht, welches Flusssäure enthält. Bevorzugt endet die Reinigungssequenz, mit der eine hydrophobe Oberfläche auf dem Halbleitersubstrat erzeugt wird mit einem Reinigungsschritt, der ausgewählt ist aus den Reinigungssequenzen DHF-Last und BHF-Last.
  • Vor der Erzeugung der hydrophoben Oberfläche können auch andere Reinigungsschritte durchgeführt werden, in welchen auch Oxidschichten erzeugt werden können. Diese Reinigungsschritte sind beispielsweise die weiter oben erwähnten Reinigungssequenzen "SPM", "APM" und "HPM".
  • Nachdem die hydrophile Oberfläche auf dem Halbleitersubstrat erzeugt worden ist, wird diese gespült, um verbleibende Reste des Reinigungsagens zu entfernen. Im Allgemeinen wird dazu Reinstwasser verwendet. Es können aber auch andere Spülmedien verwendet werden, wie beispielsweise Alkohole, wie Isopropanol oder Alkohol/Wassergemische.
  • Um Spuren von Metallen zu entfernen, welche auf der hydrophilen Oberfläche noch vorhanden sein können, kann nach dem Reinigen der hydrophoben Oberfläche mit einer wässrigen Lösung einer organischen Stickstoffbase die hydrophile Oberfläche noch mit einer wässrigen Lösung einer Mineralsäure gespült werden. Bevorzugt erfolgt die Reinigung mit verdünnter wässriger Salzsäure (1 bis 10 Gew.-%), wobei die wässrige Salzsäure eine hohe Reinheit aufweisen muss, um die Oberfläche nicht erneut zu kontaminieren.
  • Abschließend kann die hydrophile Oberfläche des Halbleitersubstrats noch getrocknet werden. Bevorzugt erfolgt die Trocknung unter Ausnutzung des Marangoni-Effekts. Dazu kann die hydrophile Oberfläche des Halbleitersubstrats beispielsweise in einem Stickstoffstrom getrocknet werden, welcher mit Isopropanoldampf gesättigt ist.
  • Als Halbleitersubstrat wird vorzugsweise ein Siliziumwafer verwendet, wie er üblicherweise für die Herstellung von Mikrochips verwendet wird. Der Siliziumwafer kann dabei auch schon Bearbeitungsschritte durchlaufen haben, so dass bereits elektronische Bauelemente integriert sind. Ebenfalls kann der Siliziumwafer auch bereits strukturiert worden sein, indem beispielsweise Gräben für die Herstellung von Kondensatoren in den Wafer eingebracht worden sind.
  • Die wässrige Lösung der organischen Stickstoffbase enthält als Lösungsmittel im Wesentlichen Wasser. Die wässrige Lösung kann jedoch noch weitere Komponenten enthalten, beispielsweise Alkohole oder Glykole.
    •
  • Die Erfindung wird anhand von Beispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Dabei zeigt:
  • 1 ein Diagramm, in welchem die Ätzrate von wässriger Tetramethylammoniumhydroxidlösung gegenüber undotiertem Polysilizium in Abhängigkeit von der Konzentration des Tetramethylammoniumhydroxids aufgetragen ist;
  • 2 eine elektronenmikroskopische Aufnahme eines Bruchs durch einen Siliziumwafer, auf welchem eine Schicht aus Polysilizium abgeschieden ist, wobei der Wafer mit einer Reinigungssequenz APM + HPM gereinigt worden war;
  • 3 eine elektronenmikroskopische Aufnahme eines Bruchs durch einen Siliziumwafer, auf welchem eine Schicht von Polysilizium abgeschieden wurde, wobei der Wafer zusätzlich mit Flusssäure gereinigt worden war;
  • 4 eine elektronenmikroskopische Aufnahme eines Bruchs durch einen Siliziumwafer, auf welchem eine Schicht aus Polysilizium abgeschieden worden ist, wobei der Wafer zusätzlich mit Flusssäure und dann mit einer Tetramethylammoniumhydroxidlösung behandelt worden war.
