專(zhuān)利名稱(chēng)：銻化銦晶片堿性化學(xué)機(jī)械拋光后的表面潔凈方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于晶片表面的潔凈技術(shù)，更具體的說(shuō)，是涉及一種半導(dǎo)體銻化銦晶片堿 性化學(xué)機(jī)械拋光后的表面潔凈方法。
背景技術(shù)：
響應(yīng)在1-5. 5 μ m波段的InSb凝視紅外焦平面器件具有靈敏度高，工藝成熟，成本 效益好等優(yōu)點(diǎn)。目前在軍用凝視紅外領(lǐng)域中占據(jù)主導(dǎo)地位。例如在美國(guó)彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng) 和若干關(guān)健性常規(guī)戰(zhàn)術(shù)武器系統(tǒng)中。InSb焦平面器件大量用于制導(dǎo)和熱成像裝置中。民用 方面，醫(yī)用診斷、消防、救援、工業(yè)監(jiān)視、森林保護(hù)等領(lǐng)域廣泛使用InSb熱成像技術(shù)。在空對(duì) 空成像制導(dǎo)應(yīng)用中，64 X 64元InSb凝視紅外焦平面列陣被優(yōu)先考慮。紅外焦平面列陣器件 是兼具有紅外輻射探測(cè)和信號(hào)讀出及處理能力的新一代紅外成像傳感器。凝視型的焦平面 列陣可使現(xiàn)代紅外光電系統(tǒng)在溫度靈敏度、空間分辮率和時(shí)間分辮率方面同時(shí)實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的 性能，又使系統(tǒng)更加輕便、可靠。因此InSb半導(dǎo)體材料要求表面無(wú)劃傷，粗糙度小于3A,表 面潔凈度好。過(guò)多的劃傷、過(guò)大的粗糙度以及過(guò)多的雜質(zhì)引入都會(huì)影響器件的靈敏度。這 對(duì)InSb材料的化學(xué)機(jī)械拋光(Chemical-Mechanical Polishing，簡(jiǎn)稱(chēng)CMP)加工工藝以及 拋光后表面處理技術(shù)提出更為苛刻的要求，對(duì)InSb材料拋光后表面潔凈技術(shù)尤其重要。目前，銻化銦材料批量拋光生產(chǎn)后，表面潔凈采用水沖洗的方法，由于晶片表面溫 度高、能量高、表面張力大，雖然拋光停止了，但是晶片表面的反應(yīng)有一個(gè)滯后的過(guò)程，簡(jiǎn)單 的水沖洗不能避免拋光液的分布不均勻、沾污金屬離子等現(xiàn)象，使得清洗后的銻化銦材料 表面發(fā)生不均勻腐蝕，粗糙度增加，且清洗后的銻化銦材料表面有蝕圈，在8英寸芯片上， 粒徑大于0. 1微米的粒子在1000個(gè)以上，從而造成后續(xù)加工中成本的提高及器件成品率的 降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種能夠降低半導(dǎo)體銻化銦晶片 堿性化學(xué)機(jī)械拋光的后續(xù)加工成本，使用方法簡(jiǎn)單易行，能夠提高晶片表面質(zhì)量的潔凈方 法。本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種銻化銦晶片堿性化學(xué)機(jī)械拋光后的表面潔凈方法，其特征在于，包括下述步 驟(1)配制水溶性表面潔凈液取電阻為18ΜΩ以上的超純水邊攪拌邊加入表面活 性劑和FA/0 II型螯合劑，攪拌均勻后得pH值范圍為6. 5-7. 5的水溶性表面潔凈液，得 到的潔凈液中，表面活性劑的重量百分比為0.5-5%，F(xiàn)A/0 II型螯合劑的重量百分比為 0. 