TW383415B - Method of reducing the formation of watermarks on semiconductor wafers - Google Patents

Description

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 ' - - ——___ _ *五、發明説明（，） 發明領域 本發明是醑於減少半導體晶圓表面水斑形成之方法。 明確的說，本發明是利用晶圓輿含陽離子界面活性劑之 溶液接觸來減少半導體晶圓表面水斑形成之方法。 發明背景 在半導體晶圓製作的過程中，於半導體晶圓上意外形 成表面缺陷是我們所不願看到的。在半導體加工過程中 ,水斑即為此類意外形成的缺陷之其中一種。 一般而言，半導體晶圓具有矽表面.而矽表面上有一 氣化薄層。利用濕式化學處理步驟可除去半導髏晶圓表 面上之氣化層，例如用稀氫氟酸浸潰。半導體晶圓經化 學處理之後.通常是用去離子水沖洗來去除化學處理步 驟中所用到之化學品。然而，在晶圖表面矽與去離子水 接觸之後會在溶液中形成反應産物Si(OH)4。當此沖洗 過的半導體晶圔接著進行乾燥時，溶液中的矽即會沈澱 回到半導體晶圓表面上，因而形成水斑。 在水中有溶氣存在的情況下對矽進行蝕刻的方法參見 Eisenberg e t al . .Surface Chemical Cleaning and Passivation for Semiconductor Processing, Materials Soc. Symp. Proc. No. 315, Pittsburgh, pp. 485-490 ( 1993)之說明，其步驟如下：第一，先使Si-Si主鍵與 氣反應；第二，由於氣的陰電性會使矽原子獲得一正電 荷，因而引發0H—與Si-Si主鍵之反應；第三，包括釋 放Six OyHz到溶液中以及終止矽鍵與氫之反應。無 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規輅（210X 297公筇） 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 Μ Β7 -五、發明説明（> ) 論如何，只要水溶液與裸露或未保護的矽表面接觸，Μ矽 的非預期蝕刻及水斑的形成都是潛在的問題。 因此有必要尋求一種簡單易行的方法來抑制矽的溶解 ，如此因減少在晶圓加工的過程中水斑的形成，而得以 提高半導體晶Η之産率。 發明簡述 我們發現一種可減少半導體晶圓表面上水斑形成之嶄 新方法，其中包括使半導體晶圓與含有足夠減少水斑形 成的量之陽離子界面活性劑之溶液接觸之步驟。此種陽 離子界面活性劑會吸附在晶圓表面上（尤其在任何裸露 的矽表面上），因此能夠使水與晶圓表面互相作用之程度 減至最低，這有肋於減少矽之溶解，因此得以使水斑之形 成減至最低程度。 在一特佳實施例中，本發明方法包括準備一種具有氣 化區和裸露矽區的表面之半導體晶圓，然後使該晶圓表 面與至少含有足夠減少水斑形成的量之陽離子界面活性 劑之溶液接觸，而使得該晶圖表面疏水性提高之步驟。 此陽離子界面活性劑不僅能使得氣化區具備疏水性，同 樣也能吸附在矽區域表面上，因此能夠使得水與晶圓表 面間相互作用之程度降低。然後再使半導體晶圓表面與 有機溶劑接觸以去除掉含有足夠減少水斑形成的量之陽 離子界面活性劑。 發明詳述 本發明是關於在製造積體電路（ICS),包括随機存取 -4 - (請先W讀背而之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4规格（2丨0X297公赴） 經濟部中央標隼局員工消費合作社印裝 kl B7五、發明説明（々） 記億（RAMs)、動態随機存取記億體（DRAMs)、同步動態 隨機存取記億體（SDRAMs)及邏輯裝置等的過程中，實質 上能夠減少在基板上形成水斑之方法。一般而言，積體 電路是與半導體基板（例如晶圓）同時製作。當晶圓製作 完成之後，立刻進行切Η將積體電路分到各晶Η中，然 後封裝。 本發明俗使用陽離子界面活性劑來提高晶圓表面之疏水 性，陽離子界面活性劑可使矽溶解在去離子水中之程度 減少或降至最低，此去離子水傜在前一程序中用來冲洗 晶圓以去除化學品之用。結果原來在乾燥階段會形成水 斑之程度乃得以減輕。隨後可用有機溶劑來沖掉陽離子 界面活性劑，此有機溶劑將矽溶解的程度可說徹乎其徹 ,因此不致有水斑形成之虞。 在一較佳實施例中，半導體晶鬮僳由矽之類材料組成 。其他類型的半導體晶圃，例如在絶綠層（SOI)上面另 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 僳 路 S- _ 。 «任域 的匾 程的 。