一种用于集成电路衬底硅片的清洗剂及其清洗方法技术

一种用于集成电路衬底硅片的清洗剂，其特征在于它是由可以同时起到ｐＨ值调制剂、络合剂、缓蚀剂、分散剂及助氧剂作用的有机碱、能够起到降低溶液表面张力、增强质量传递、去除金属离子作用的表面活性剂和水共同组成，其中有机碱占４０～４５％，表面活性剂占７～１５％，水占４０～５３％。清洗方法为先在清洗中加入８～１５倍去离子水，在５０～６０℃超声清洗５～１０分钟，清洗两次；再用去离子水在５０～６０℃超声漂洗５～１０分钟，漂洗两次，然后喷淋、烘干。本发明专利技术的优越性在于：１．清洗剂能够克服刷片清洗和ＲＣＡ清洗自身难以克服的缺点，达到较好的清洗效果；２．工艺简单，操作方便；３．满足环保要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种清洗剂，特别是。
技术介绍
随着微电子技术的发展，ULSI集成度迅速提高器件的特征尺寸不断减小，对于芯片表面沾污的要求更加严格。在甚大规模集成电路的制备过程中，芯片的表面状态及洁净度是影响器件质量与可靠性的最重要的因素之一。污染物对半导体器件的影响是复杂的，并且还依赖于污染物本身的性质和数量。封装和掩模的操作过程中的颗粒污染是一种最普通的污染。比如，微电子器件衬底表面的吸附物在p-n结扩散制作或离子注入时形成钉子模型，处于颗粒下面的硅片不能得到掺杂，导致低击穿、管道击穿。颗粒还会牢固得吸附在晶片表面，在淀积薄膜时嵌入其中。在淀积过程中，颗粒污染会导致针孔、微小裂缝等。在后续的步骤中，当多层布线形成后，颗粒会导致相邻导线的短路或断路。晶片表面存在污染薄膜会破坏淀积膜与晶片表面的粘附；它们还会分解出有害的副产物。晶片表面的金属污染物(如铁和铜)在热处理的过程中会很快扩散到硅中。如果它们存在于晶片表面并且扩散到硅体中，就会导致界面的结构缺陷，在后续的氧化和外延层生长过程中出现缺陷堆积，提高p-n结的漏电流，降低少数载流子的寿命。目前，较先进的日本SPEED、FAM、美国MEMC等公司，采取抛光片抛光后在颗粒形成化学键合吸附前，迅速用双面刷片机刷洗，获得了较洁净表面，但存放时间短(必须在2小时内刷洗，否则颗粒超标，不合格)、设备价格昂贵(每台30～40万美元)、效率低(一片片依次刷洗，每单位需多台)、易造成损伤(返修率高)，又有化学、键合吸附的存在。RCA(美国无线电公司)湿法化学清洗(即使用I号液、II号液、III号液的清洗方法)是湿法清洗技术的基础，在全世界范围得到广泛应用，是公认的目前较为理想的硅片清洗方法。但是随着集成度的提高和器件特征尺寸的减小，RCA清洗已经难以满足甚大规模集成电路的要求，主要是因为RCA清洗存在自身难以克服的缺陷。I号液为氢氧化铵/过氧化氢/去离子水(NH4OH/H2O2/H2O，简称AMP，65～80℃)，其配比为1∶1∶5或1∶2∶5。I号液具有碱性、氧化性和络合性，它能去除部分有机物、光刻胶、残留膜和部分重金属离子。I号液主要是去除吸附于芯片表面的颗粒，碱可以和SiO2反应生成可溶解于水的盐类。同时I号液对SiO2的腐蚀性还可以使得附着在硅片表面的颗粒脱离表面，被液体托起有利于颗粒的去除。利用I号液中H2O2的氧化性和NH4OH的络合性可以将金属杂质氧化为络合物。但是I号液也存在一些问题，其中最主要的一个问题就是I号液在去除颗粒、有机物和金属离子的同时也对硅片表面进行氧化和腐蚀。由于腐蚀是不均匀的，外面腐蚀的速率比较快而内部的腐蚀速率比较慢，所以很容易造成腐蚀的不均匀，即造成硅片表面平整度差。而且H2O2在碱性介质或高pH值条件下容易造成金属污染物在芯片上的沉积。如果H2O2浓度不够则氨水会腐蚀硅片，造成花斑。