1_5%，余量的電阻為18ΜΩ以上的超純水；(2)對(duì)堿性化學(xué)機(jī)械拋光后的銻化銦晶片迅速使用步驟(1)中得到的水溶性表面 潔凈液采用1000-5000ml/min的大流量在0-0. 01個(gè)大氣壓的低壓力條件下進(jìn)行拋光清洗，拋光清洗的時(shí)間30S-180s ；(3)采用電阻為18ΜΩ以上的超純水稀釋阻蝕劑，得到阻蝕劑的重量百分比濃 度為0. 1-5%的阻蝕劑溶液，在零壓力條件下迅速使用稀釋后的阻蝕劑溶液對(duì)步驟(2) 清洗后的銻化銦晶片采用1000-5000ml/min的大流量進(jìn)行拋光清洗，拋光清洗的時(shí)間 30s-180s ；(4)用電阻為18ΜΩ以上的超純水在零壓力、流量為1000-5000ml/min的條件下對(duì) 步驟(3)清洗后的銻化銦晶片沖洗30s-180s。其中，零壓力是指壓力表上的壓力為零，只有拋光盤(pán)的自重壓力。0-0.01個(gè)大氣壓的低壓力中的0. 01個(gè)大氣壓為壓力表上的數(shù)值，不含有自重壓 力。表面活性劑為FA/ΟΙ 型表面活性劑，0 -7 ((CltlH21-C6H4-O-CH2CH2O) 7-Η)、0 -10 ((C1 0H2「C6H4-0-CH2CH20) 10-H) ,0-20 (C12_18H25_37-C6H4-0-CH2CH20) 70-H)、JFC 中的任一種。FA/01 型 表面活性劑是天津晶嶺微電子材料有限公司市售產(chǎn)品。所述FA/0 II型螯合劑是天津晶嶺微電子材料有限公司市售產(chǎn)品，為乙二胺四乙 酸四(四羥乙基乙二胺)，可簡(jiǎn)寫(xiě)為NH2RNH2，其結(jié)構(gòu)式如下， 所述阻蝕劑為苯并三唑或六次甲基四胺。本發(fā)明具有下述技術(shù)效果1.本發(fā)明的方法在銻化銦晶片進(jìn)行堿性CMP后，選用含表面活性劑、螯合劑的潔 凈液、阻蝕劑、電阻為18ΜΩ以上的超純水等進(jìn)行大流量拋光清洗晶片表面，可迅速將晶片 表面殘留的、分布不均的拋光液沖走，防止局部繼續(xù)反應(yīng)，而且，大流量的清洗帶出的熱量 使晶片各部分溫度分布一致，溫度一致性好，拋光清洗后可以獲得潔凈、完美的拋光表面。2.本發(fā)明的方法中所使用的潔凈液為水溶性，其中的表面活性劑可使拋光后晶片 表面很高的表面能量迅速降低，減少損傷層，提高晶片表面質(zhì)量的均勻性；FA/0 II型螯合 劑可與晶片表面殘留的金屬離子發(fā)生反應(yīng)，生成可溶性的大分子螯合物，在大流量拋光清 洗作用下脫離晶片表面。阻蝕劑可在拋光后晶片表面形成單分子鈍化膜，阻止晶片表面不 均勻分布的拋光液繼續(xù)與晶片反應(yīng)而形成不均勻腐蝕，提高拋光后晶片表面的完美性，從 而獲得潔凈、完美的拋光表面。3.本發(fā)明方法中通過(guò)大流量、低壓力拋光清洗可有效地使表面活性劑、螯合劑及 阻蝕劑的作用相互配合，共同作用，及時(shí)將殘留的拋光液沖走，使表面迅速吸附易清洗物 質(zhì)，降低表面張力使表面呈物理吸附狀態(tài)、形成單分子鈍化膜、并使金屬離子形成可溶的螯合物，獲得高質(zhì)量的晶片，從而降低后續(xù)加工的成本，提高器件成品率，使用方便簡(jiǎn)單易行。 而且，潔凈液的成本低、不污染環(huán)境及腐蝕設(shè)備。4.潔凈液呈中性，可有效防止殘留的拋光液繼續(xù)腐蝕晶片，降低化學(xué)作用。5、本發(fā)明的方法在低壓力條件下進(jìn)行拋洗，可以使?jié)崈粢号c清洗表面充分接觸， 同時(shí)在大流量潔凈液的作用下有效帶走表面清洗下來(lái)的污染物，提高表面清洗質(zhì)量；若壓 力過(guò)大，則會(huì)對(duì)表面有摩擦，影響拋光后的表面質(zhì)量。