過同 工不 Ρ I 力-a 在各 可含 0 包 面中 上圓 圓晶 晶此 矽在因 有作 ， 用 適 樣 同 也 者 矽 和 KU 銬 積 製 態 型 組 多 路程 電過 體工 稹加 作在 製可 段如 階例 晶 之。 成性 組水 區疏 露為 裸常 及通 區區 化露 氣裸 個而 多 ， 由性 成水 變親 而為 路區 8 b 霄 /1 體氣 積中 成其 形 C 中圓 ，板用 作基括 製在包 驟術少 步技至 缠刷般 連印一 用販法 採石方 傜用之 常利案 通括圖 , 包成 路能形 電可 c 體驟序 積步程 或段之 置數案 裝或圖 體段成 導一形 半中面 其表 接 光 曝 案 圖 將 後 然 面 表 份- 部 5 之 板 基 在 佈 塗 料 材 阻 光 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規掊（210X 297公犮） 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 d tj cp 4i i. D a? 137五、發明説明（4 ) 箸使光阻層顯像。當光阻層顯像完畢之後，隨即進行加 工步驟（例如蝕刻），如此可將物理特性局部賦予半導體 材料而得到所要結構。 可利用濕式化學處理法來進行蝕刻。一般而言，在濕 式化學處理過程中，半導髏晶圓之表面偽與酸（例如稀 氬氟酸）接觸。在形成圖案及濕式化學處理的程序中， 適當的參數，例如蝕刻液之選擇、蝕刻液濃度、時間、 溫度等，是所靨領域中大家所熟知的。 在完成化學處理步驟之後，卽沖洗晶圓之蝕刻表面來 去除、稀釋和/或中和蝕刻液。去離子水為適用的冲洗 液之一。但是當去離子水輿晶圓接觸時，會造成矽的溶 解，尤其在其裸露矽區，因此乾燥後會形成水斑。 根據本發明較佳實施例，像使用由陽離子界面活性劑 組成之水溶液與晶圓接觸來減少或防止水斑之形成。此 溶液中也可以含有能夠有肋於在其中調製界面活性劑之 有機物。溶液中陽離子界面活性劑之含童需足以在隨後 的乾燥過程中有效減少水斑形成之程度。此溶液可在蝕 刻過程中作為蝕刻液之一部份塗佈到晶画上，或在用去 離子水沖洗晶圓之前另以分開的步驟塗佈到晶國上，或 與冲洗液同時塗佈到晶圓上。 適用的陽離子界面活性劑包括任何傳統的陽離子界面 活性劑。在一較佳實施例中，所謂陽離子界面活性劑俗 由烷基胺組成。適用的烷基胺包括（但不僅限於此）：具 有4-20個碩原子之烷基鏈者，其中以具有6-18館磺原子 -6 *" (請先閱讀背面之注意事項乔填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4说格（210XW7公犮） %BUib A7 B7 五、發明説明（r ) 者為較佳，又以具有8-16個硪原子者為更佳。 此類烷基胺的例子包括：丁胺、戊胺、己胺、庚胺、 辛胺、壬胺、十二胺、等等。其中較隹的是具有1〇、12 或14値硪原子的烷基鏈之烷基胺，例如癸胺和十二胺。 陽離子界面活性劑也可以多種混合使用。 在一較佳實施例中，與晶圓接觸的陽離子界面活性劑 之用量傺足以有效減少水斑形成之用量。與這相關的因 素包括陽離子界面活性劑種類、晶圓大小、及晶圓表面 持性。一般而言，足以減少水斑形成之用量大約在0.002 -40mM之間，而以約0.05-20bM為較佳，又以約0.5-2bM 為更佳。就烷基胺而言，通常其烷基鍵之長度越長，則 所需界面活性劑之濃度就越低。晶圓與陽離子界面活性 劑溶液之接觸時間一般約在2-60秒之間，而以約5-45秒 為較佳，又以約10-30秒為更佳。在與界面活性劑溶液 接觸過程中之溫度並不需要精確控制，但通常約在5-50C 之間，而以約15-301為較佳。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 晶圓與陽離子界面活性劑接觸步驟完成之後，如果陽 離子界面活性劑尚未從晶圓表面去除，則單只用去離子 水沖洗晶圓即可。 必要時，可在已冲洗過的晶圓表面上再度進行去除離 子界面活性劑之步驟。用有機溶劑與半導體晶國表面接 觸可達到此一目的。適用的有機溶劑包括甲醇、乙醇、 丙醇、異丙醇、丁醇、異丁醇、等等。其中較佳的是乙 醇和異丙醇。在去除程序中使用酵類作為有機溶劑是相 -7 - 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規栝（210/297公犮） MUU ΑΊ B7 五、發明説明（k ) 當不鋰的，因為界面活性劑能夠完全溶解在醇類溶液中 ，如此可減少碩殘留或污染問題。 在沖洗洗之pH水準範圍内（例如pH值大於2)晶圓之氣化 區傜帶負帶，因此這些區域為親水性。9 一方面，陽離 子界面活性劑通常具有帶正電的頭端基及疏水性之尾端 。我們相信只要陽離子界面活性劑只要與晶圖之氣化區 一發生接觸，則界面活性劑就會輕易被氣化物所吸附。 