專利名稱：硅襯底材料拋光后表面清洗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體材料的清洗技術(shù)，尤其涉及一種CMP后的硅襯底材料拋光后表 面清洗方法。
背景技術(shù)：
晶體硅為灰黑色，屬于原子晶體，硬而有金屬光澤，有半導(dǎo)體性質(zhì)。硅的化學(xué)性質(zhì) 比較活潑，在高溫下能與氧氣等多種元素化合，不溶于水、硝酸和鹽酸，溶于氫氟酸和堿液。 單晶硅是一種重要的半導(dǎo)體材料，用于制造大功率晶體管、整流器、太陽能電池等。硅襯底是目前最為普遍的一種襯底材料，作為襯底材料對晶體表面提出了超光滑 超潔凈的要求。研究表明器件的質(zhì)量很大程度上依賴于襯底的表面加工。隨著集成電路技 術(shù)的飛速發(fā)展，集成電路對硅襯底材料需求量的日益增加，為了滿足集成電路發(fā)展的需求， 硅襯底的化學(xué)機(jī)械拋光(Chemical-Mechanical Polishing，簡稱CMP)技術(shù)及拋后處理技 術(shù)成為急待解決的重要問題。作為表面處理技術(shù)之一的拋光后表面潔凈技術(shù)尤其重要。目 前硅襯底批量拋光生產(chǎn)后，硅襯底晶片表面能量高極易吸附磨料顆粒清洗過程中造成表面 劃傷、殘留拋光液分布不均且張力大易小球化而繼續(xù)化學(xué)腐蝕硅襯底表面造成硅襯底表面 不均勻腐蝕與吸附磨料顆粒周圍出現(xiàn)腐蝕圖且表面一致性較差、沾污重金屬離子極易轉(zhuǎn)化 為原子態(tài)與硅襯底表面硅原子形成合金造成硅襯底表面重金屬污染等現(xiàn)象，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，提供一種簡便易行、無污染、潔凈的硅襯底 材料拋光后表面清洗方法，解決了硅襯底材料拋光后硅襯底晶片表面能量高易吸附磨料顆 粒造成表面劃傷、殘留拋光液表面張力大易小球化繼續(xù)與硅襯底表層發(fā)生化學(xué)反應(yīng)造成硅 襯底不均勻腐蝕、沾污重金屬離子轉(zhuǎn)化為原子與硅襯底表面硅原子形成合金造成硅襯底重 金屬污染的問題。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)，一種硅襯底材料拋光后表面清 洗方法，其特征是具體步驟如下，(1)制備清洗液按重量份數(shù)計(jì)(份)非離子型表面活性劑0. 5_5、FA/0II型螯合劑0. l_5、FA/0 II型復(fù)合阻蝕劑 0. 1-5、去離子水余量，攪拌均勻后制備成ρ H值為6. 5-7. 6水溶性表面清洗液；(2)使用步驟(1)中得到的清洗液對堿性化學(xué)機(jī)械拋光后的硅襯底材料在4000Pa 以下的低壓力、400-5000ml/min的大流量條件下進(jìn)行拋光清洗，拋光清洗時(shí)間至少30秒-3 分鐘，以使硅襯底材料表面潔凈。有益效果CMP工序中的拋光工藝后立即使用清洗液對硅襯底材料進(jìn)行低壓、大 流量清洗，可獲得潔凈、完美的拋光表面。第一，采用低壓、大流量水拋液清洗無滯后時(shí)間， 既能有效優(yōu)化、降低硅襯底表面粗糙度，又能快速將分布不均的殘留拋光液與硅襯底表面吸附的磨料顆粒迅速沖走而避免顆粒劃傷；第二，清洗液中添加非離子表面活性劑能迅速 降低硅襯底表面殘留拋光液的表面張力，避免磨料顆粒周圍非均勻腐蝕產(chǎn)生的腐蝕圖；第 三，選用的復(fù)合阻蝕劑可在拋光后優(yōu)先吸附在硅襯底表面形成單分子鈍化膜，阻止表面不 均勻分布的拋光液繼續(xù)與硅襯底表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，提高拋光后表面的完美性；第四，為防 止重金屬離子與硅襯底表面硅原子結(jié)合形成合金污染硅襯底表面，清洗液中添加FA/0II 型螯合劑，能與硅襯底表面重金屬離子優(yōu)先生成穩(wěn)定的、易溶于水的高分子配位化合物，從 硅襯底表面脫離。采用該表面清洗方法，可獲得潔凈、完美的高表面質(zhì)量硅襯底拋光表面。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合較佳實(shí)施例，對依據(jù)本發(fā)明提供的具體實(shí)施方式