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1 (1)取電阻為18ΜΩ的超純水497g，邊攪拌邊加入FA/ΟΙ型表面活性劑2. 5g和 FA/0 II型螯合劑0. 5g，攪拌均勻后得pH值為6. 7近似為中性的水溶性表面潔凈液。(2)對(duì)堿性化學(xué)機(jī)械拋光后的半導(dǎo)體銻化銦晶片迅速用步驟(1)得到的潔凈液在 流量為lOOOml/min，壓力為自重壓力的條件下拋光清洗30s。(3)用電阻為18ΜΩ的超純水499. 5g稀釋阻蝕劑苯并三唑0. 5g，用稀釋后的苯并 三唑溶液迅速對(duì)步驟(2)清洗后的銻化銦晶片在流量為lOOOml/min、自重壓力的條件下拋 光清洗30s。(4)用電阻為18ΜΩ的超純水在零壓力(自重壓力)、流量為lOOOml/min的條件 下對(duì)步驟(3)清洗后的銻化銦晶片沖洗30s。經(jīng)過(guò)上述步驟清洗后的銻化銦晶片表面光潔無(wú)蝕圈，清潔效果好，在8英寸芯片 上，粒徑大于0. 1微米的粒子小于10個(gè)，表面粗糙度達(dá)到0. 6nm級(jí)別。實(shí)施例2 (1)取電阻為18ΜΩ的超純水2054g，邊攪拌邊加入表面活性劑0 _10 42g和FA/ O II型螯合劑38g，攪拌均勻后得pH值為6. 9近似為中性的水溶性表面潔凈液。(2)對(duì)堿性化學(xué)機(jī)械拋光后的半導(dǎo)體銻化銦晶片迅速用步驟(1)得到的潔凈液在 流量為1600ml/min、壓力為0. 01個(gè)大氣壓的條件下拋光清洗80s。(3)用電阻為18ΜΩ的超純水2096g稀釋六次甲基四胺阻蝕劑38g，用稀釋后的 六次甲基四胺溶液迅速對(duì)步驟(2)清洗后的銻化銦晶片在零壓力(自重壓力)、流量為 1600ml/min的條件下拋光清洗80s。(4)用電阻為18ΜΩ的超純水在零壓力(自重壓力)、流量為1600ml/min下對(duì)步 驟(3)清洗后的銻化銦晶片沖洗80s。經(jīng)過(guò)上述清洗步驟后的銻化銦晶片表面光潔無(wú)蝕圈，清潔效果好，在8英寸芯片 上，粒徑大于0. 1微米的粒子小于10個(gè)，表面粗糙度達(dá)到0. 6nm級(jí)別。實(shí)施例3 (1)取電阻為18ΜΩ的超純水5643. 56g，邊攪拌邊加入表面活性劑0-20212. 42g 和FA/0 II型螯合劑212. 42g，攪拌均勻后得pH值為7. 3近似為中性的水溶性表面潔凈液。(2)對(duì)堿性化學(xué)機(jī)械拋光后的半導(dǎo)體銻化銦晶片迅速使用步驟(1)得到的潔凈液 在流量為2800ml/min，壓力為0. 005個(gè)大氣壓的條件下拋光清洗130s。(3)用電阻為18ΜΩ的超純水5855. 98g稀釋苯并三唑阻蝕劑212. 42g，用稀釋后的苯并三唑溶液迅速對(duì)步驟(2)清洗后的銻化銦晶片進(jìn)行在流量為2800ml/min、零壓力 (自重壓力)的條件下拋光清洗130s。(4)用電阻為18ΜΩ的超純水在零壓力(自重壓力)、流量為2800ml/min下對(duì)步 驟(3)清洗后的銻化銦晶片再拋光清洗130s。經(jīng)過(guò)上述清洗步驟后的銻化銦晶片表面光潔無(wú)蝕圈，清潔效果好，在8英寸芯片 上，粒徑大于0. 1微米的粒子小于10個(gè)，表面粗糙度達(dá)到0. 6nm級(jí)別。實(shí)施例4 (1)取電阻為18ΜΩ的超純水13500g，邊攪拌邊加入表面活性劑JFC750g和FA/0 II型螯合劑750g，攪拌均勻后得PH值為7. 5近似為中性的水溶性表面潔凈液。(2)對(duì)堿性化學(xué)機(jī)械拋光后的半導(dǎo)體銻化銦晶片迅速用步驟(1)得到的潔凈液再 流量為5000ml/min、零壓力(自重壓力)的條件下拋光清洗180s。