半導(dǎo)體晶片的洗凈方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明是一種半導(dǎo)體晶片的洗凈方法，其特征在于，在由平均鋁濃度為1ppb以下的合成石英材料所構(gòu)成的洗凈槽內(nèi)，裝滿(mǎn)包含氨和過(guò)氧化氫的洗凈液，使前述半導(dǎo)體晶片浸漬于前述洗凈液中，并以使由前述洗凈液所導(dǎo)致的前述合成石英的表面蝕刻速度為0.3nm/分鐘以下的方式，來(lái)洗凈前述半導(dǎo)體晶片。由此，可提供一種洗凈方法，該方法可將氨/雙氧水洗凈液中的鋁濃度保持為低濃度，并提高半導(dǎo)體晶片的表面清潔度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】半導(dǎo)體晶片的洗凈方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體晶片的洗凈方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 作為半導(dǎo)體晶片（semiconductor wafer)的洗凈方法，通常使用包含氨與過(guò)氧化 氫（以下也稱(chēng)為雙氧水）的混合液，來(lái)作為洗凈液。作為此時(shí)的半導(dǎo)體晶片的洗凈流程，例 如有：氨/雙氧水洗凈（使用氨和雙氧水的混合液所進(jìn)行的洗凈）一純水沖洗一鹽酸/雙 氧水洗凈（使用鹽酸和雙氧水的混合液所進(jìn)行的洗凈）一純水沖洗一干燥。在此洗凈方法 中，利用最初的氨/雙氧水洗凈液（包含氨和雙氧水的混合液）來(lái)移除表面附著有機(jī)物與 粒子，并利用純水沖洗沖掉化學(xué)藥品，然后，利用接下來(lái)的鹽酸/雙氧水洗凈液（包含鹽酸 和雙氧水的混合液）來(lái)移除金屬雜質(zhì)，再次利用純水沖洗沖掉化學(xué)藥品，然后進(jìn)行干燥。
[0003] -般而言，大多將半導(dǎo)體晶片的洗凈所使用的洗凈液，加溫至60°C?80°C后再使 用，以提高其洗凈效果。因此，在洗凈槽內(nèi)安裝有循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)，在移除粒子的同時(shí)，利用加 熱器來(lái)進(jìn)行洗凈液溫度的調(diào)節(jié)。又，有時(shí)還將藥液控制為一定的濃度，以防止因洗凈液中所 包含的化學(xué)藥品蒸發(fā)而導(dǎo)致洗凈液的濃度降低。進(jìn)一步，有時(shí)還并用超音波洗凈，以提高粒 子的移除力。
[0004] 又，半導(dǎo)體晶片的洗凈方法所使用的洗凈液，由于將直接影響半導(dǎo)體晶片的清潔 度品質(zhì)，因此，洗凈液中的粒子和金屬雜質(zhì)濃度受到嚴(yán)格管理。同樣地，由于洗凈液中所包 含的化學(xué)藥品也直接影響半導(dǎo)體晶片的清潔度品質(zhì)，因此，使用粒子和雜質(zhì)極少的高品質(zhì) 的化學(xué)藥品。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006] 專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0007] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)2005-322714號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008][發(fā)明所要解決的課題]
[0009] 半導(dǎo)體晶片的洗凈步驟中所使用的氨/雙氧水洗凈，主要用于移除粒子，但是會(huì) 有金屬雜質(zhì)易殘留在半導(dǎo)體晶片表面上的問(wèn)題，尤其作為金屬雜質(zhì)而成為問(wèn)題的是容易進(jìn) 入至氧化膜中的鋁（A1)。鋁在作為洗凈槽石英材料所使用的天然石英中約含lOppmw，此 鋁通過(guò)由氨/雙氧水洗凈所實(shí)施的石英表面蝕刻而溶出至洗凈液中，而污染半導(dǎo)體晶片表 面。
[0010] 因此，當(dāng)需要表面清潔度更高的半導(dǎo)體晶片時(shí)，有時(shí)使用合成石英洗凈槽，以降低 其表面的鋁污染（參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。然而，由于即便使用此種合成石英槽，在制作石英槽時(shí) 的熔接和熱處理中，也無(wú)法避免包含鋁的金屬污染，因此，無(wú)法消除由石英洗凈槽所導(dǎo)致的 錯(cuò)污染。
[0011] 本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題點(diǎn)而完成的，其目的在于提供一種洗凈方法，該方法可將 氨/雙氧水洗凈液中的鋁濃度保持為低濃度，并提高半導(dǎo)體晶片的表面清潔度。
[0012] [解決課題的方法]