詳述如下一種硅襯底材料拋光后表面清洗方法，具體步驟如下，(1)制備清洗液按重量份數(shù)計(jì)(份)非離子型表面活性劑0. 5_5、FA/0II型螯合劑0. l_5、FA/0 II型復(fù)合阻蝕劑 0. 1-5、去離子水余量，攪拌均勻后制備成ρ H值為6. 5-7. 6水溶性表面清洗液；(2)使用步驟(1)中得到的清洗液對堿性化學(xué)機(jī)械拋光后的硅襯底材料在4000Pa 以下的低壓力、400-5000ml/min的大流量條件下進(jìn)行拋光清洗，拋光清洗時(shí)間至少30秒-3 分鐘，以使硅襯底材料表面潔凈。所述非離子型活性劑為FA/0表面活性劑、0n-7((CltlH21-C 6H4-0-CH2CH20) 7-H)、On -10 ((CiciH2^C6H4-O-CH2CH2O) 10-H)、0-20 (C12_18H25_37-C6H4-0_CH2CH20) 70 -H)、JFC的一種或幾種；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)，可簡寫為NH2RNH2。其結(jié)構(gòu)式為 所述FA/0 II型復(fù)合阻蝕劑是天津晶嶺微電子材料有限公司市售產(chǎn)品，復(fù)合阻蝕 劑作用可比單一苯丙三氮唑作用提高3倍，為烏洛托品(六亞甲基四胺)和苯丙三氮唑(連 三氮雜茚)的復(fù)合物， 其中所述烏洛托品分子式為C6H12N4，結(jié)構(gòu)式為 所述苯丙三氮唑分子式為C6H5N3，結(jié)構(gòu)式為
實(shí)施例一(1)制備清洗液按重量份數(shù)計(jì)(份)在18ΜΩ以上超純?nèi)ルx子水2300g中分別加入FA/0表面活性劑50g、FA/0II型螯 合劑75g、FA/0 II型復(fù)合阻蝕劑75g，邊加入邊攪拌均勻，制備成2500g清洗液；利用制備 好的清洗液對堿性化學(xué)機(jī)械拋光后的硅襯底材料在3000Pa以下的低壓力、4000ml/min的 大流量條件下進(jìn)行拋光清洗，拋光清洗時(shí)間2min，以使硅襯底材料表面潔凈。清洗后的硅襯 底表面無腐蝕圖、表面粗糙度Ra = 0. 3nm(10ymxl0ym)。實(shí)施例二(1)制備清洗液按重量份數(shù)計(jì)(份)在18ΜΩ以上超純?nèi)ルx子水2200g中分別加入FA/0表面活性劑50g、FA/0II型螯 合劑10g、FA/0 II型復(fù)合阻蝕劑20g，邊加入邊攪拌均勻，制備成3000g清洗液；利用制備 好的清洗液對堿性化學(xué)機(jī)械拋光后的硅襯底材料在IOOOPa以下的低壓力、5000ml/min的 大流量條件下進(jìn)行拋光清洗，拋光清洗時(shí)間lmin，以使硅襯底材料表面潔凈。清洗后的硅襯 底表面無腐蝕圖、表面粗糙度Ra = 0. 2nm(10ymxl0ym)。采用技術(shù)的作用為硅襯底材料堿性拋光后硅襯底晶片表面存在能量高、表面張 力大、殘留拋光液分布不均、沾污金屬離子等問題。當(dāng)堿性拋光剛剛完成后，馬上用含非離 子型表面活性劑、螯合劑、復(fù)合阻蝕劑水拋清洗液采用低壓力、大流量水拋的方法，可將殘 留的拋光液沖走，同時(shí)可迅速降低表面張力、形成單分子鈍化膜、并可使金屬離子形成可溶 的螯合物，從而達(dá)到潔凈、完美的拋光表面。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作任何形式上的 限制。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均 仍屬于本發(fā)明的技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種硅襯底材料拋光后表面清洗方法，其特征是具體步驟如下，(1)制備清洗液按重量份數(shù)計(jì)(份)非離子型表面活性劑0.5 5、FA/OII型螯合劑0.1 5、FA/O II型復(fù)合阻蝕劑0.1 5、去離子水余量，攪拌均勻后制備成pH值為6.5 7.6水溶性表面清洗液；(2)使用步驟(1)中得到的清洗液對堿性化學(xué)機(jī)械拋光后的硅襯底材料在4000Pa以下的低壓力、400 5000ml/min的大流量條件下進(jìn)行拋光清洗，拋光清洗時(shí)間至少30秒 3分鐘，以使硅襯底材料表面潔凈。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種硅襯底材料拋光后表面清洗方法，其特征是具體步驟如下，制備清洗液按重量份數(shù)計(jì)(份)非離子型表面活性劑0.5-5、FA/OII型螯合劑0.1-5、FA/O II型復(fù)合阻蝕劑0.1-5、去離子水余量，攪拌均勻后制備成pH值為6.5-7.6水溶性表面清洗液；使用步驟(1)中得到的清洗液對堿性化學(xué)機(jī)械拋光后的硅襯底材料在4000Pa以下的低壓力、400-5000ml/min的大流量條件下進(jìn)行拋光清洗，拋光清洗時(shí)間至少30秒-3分鐘，以使硅襯底材料表面潔凈。有益效果CMP工序中的拋光工藝后立即使用清洗液對硅襯底材料進(jìn)行低壓、大流量清洗，可獲得潔凈、完美的拋光表面。
文檔編號C23G5/036GK101906638SQ20101023145
公開日2010年12月8日 申請日期2010年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月21日
發(fā)明者何彥剛, 劉玉嶺, 孫鳴, 楊金波 申請人:河北工業(yè)大學(xué)