由于I号液含有NH4OH，还会有刺激性的气味产生。另外，I号液去除粒径较大的颗粒效果较好，但是目前ULSI的制备要求去除硅片表面粒径在0.1μm以下的颗粒，这样I号液清洗就很难达到要求。目前所用的改进技术主要是采用稀释的办法，这种办法虽然可以在一定程度上提高硅片的表面平整度，但是清洗的效率较低，而且对于清洗0.1μm以下的颗粒，仍然不能达到理想的效果。II号液为盐酸/过氧化氢/去离子水(HCl/H2O2/H2O，简称HPM，65-80℃)，其配比为1∶1∶6或1∶2∶8。II号液具有酸性、氧化性、络合性和溶解性。它能除去Na+、Fe3+、S以及金属杂质Au、Ag、Cu、Hg、Co、Cd、Pt等。II号液的主要作用是去除金属离子，其作用是使衬底上的金属形成可溶盐或络合物而被去除。利用盐酸的弱酸性，将金属氧化物、氢氧化物、碳酸盐等变为金属氯化物，而且利用过氧化氢的氧化性和盐酸的络合性可以将金属杂质氧化为氯化物或络合物。但是II号液去除金属离子有一定的局限性。III号液为硫酸/过氧化氢/去离子水(H2SO4/H2O2/H2O，简称SPM，100-130℃)。III号液具有酸性和氧化性。其作用是去除有机物、光刻胶和酸性可溶杂质。但是III号液很容易造成炭化，使得表面发黑对环境造成污染。根据RCA清洗所存在的问题近些年研究人员提出了不同的改进措施改进方案一将I号液稀释到1∶1∶20在35～42℃进行超声清洗8分钟，然后用改进的II号液(HF∶HCl∶H2O＝1∶1∶200)在23℃进行超声清洗8分钟，之后用含有臭氧的水(水中臭氧含量大于7ppm)在23℃进行漂洗8分钟。最后进行干燥。这种方法可以降低清洗后晶片的表面粗糙度，但是晶片表面吸附的微小颗粒仍然难以去除。改进方案二OAM清洗法。将HF和柠檬酸溶解到超纯水中，然后将臭氧溶解在混合溶液中，在清洗的过程中O3在溶液中的含量很稳定。这种方法虽然可以去除晶片表面的颗粒和金属离子，但是对有机物的去除不理想，而且操作较为复杂，清洗过程不容易控制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于设计，它能克服刷片清洗和RCA清洗的缺点，达到较好的清洗效果，而且工艺简单，操作方便，满足环保要求，是一种应用于电子信息领域的涉及到化学、机械、物理等多重学科的新型清洗方法。本专利技术的技术方案一种用于集成电路衬底硅片的清洗剂，其特征在于它是由能够起到pH值调节剂作用的有机碱和起到降低表面张力、增强质量传递、去除金属离子作用的多种表面活性剂共同组成。上述所说的由多种表面活性剂和有机碱组成的清洗剂等都能够实现类似功能表面活性剂诸如聚氧乙烯系非离子表面活性剂、多元醇酯类非离子表面活性剂、高分子及元素有机系非离子表面活性剂类；有机碱类诸如多羟多胺、胺碱、羟胺、醇胺。上述所说的作为由多种表面活性剂和有机碱构成的清洗剂能够包括五种成分成分I有机碱，包括多羟多胺、胺碱和醇胺。作为pH值调节剂，氢氧根在溶液中缓慢释放，起到均匀腐蚀的作用，并且根据结构相似相溶原理，能够去除一部分有机污染物，并且具有络合作用，能够去除颗粒和金属离子污染；成分II非离表面活性剂，包括脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚和聚氧乙烯酯。降低溶液的表面张力，使清洗剂能够全面铺展在液晶显示器的表面及夹缝中，其亲水基和憎水基相互配合，能够将吸附在液晶显示表面及夹缝中污染物托起，并且在表面形成保护层，防止污染物二次吸附；成分III非离表面活性剂，包括脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚和聚氧乙烯酯。