(3)用電阻為18ΜΩ的超純水14250g稀釋六次甲基四胺阻蝕劑750g，用稀釋后的 六次甲基四胺溶液迅速對(duì)步驟(2)清洗后的銻化銦晶片進(jìn)行在自重壓力、流量為5000ml/ min的條件下拋光清洗180s。(4)用電阻為18ΜΩ的超純水在零壓力(自重壓力)、流量為5000ml/min的條件 下對(duì)步驟(3)清洗后的銻化銦晶片沖洗180s。經(jīng)過(guò)上述清洗步驟后的銻化銦晶片表面光潔無(wú)蝕圈，清潔效果好，在8英寸芯片 上，粒徑大于0. 1微米的粒子小于10個(gè)，表面粗糙度達(dá)到0. 6nm級(jí)別。
權(quán)利要求
一種銻化銦晶片堿性化學(xué)機(jī)械拋光后的表面潔凈方法，其特征在于，包括下述步驟(1)配制水溶性表面潔凈液取電阻為18MΩ以上的超純水邊攪拌邊加入表面活性劑和FA/O II型螯合劑，攪拌均勻后得pH值范圍為6.5 7.5的水溶性表面潔凈液，得到的潔凈液中，表面活性劑的重量百分比為0.5 5％，F(xiàn)A/O II型螯合劑的重量百分比為0.1 5％，余量的電阻為18MΩ以上的超純水；(2)對(duì)堿性化學(xué)機(jī)械拋光后的銻化銦晶片迅速使用步驟(1)中得到的水溶性表面潔凈液采用1000 5000ml/min的大流量在0 0.01個(gè)大氣壓的低壓力條件下進(jìn)行拋光清洗，拋光清洗的時(shí)間30s 180s；(3)采用電阻為18MΩ以上的超純水稀釋阻蝕劑，得到阻蝕劑的重量百分比濃度為0.1 5％的阻蝕劑溶液，在零壓力條件下迅速使用稀釋后的阻蝕劑溶液對(duì)步驟(2)清洗后的銻化銦晶片采用1000 5000ml/min的大流量進(jìn)行拋光清洗，拋光清洗的時(shí)間30s 180s；(4)用電阻為18MΩ以上的超純水在零壓力、流量為1000 5000ml/min的條件下對(duì)步驟(3)清洗后的銻化銦晶片沖洗30s 180s。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銻化銦晶片堿性化學(xué)機(jī)械拋光后的表面潔凈方法，其特征在 于，所述表面活性劑為FA/ΟΙ型表面活性劑、0π-7、0π-10、0-20、JFC中的任一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銻化銦晶片堿性化學(xué)機(jī)械拋光后的表面潔凈方法，其特征在 于，所述阻蝕劑為苯并三唑或六次甲基四胺。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種銻化銦晶片堿性化學(xué)機(jī)械拋光后的表面潔凈方法，旨在提供一種能夠降低銻化銦晶片堿性化學(xué)機(jī)械拋光的后續(xù)加工成本，使用方法簡(jiǎn)單易行，能夠提高晶片表面平整度和潔凈度的方法。取電阻為18MΩ以上的超純水邊攪拌邊加入表面活性劑和FA/O II型螯合劑，攪拌均勻后得潔凈液；使用潔凈液迅速對(duì)堿性化學(xué)機(jī)械拋光后的銻化銦晶片采用1000-5000ml/min的大流量在0-0.01個(gè)大氣壓的低壓力條件下拋光清洗至少30s；采用電阻為18MΩ以上的超純水稀釋阻蝕劑，在零壓力條件下對(duì)清洗后的銻化銦晶片采用大流量拋光清洗至少30s；用電阻為18MΩ以上的超純水在零壓力、大流量的條件下對(duì)清洗后的銻化銦晶片沖洗至少30s。
文檔編號(hào)B08B3/10GK101912857SQ20101023255
公開(kāi)日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月21日
發(fā)明者劉玉嶺, 李暉, 王娟 申請(qǐng)人:河北工業(yè)大學(xué)