  • 1 zeigt ein Diagramm, in welchem die Ätzrate von wässriger Tetramethylammoniumhydroxidlösung gegenüber undotiertem Polysilizium gegen den Gehalt der Lösung an Tetramethylammoniumhydroxid aufgetragen ist. Bereits bei sehr geringen Kon zentrationen werden ausreichende Ätzraten im Bereich von 2 m/min erhalten. Bei Konzentrationen im Bereich von 2,5 Gew.-% welche üblichen Entwicklerlösungen zum Entwickeln belichteter Fotoresists entsprechen, werden Ätzraten im Bereich von > 5 nm/min erhalten. Wird der Gehalt auf Werte von mehr als 5 Gew.-% Tetramethylammoniumhydroxid erhöht, werden keine nennenswerten Steigerungen der Ätzrate mehr beobachtet. Bei höheren Tetramethylammoniumhydroxidgehalten sinkt die Ätzrate wieder. Die Werte wurden bei einer Temperatur von 21°C ermittelt.
  • Beispiel 1
  • Drei mit Bor dotierte handelsübliche Siliziumwafer (I, II, III), welche einen spezifischen elektrischen Widerstand von 9–18 Ωcm aufweisen und deren Oberfläche vom Hersteller mit einer Reinigungssequenz APM + HPM gereinigt worden war, werden mit den folgenden Reinigungssequenzen gereinigt:
    • a) Wafer I wird mit Hilfe einer Handbrause 1 min lang mit Reinstwasser gespült, das eine Temperatur von 23°C aufweist, und anschließend mit Stickstoff trockengeblasen. Beim Spülen spreitet das Reinstwasser auf der Waferoberfläche, das heißt die Waferoberfläche ist hydrophil;
    • b) Wafer II wird im Einzelwafertauchbad manuell 10 s lang bei 23°C in 49%-ige Flusssäure getaucht und trocken herausgenommen. Beim Herausnehmen perlt die Flusssäure von der Waferoberfläche ab, das heißt die Waferoberfläche ist hydrophob;
    • c) Wafer III wird im Einzelwafertauchbad manuell 10 s lang bei 23°C in 49%-ige Flusssäure getaucht und trocken herausgenommen. Anschließend wird der Wafer für 30 s in eine 2,5%-ige netzmittelfreie Tetramethylammoniumhydroxidlösung von 23°C getaucht. Der Wafer wird aus dem Tauchbad entnommen und 3 min lang mit Hilfe einer Handbrause mit Reinstwasser gespült, das eine Temperatur von 23°C aufweist. Nach dem Spülen wird der Wafer mit Stickstoff trockengeblasen. Während dem Spülen spreitet das Reinstwasser auf der Waferoberfläche, das heißt die Waferoberfläche ist hydrophil.
  • 10 h nach der Reinigung der Wafer I bis III werden die Wafer I, II, III in einem Ofen-Run im LPCVD-Verfahren bei 550°C mit einer ca. 30 nm dicken amorphen Siliziumschicht beschichtet. (LPCVD = Low Pressure Chemical Vapor Deposition). Von den Wafern werden anschließend Brüche hergestellt und die freigelegte Grenzschicht zwischen dem einkristallinen Wafer und der auf diesem abgeschiedenen amorphen Siliziumschicht mit dem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) untersucht.
  • 2 zeigt die TEM-Aufnahme eines Bruchs durch den Wafer I in verschiedenen Vergrößerungen. Zwischen der Schicht 1 des Wafermaterials und der Schicht 2 aus amorphem Polysilizium ist deutlich eine Oxidschicht 3 zu erkennen. Die Oxidschicht 3 weist eine Dicke von 0,7 nm auf. Dies entspricht einer Schichtdicke von ca. 2–3 Atomlagen, wie aus der in 2b dargestellten Vergrößerung ersichtlich ist.
  • 3 zeigt eine TEM-Aufnahme, welche mit dem Wafer II erhalten wurde. Zwischen dem einkristallinen Silizium 1 des Wafers und dem auf diesem abgeschiedenen Polysilizium 2 ist keine Oxidschicht angeordnet 3a). Auch bei höherer Vergrößerung (3b) ist zu erkennen, dass die Polysiliziumschicht 2 direkt auf dem einkristallinen Silizium 1 des Wafers angeordnet ist.
  • Bei dem mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gereinigten Siliziumwafer III wird ebenfalls keine Oxidschicht zwischen dem einkristallinen Silizium 1 des Wafers und dem auf diesem abgeschiedenen Polysilizium beobachtet (4a). Auch bei stärkerer Vergrößerung (4b) erkennt man, dass das Poly- silizium 2 direkt auf dem einkristallinen Silizium 1 des Wafers angeordnet ist, so dass ein guter elektrischer Kontakt zwischen den beiden Schichten gewährleistet ist.
