專利名稱：使用清潔溶液清潔半導體晶片的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及使用清潔溶液清潔半導體晶片的方法，更準確地說，涉及 一種其中所述半導體晶片按照單晶片處理模式進行清潔的方法。
背景技術：
單晶片清潔方法相對于其中多個晶片同時進行清潔的多晶片清潔方法 具有某些優(yōu)點。這些優(yōu)點包括低的化學品消耗、高的工藝靈活性以及使用 不同的清潔溶液處理晶片前側和晶片后側的可能性。單晶片清潔方法的特 別的優(yōu)點在于排出了交叉污染、即污染物在半導體晶片之間轉移的危險性。 而這些方法的本質缺點在于，與多晶片處理相比其生產能力較低。但是，
由于具有非常大直徑(300 rnm)的硅晶片在半導體工業(yè)中正日益得到處理， 所以該缺點變得不再重要。單晶片清潔可以按照兩種根本不同的方法進行。 此時，清潔溶液可以以浴器提供，將半導體晶片浸漬到浴器中一段時間。 更通常的情況是使用備選的設置，其中半導體晶片被錨定(anchor)在旋轉的 板上，清潔溶液通過噴嘴被注射或噴灑到所述半導體晶片的一個或兩個外 側面上。用過的清潔溶液在離心力的作用下從所述半導體晶片流開。例如， 這種單晶片處理的一個實例被描述在US 2004/0031503 Al中，其也適合于蝕 刻半導體晶片。
尤其是其上面將要外延沉積一個或多個其它層的半導體晶片在沉積前 必須要具有特別徹底清潔的表面。必須要除去的污染物是顆粒污染物、結 合在表面上的金屬離子、以及經常以表面薄膜的形式覆蓋半導體晶片的有 機化合物。氨和過氧化氫在水中的堿性溶液(氨過氧化物混合物APM)通常被 用于除掉顆粒和有機化合物。高質量外延層沉積的重要的先決條件是，完 全除去覆蓋半導體材料如硅、鍺、以及硅/鍺合金表面的無定型氧化物層。 表面氧化物使用含氟化氫HF的水溶液溶解。使用HF溶液處理過的半導體晶 片具有疏水性的不含氧的表面。由于其對二氧化硅的高蝕刻速率而特別適
合于此目的的清潔溶液包含氟化銨NH4F或四垸基氟化銨如四甲基氟化銨 N(CH3)4F與氟化氫的混合物。WO 98/56726 Al顯示，有利的是，直到直接 使用前再由氫氧化銨或氫氧化四烷基銨與氟化氫來制備所述的清潔溶液。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種清潔方法，該方法具有優(yōu)于和高于單晶片處 理、以及在其使用場所制備清潔溶液的優(yōu)點的改進的清潔效果。
本發(fā)明涉及一種使用包含初始組成的銨堿性組分的清潔溶液清潔半導 體晶片的方法，其中使所述半導體晶片按照單晶片處理與清潔溶液接觸， 在清潔的過程中加入氟化氫以作為所述清潔溶液的其它組分，并且所述清 潔溶液在清潔結束時具有不同于初始組成的組成。
具體實施例方式
本方法的特點在于，清潔溶液的組成在清潔過程中變化，以便以目標 方式控制清潔機理。在清潔開始時，所述清潔溶液含有銨堿性組分，但是 不含HF。在清潔的過程中，氟化氫被加入以作為清潔溶液的其它組分。由 此實現了首先產生的條件最適于將顆粒從半導體晶片溶解，并將其永久地 轉移至清潔溶液中，而后面建立的條件最適于永久地從半導體晶片除去金 屬，并將表面上的氧化物薄膜徹底剝離掉。與使用固定預設定組成的清潔 溶液相比，全面的效果是具有改進的清潔效果，即使該清潔溶液也是如在 本發(fā)明的方法中直到使用時才制備一樣。
對清潔溶液濃度的變化進行控制，以使氟化氫與銨堿性組分的摩爾濃 度之比HF: NR40H在開始清潔時為〈1，至清潔結束時為>1。 R表示H或Cm 的烷基，其中四甲基氫氧化銨(N(CH3)40H， TMAH)相對于氫氧化銨(NH40H) 和長鏈的四垸基氫氧化銨為優(yōu)選。所述銨堿性組分在清潔溶液中的濃度在 清潔開始時優(yōu)選為0.001-25重量％，在結束時優(yōu)選為0.001-10重量％。 HF在 清潔溶液中的濃度在清潔結束時優(yōu)選為0.01-25重量％。 HF: NR40H的摩爾 數量之比在清潔結束時優(yōu)選為1.1-100。隨著氟化氫在清潔溶液中比例的增 加，所述清潔溶液的pH下降，并且從強堿性范圍的pH變化至pH為l-5的酸 性范圍。顆粒的清潔主要在堿性范圍內，而金屬的清潔主要在酸性范圍內。由于在清潔過程結束時氟化氫相對于銨堿性組分過量，由此產生了溶解半 導體晶片上的表面氧化物的溶液。銨離子吸附從半導體晶片剝離下來的顆 粒，由此防止半導體晶片在進一步的清潔過程中的再污染.