明確的說，我們相信，陽離子界面活性劑帶正電之端基 會被帶負電之氣化區所吸附。依此方式，則氣化區隨卽 呈現疏水性。而在半導體晶圓表面之裸露矽匾，我們相 信，界而活性劑因被吸附而使得半導體晶圓表面之裸露 矽區更具疏水性，因而更容易抵抗水的衝擊。因此，可 以說添加陽離子界面活性劑將使得半導體晶圓之整艢表 而都具備疏水性。依此方式朗水將會被晶圓表面所排斥 ,因此矽之溶解現象可減至最小程度。原來在晶圖乾燥 的過程中由於溶解矽的再沈積作用所導致的水斑之形成 將因而得到抑制。 經濟部中央標隼局員工消費合作社印^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 藉由各種説明用的實施例對本發明之描述，很明顯的 ，所鼷技術領域之專業人員皆可以了解到只要不脱離本 發明範圍及精義，很多改變及修正都是可行的。 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規# ( 2I0X 297公犮）

Claims (1)

1. S8S415 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 1. 一種抑制半導體晶圓表面水斑形成之方法，其步驟包 括 液 溶 之 劑 性 ;活 圓面 晶界 體子 導離 半陽 之含 域包 區與 水圓 親晶 有體 具導 一 半 備該 準使 V) a b 觸 接 活 面 界 子 離 陽 。 該性 中水 其疏 ，成 法變 方域 之匾 項之 1 性 第水 圍親 範為 利原 專得 請使 申劑 如性 2 活 面 界 子 陽 該 中 其 法 方 之 項 2 第。 圍胺 範基 利烷 專含 請包 申劑 如性 3 活 自 面 選 界 。傺 子群胺 離胺基 陽基烷 詼烷該 中之中 其子其 , 原 . 法磺法 方傾方 之20之 項4-項 3 有 3 第具第 圍基圍 範烷範 利自利 專選專 請傺請 申劑申 如性如 砂 有 含 液 溶 該 中 其 法 方 之 項 2 第 0 圍 胺範 二利 十專 和請 胺申 癸如 6 洗 冲 在 液 溶 該 中 。其 劑 ， 性法 活方 面之 界項 子 2 離第 陽圍 之範 mM利 40專 2-請 00Φ 0.如 半 從 括 包 還 步 1 進 其 。法 觸方 接之 圓項 晶 2 該第 與圍 中範 程利 過專 的請 驟申 步如 8 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 活 面 界 。子 驟離 步陽 之該 劑中 性其 活 ， 面法 界方 子之 離項 陽 〇〇 除第 去圍 面範 表利 圓專 晶請 體申 導如 9 除 去 來 觸 接 之 劑 溶 機 有 與 画 晶 用 利 俗 劑 性 9 第 圍 範 利 專 請 ¢ 如 醇 丙 異 和0^0 醇.¾乙 第 圍 範 利 專 請 申 如 為 自 劑 選 溶 係 機 類 有 醇 該 該 中 中 .rj~· 其 其 法 法 方 方 之 之 項 項 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 38S415 I 六、申請專利範圍 12. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該步驟（a>包括 利用濕式化學處理半導體晶圄之步驟。 13. 如申請專利範圍第2項之方法，其中半導體晶圓表 而之親水性區域包含氣化物。 14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該氣化物包括 二氣化矽。 15. —種減少半導髏晶圓表面水斑形成之方法，其步驟 包括： a) —種一兼具氣化區和裸露矽匾之半導體晶圓；及 b) 使半導體晶圓表面與含有至少一種足夠減少水斑 形成的量之陽離子界面活性劑之溶液接觸，來提高晶 圓表面之疏水性。 16. 如申讅專利範圍第15項之方法，其中該陽離子界面 活性劑傺選自烷基胺之群中。 17. 如申請專利範圍第16項之方法，其中該烷基胺傲選 自癸胺和十二胺。 18. 如申請專利範圍第15項之方法，其中該溶液含有約 0.002-40mM之陽離子界面活性劑。 19. 如申請專利範圍第15項之方法，其進一步還包括使 晶圓表面舆有機溶劑接觸以便從晶圓去除陽離子界面 活性劑之步驟。 20. 如申請專利範圍第19項之方法，其中該有機溶剤為 醇類。 21. 如申請專利範圍第20項之方法，其中的醇類偽選自 乙醇和異丙醇。 -10- 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS )八4*格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