  • Beispiel 2
  • Ein Los Wafer, bei dem man beispielsweise die Transistoren teilweise über die Trenches legen möchte, wird zunächst mit der folgenden Reinigungssequenz auf einer handelsüblichen Nassbank gereinigt: SPM + APM + HPM + DHF.
  • Durch diese Vorreinigung werden auf dem Wafer anhaftende organische Materialien, Partikel oder Metallspuren sowie das Siliziumdioxid auf der Siliziumoberfläche entfernt. Nach dem DHF-Schritt wird der Wafer zunächst mit Reinstwasser gespült und dann für 30 s in eine netzmittelfreie 2,5%-ige wässrige Tetramethylammoniumhydroxidlösung bei 23°C eingetaucht. Bei diesem Reinigungsschritt werden ca. 3 bis 6 nm Silizium abgetragen. Im Anschluss wird zunächst mit Reinstwasser gespült und zum Schluss die Waferoberfläche in einem mit Isopropanol gesättigten Stickstoffstrom getrocknet. Auf die gereinigte Oberfläche wird anschließend epitaktisch Silizium abgeschieden.
  • Beispiel 3
  • Ein Los Wafer, auf dem beispielsweise Transistoren teilweise über den Trenches angeordnet werden sollen, wird auf einer handelsüblichen Nassbank zunächst mit der folgenden Reinigungssequenz gereinigt: SPM + APM + HPM + DHF.
  • Nach der Reinigung wird die Waferoberfläche zunächst mit Reinstwasser gespült und der Wafer dann für 30 s in eine netzmittelfreie 2,5%-ige wässrige Tetramethylammoniumhydroxidlösung bei 23°C eingetaucht. Der Wafer wird entnommen und intensiv mit Reinstwasser gespült. Danach wird das Los eine Minute lang bei 23°C in 3%-ige Salzsäure (handelsübliche Halbleiterqualität) getaucht, mit Reinstwasser gespült und zum Schluss in einem mit Isopropanol gesättigten Stickstoffstrom getrocknet.
  • Auf der gereinigten Oberfläche wird anschließend epitaktisch Silizium abgeschieden.
  • Beispiel 4
  • Ein Los Wafer, in welche Gräben für die Herstellung von Deep-Trench-Kondensatoren eingebracht worden waren, wird zunächst mit der folgenden Reinigungssequenz auf einer handelsüblichen Nassbank gereinigt: SPM + APM + HPM + DHF.
  • Die gereinigte Waferoberfläche wird zunächst mit Reinstwasser gespült und der Wafer anschließend für 30 s in eine netzmittelfreie 2,5%-ige wässrige Tetramethylammoniumhydroxidlösung (handelsübliche Halbleiterentwicklerlösung) bei 23°C eingetaucht. Der Wafer wird entnommen, intensiv mit Reinstwasser gespült und zum Schluss in einem mit Isopropanol gesättigten Stickstoffstrom getrocknet.
  • Auf der gereinigten Oberfläche wird anschließend mit einem LPCVD-Verfahren Polysilizium abgeschieden.
  • Beispiel 5
  • Ein Los Wafer, in welches für die Herstellung von Deep Trench Kondensatoren Gräben eingebracht worden waren, wird zunächst mit der folgenden Reinigungssequenz auf einer handelsüblichen Nassbank gereinigt: SPM + APM + HPM + DHF. Die gereinigte Waferoberfläche wird anschließend mit Reinstwasser gespült und der Wafer anschließend für 30 s in eine netzmittelfreie, 2,5%-ige wässrige Tetramethylammoniumhydroxidlösung (han delsübliche Halbleiterentwicklerlösung) bei 23°C getaucht. Der Wafer wird aus dem Bad entnommen und sehr intensiv mit Reinstwasser gespült. Danach wird das Los für 1 min bei 23°C in 3%-ige Salzsäure (handelsübliche Halbleiterqualität) getaucht und mit Reinstwasser gespült und zum Schluss in einem mit Isopropanol gesättigten Stickstoffstrom getrocknet.
  • Beispiel 6
  • Zwei Wafer (IV, V) werden im Einzelwafertauchbad hintereinander manuell je 10 s bei 23°C in 49%-ige Flusssäure getaucht und trocken entnommen.
  • Wafer IV wird anschließend für 30 s in eine 2,5%-ige netzmittelfreie Tetramethylammoniumhydroxidlösung von 23°C getaucht. Der Wafer wird aus dem Bad entnommen und für 10 s mit Reinstwasser, das eine Temperatur von 23°C aufweist, mit Hilfe einer Handbrause sorgfältig gespült. Abschließend wird der Wafer mit Stickstoff trockengeblasen.