在所述方法的優(yōu)選構架中，半導體晶片首先與含TMAH、但不含HF的 清潔溶液接觸。這發(fā)生在適于進行單晶片處理的設備中，例如在具有溢流 的浴器中，或在離心機中。直到進一步的清潔過程才向清潔溶液中加入氟 化氫，其中HF是在一個或數個步驟中加入，或者是連續(xù)加入的。在浴器中 進行清潔的情況下，開始時提供含有TMAH的水溶液，然后將半導體晶片 浸漬到其中。其后通過在半導體晶片的存在下同時進一步將TMAH溶液和 HF水溶液引入所述浴器中，從而在所述浴器中制備具有變化的組成的清潔 溶液。如果合適，在進一步的清潔過程中將TMAH和HF的濃度和流入速度 設定為彼此獨立并且變化。這樣，清潔溶液中HF的濃度可以另外僅通過相 比于TMAH溶液流入速度的HF溶液流入速度的增加而增加，或相反，通過 相比于HF流入速度的TMAH溶液流入速度的降低而增加。相應的情況發(fā)生 在半導體晶片在離心機的板上進行清潔的過程中。首先，含有TMAH、并 通過一個或數個噴嘴提供的水溶液被噴射或噴灑到在所述板上旋轉的半導 體晶片的一個或兩個側面上。其后，通過額外地經一個或數個其它噴嘴提 供HF水溶液給半導體晶片，來制備在半導體晶片上具有改變的組成的清潔 溶液。在本發(fā)明的該優(yōu)選實施方案中，如果適宜，在其它的清潔過程中 TMAH溶液和HF溶液的濃度也設定為彼此獨立并變化。還不含HF的清潔溶液的清潔階段的優(yōu)選周期是l-300秒，特別優(yōu)選5-30 秒。TMAH在所述清潔溶液中的濃度優(yōu)選是在水中的0.001-25重量y。為了 進一步改進移除顆粒的性能，所述清潔溶液在此階段尤其可以含有表面活 性劑和短鏈醇。適宜的表面活性劑尤其是陰離子和非離子的清潔劑，例如 脂肪醇乙氧基化物、或長鏈的烷基磺酸鹽。適宜的醇是例如丁醇、乙二醇 或丙三醇。所述清潔溶液不應含有臭氧，過氧化氫或任何其它氧化劑。其后提供的HF水溶液的濃度優(yōu)選為在水中的0.01-50重量y。使用含有 HF的清潔溶液清潔半導體晶片的清潔階段的優(yōu)選周期為l-300秒，特別優(yōu)選 5-30秒。清潔溶液的溫度在兩個階段是15-95'C，優(yōu)選15-45'C。
在本發(fā)明方法結束時，半導體晶片的表面為疏水性的且不含表面氧化 物。就進一步的處理而言，所述半導體晶片可以用另外的清潔溶液漂洗， 如用去離子水，然后干燥。但是，也可以返回到所述方法的起點，并通過 對所述半導體晶片使用具有初始組成的清潔溶液再次清潔而重復所述方法 一次或多次。
具體來說，特別適于預先進行清潔處理的半導體晶片是具有由硅或硅 和鍺的合金構成的表面的半導體晶片，該表面將要被清潔以用于在其后進 行涂敷。
權利要求
1.一種使用包含初始組成的銨堿性組分的清潔溶液清潔半導體晶片的方法，其中使所述半導體晶片以單晶片處理與所述清潔溶液接觸，在清潔的過程中加入氟化氫作為所述清潔溶液的其它組分，并且所述清潔溶液在清潔結束時具有不同于初始組成的組成。
2. 權利要求l的方法，其中氟化氫與銨堿性組分的摩爾濃度的比例HF: NR40H在開始清潔時為〈1，到清潔結束時向上變化至>1，其中R表示以下 的基H或甲基、乙基、丙基或丁基。
3. 權利要求1或2的方法，其中氟化氫被加入所述清潔溶液中，并且所 述銨堿性組分的濃度下降。
4. 權利要求l-3之一的方法，其中所述清潔溶液含有表面活性劑或短鏈 醇作為其它組分。
5. 權利要求l-4之一的方法，其中所述清潔溶液不含臭氧或過氧化氫。
6. 權利要求l-5之一的方法，其中所述清潔溶液被通過噴嘴注射或噴灑 到旋轉的半導體晶片上。
7. 權利要求l-6之一的方法，其中所述清潔溶液被導入其中浸漬有所述 半導體晶片的浴器中。
8. 權利要求l-7之一的方法，其中所述清潔通過對半導體晶片使用初始 組成的清潔溶液再次進行清潔來重復至少一次。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使用包含初始組成的銨堿性組分的清潔溶液清潔半導體晶片的方法，其中使所述半導體晶片以單晶片處理與清潔溶液接觸，在清潔的過程中加入了氟化氫，以作為所述清潔溶液的其它組分，并且所述清潔溶液在清潔結束時具有不同于初始組成的組成。
文檔編號H01L21/306GK101337227SQ20081010828
公開日2009年1月7日 申請日期2008年6月5日 優(yōu)先權日2007年7月4日
發(fā)明者C·薩皮爾柯, D·費霍, G·施瓦布, T·布施哈爾特 申請人:硅電子股份公司