起到强渗透作用，能够降低溶液表面张力，并且使得清洗剂能够渗透到芯片表面和有机污染物之间，达到去除污染物的目的；成分IIII螯合剂；成分V去离子水；配比成分I占40％～45％，成分II占1.5％～2％，成分III占5％～10％，成分IIII占0.5～1％，成分V占50％～52％。一种用于集成电路衬底硅片的清洗剂的清洗方法，其特征在于它是由以下步骤构成步骤(1)首先清洗工艺第一步为清洗剂清洗，将第一槽中放入清洗剂并加入8～15倍去离子水，室温清洗，将硅片装入花篮，浸泡在其中，大约5～10分钟，可以配合超声波作用；步骤(2)清洗工艺第二步为清洗剂清洗，清洗剂加入8～15倍去离子水放入第二槽，加热到50～60℃，将硅片花篮从一槽中取出，放入二槽，进行超声，大约5～10分钟；步骤(3)清洗工艺第三步为去离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于集成电路衬底硅片的清洗剂，其特征在于它是由可以同时起到ｐＨ值调制剂、络合剂、缓蚀剂、分散剂及助氧剂作用的有机碱，能够起到降低溶液表面张力、增强质量传递的表面活性剂，能够去除金属离子的螯合剂和水共同组成，其中有机碱占４０～４５％，表面活性剂占５～１０％，螯合剂占０．５～１％，水占４０～５３％。

【技术特征摘要】
1.一种用于集成电路衬底硅片的清洗剂，其特征在于它是由可以同时起到pH值调制剂、络合剂、缓蚀剂、分散剂及助氧剂作用的有机碱，能够起到降低溶液表面张力、增强质量传递的表面活性剂，能够去除金属离子的螯合剂和水共同组成，其中有机碱占40～45％，表面活性剂占5～10％，螯合剂占0.5～1％，水占40～53％。2.根据权利要求1所说的一种用于集成电路衬底硅片的清洗剂，其特征在于作为有机碱包括多羟多胺、胺碱、醇胺。3.根据权利要求1所说的一种用于集成电路衬底硅片的清洗剂，其特征在于作为表面活性剂包括聚氧乙烯系非离子表面活性剂、多元醇酯类非离子表面活性剂、高分子及元素有机系非离子表面活性剂。4.根据权利要求3所说的聚氧乙烯系非离子表面活性剂，包括聚氧乙烯烷基酚、聚氧乙烯脂肪醇、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯胺和聚氧乙烯酰胺；多元醇酯类非离子表面活性剂包括乙二醇酯、甘油酯、聚氧乙烯多元醇酯；高分子及元素有机系非离子表面活性剂包括环氧丙烷均聚物、元素有机系聚醚和聚氧乙烯无规共聚物。5.一种用于集成电路衬底硅片的清洗剂及清洗方法，其特征在于它是由以下步骤构成步骤(1)首先清洗工艺第一步为清洗剂清洗，将第一槽中放入清洗剂并加入8～15倍去离子水，室温清洗，将硅片装入花篮，浸泡在其中，大约5～10分钟，配合超声波作用；步骤(2)清洗工艺第二步为清洗剂清洗，清洗剂加入8～15倍去离子水放入第二槽，加热到50～60℃，将硅片花篮从一槽中取出，放入二槽，进行超声，大约5～10分钟；步骤(3)清洗工艺第三步为去离子水超声，将去离子水放入第三槽，加热到50～60℃，将硅片花篮从二槽中取出，放入三槽，进行超声，大约5～10分钟；步骤(4)清洗工艺第四步为去离子水超声，将去离子水放入第四槽，加热到50～60℃，将硅片花篮从三槽中取出，放入四槽，进行超声，大约5～10分钟；步骤(5)清洗工艺第七步为喷淋，用温度为50～60℃的去离子水对芯片进行喷淋，时间为2～5分钟；步骤(6)清洗工艺第八步为烘干，用热...

【专利技术属性】
技术研发人员：仲跻和，
申请(专利权)人：天津晶岭电子材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]