  • Im Anschluss werden für beide Wafer mit Hilfe differentieller thermischer Desorptionsanalyse (RC-412, Leco Instruments) der Gesamtkohlenstoff auf den Wafern bestimmt.
  • Der Gesamtkohlenstoffgehalt ist im Rahmen der Messgenauigkeit für beide Wafer gleich und beträgt 7 μg. Abzüglich der immer vorhandenen Luftadsorbate sind beide Wafer frei von organischen Rückständen. Sofern auf der Oberfläche des Wafers IV Tetramethylammoniumhydroxid absorbiert wäre, müsste der Gesamtkohlenstoffgehalt zumindest 20 μg betragen.
  • Beispiel 7
  • Zwei bordotierte Siliziumwafer (VI, VII) werden zunächst im Einzelwafertauchbad hintereinander manuell je 10 s bei 23°C in 49%-ige Flusssäure getaucht und trocken entnommen. Wafer VII wird anschließend für 30 s in eine 2,5%-ige netzmittelfreie Tetramethylammoniumhydroxidlösung getaucht, welche eine Temperatur von 23°C aufweist. Der Wafer wird aus dem Bad entnommen und für 10 s mit Hilfe einer Handbrause mit Reinstwasser gespült, das eine Temperatur von 23°C aufweist. Abschließend wird die Waferoberfläche mit Stickstoff trockengeblasen.
  • Mit beiden Wafern werden im Anschluss Kontaktwinkelmessungen mit aufgebrachten 2 μl-DI-Wassertropfen (Surftens HL, OEG) ausgeführt. Der Wafer VI zeigt bei einer Mehrfachmessung Kontaktwinkel von 75 ± 10° und der Wafer VII Kontaktwinkel von 30 ± 5°.
  • Mit diesen Werten liegen beide Wafer in den erwarteten Bereichen für eindeutig hydrophob (75 ± 10°), die auch mit Reinigungssequenzen mit "DHF-Last" oder "BHF-Last" gefunden werden, und eindeutig hydrophil (30 ± 5°) wie sie für Reinigungssequenzen mit "SPM-Last", "APM-Last" oder "HPM-Last" typisch sind.

Claims (12)

  1. Verfahren zur Reinigung von Halbleitersubstraten, welches die Schritte umfasst a) Bereitstellen eines Halbleitersubstrats, b) Reinigen des Halbleitersubstrats mit einer Reinigungssequenz, die eine hydrophobe Oberfläche auf dem Halbleitersubstrat erzeugt, c) Reinigen der hydrophoben Oberfläche mit einer wässrigen Lösung einer organischen Stickstoffbase, wobei eine hydrophile Oberfläche des Halbleitersubstrats erhalten wird, d) Spülen der hydrophilen Oberfläche.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Reinigung der hydrophoben Oberfläche mit der wässrigen Lösung einer organischen Stickstoffbase bei einer Temperatur von 10 bis 50°C durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die wässrige Lösung einer organischen Stickstoffbase die Stickstoffbase in einer Menge von mehr als 0,1 Gew.-% enthält.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wässrige Lösung einer organischen Stickstoffbase die Stickstoffbase in einer Menge von weniger als 25 Gew.-% enthält.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wässrige Lösung einer organischen Stickstoffbase ein Tetraalkylammoniumhydroxid enthält.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Tetraalkylammoniumhydroxid Tetramethylammoniumhydroxid gewählt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Tetramethylammoniumhydroxidlösung eine Lösung ist, wie sie zum Entwickeln von Fotoresists bei der Herstellung von Mikrochips verwendet wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die wässrige Lösung einer organischen Stickstoffbase ein Hydroxy- alkyltrialkylammoniumhydroxid enthält.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Reinigungssequenz, die eine hydrophobe Oberfläche auf dem Halbleitersubstrat erzeugt, mit einem Reinigungsschritt endet, der ausgewählt ist aus den Reinigungssequenzen DHF-Last und BHF-Last.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Spülen Reinstwasser oder Isopropanol verwendet wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nach dem Reinigen der hydrophoben Oberfläche mit einer wässrigen Lösung einer organischen Stickstoffbase die hydrophile Oberfläche mit einer wässrigen Lösung einer Mineralsäure gespült wird.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Halbleitersubstrat ein Siliziumwafer ist.
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