[0013] 為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體晶片的洗凈方法，其特征在于：在由平 均鋁濃度為lppb以下的合成石英材料所構(gòu)成的洗凈槽內(nèi)，裝滿(mǎn)包含氨和過(guò)氧化氫的洗凈 液，使前述半導(dǎo)體晶片浸漬于前述洗凈液中，并以使由前述洗凈液所導(dǎo)致的前述合成石英 的表面蝕刻速度為〇. 3nm/分鐘（nm/min)以下的方式，來(lái)洗凈前述半導(dǎo)體晶片。
[0014]如此一來(lái),使用高純度的合成石英材料，同時(shí)以使合成石英的表面蝕刻速度為 0. 3nm/分鐘以下的方式，來(lái)洗凈半導(dǎo)體晶片，由此，使氨/雙氧水洗凈后的半導(dǎo)體晶片的表 面鋁濃度為1X101(I原子/ Cm2(at〇ms/Cm2)以下，并改善半導(dǎo)體晶片的表面清潔度。進(jìn)一步， 也可省略使半導(dǎo)體晶片的表面鋁濃度為IX 101(|原子/cm2以下所需的半導(dǎo)體晶片的酸洗。
[0015] 此時(shí)，優(yōu)選為利用使前述洗凈液循環(huán)并進(jìn)行過(guò)濾及恒溫加熱的循環(huán)過(guò)濾裝置，一 邊將前述洗凈液中的氨和過(guò)氧化氫分別控制為一定的濃度，一邊洗凈前述半導(dǎo)體晶片。
[0016] 如此一來(lái)，利用一邊將洗凈液中的氨和過(guò)氧化氫分別控制為一定的濃度，一邊洗 凈半導(dǎo)體晶片，可將合成石英的表面蝕刻速度確實(shí)地控制為特定值，并提高半導(dǎo)體晶片的 洗凈效果。
[0017][發(fā)明的效果]
[0018] 如上所述，根據(jù)本發(fā)明，由于可使氨/雙氧水洗凈后的半導(dǎo)體晶片的表面鋁濃度 為1 X 101(1原子/cm2以下，因此，可改善半導(dǎo)體晶片的表面清潔度，并且也可省略用于使半 導(dǎo)體晶片的表面鋁濃度為1X10 1(I原子/cm2以下的酸洗凈，因而可以更低的成本且更短的 時(shí)間，獲得清潔度較高的半導(dǎo)體晶片。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1是實(shí)施例及比較例中的為了調(diào)查洗凈實(shí)驗(yàn)前的半導(dǎo)體晶片的表面金屬雜質(zhì) (鋁）濃度而對(duì)半導(dǎo)體晶片施加的處理的流程圖。
[0020] 圖2是實(shí)施例及比較例中的洗凈實(shí)驗(yàn)的洗凈流程圖。
[0021] 圖3是可實(shí)施本發(fā)明中的半導(dǎo)體晶片的洗凈方法的裝置。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 以下，作為實(shí)施方式的一個(gè)實(shí)例，一邊參照附圖，一邊詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā) 明并不限定于此實(shí)施方式。
[0023] 圖3是表示用于實(shí)施本發(fā)明的半導(dǎo)體晶片的洗凈方法的裝置的一個(gè)實(shí)例的概略 圖。在圖3中，在洗凈槽2內(nèi)裝滿(mǎn)洗凈液3 (此處的"裝滿(mǎn)洗凈液"是指裝有足夠量的洗凈 液），使半導(dǎo)體晶片1浸漬于洗凈液3中，來(lái)洗凈半導(dǎo)體晶片1。此時(shí)，利用使洗凈液3循環(huán) 通過(guò)過(guò)濾裝置5,將洗凈液中的藥液分別控制為一定的濃度。進(jìn)一步，利用用于加熱洗凈槽 2內(nèi)的洗凈液3的加熱裝置4,將洗凈液3控制為一定的液溫。在此洗凈裝置6中，洗凈槽 2是由平均鋁濃度為lppb以下的合成石英所形成。
[0024] 使用此種裝置，本發(fā)明的半導(dǎo)體晶片的洗凈方法，是在由平均鋁濃度為lppb以下 的合成石英材料所構(gòu)成的洗凈槽內(nèi)，裝滿(mǎn)包含氨和過(guò)氧化氫的洗凈液，使半導(dǎo)體晶片浸漬 于洗凈液中，并以使由前述洗凈液所導(dǎo)致的合成石英的表面蝕刻速度為〇. 3nm/分鐘以下 的方式，來(lái)洗凈半導(dǎo)體晶片。
[0025] 如此一來(lái)，使用高純度的合成石英，同時(shí)以使合成石英的表面蝕刻速度為0. 3nm/ 分鐘以下的方式，來(lái)洗凈半導(dǎo)體晶片，由此，使氨/雙氧水洗凈后的半導(dǎo)體晶片表面的鋁濃 度為1 X 101(1原子/cm2以下，并改善半導(dǎo)體晶片的表面清潔度。進(jìn)一步，由于也可省略使半 導(dǎo)體晶片的表面鋁濃度為1 X 101(1原子/cm2以下所需的半導(dǎo)體晶片的酸洗凈，因此，可以更 低的成本且更短的時(shí)間，獲得清潔度較高的半導(dǎo)體晶片。
[0026] 此酸洗凈是使用酸性藥液的洗凈，廣泛用于半導(dǎo)體集成電路（1C)制造中的晶片 洗凈，但在本發(fā)明的半導(dǎo)體晶片的洗凈方法中，如上所述，由于可使洗凈后的半導(dǎo)體晶片的 表面鋁濃度為1X10 1(I原子/cm2以下，因此，可省略半導(dǎo)體晶片的酸洗凈。但在本發(fā)明中， 也可視需要進(jìn)行酸洗凈，并不排除此種情況。
[0027] 又，優(yōu)選為，利用如圖3所示的洗凈裝置6,使洗凈液3循環(huán)通過(guò)過(guò)濾裝置5而過(guò) 濾，進(jìn)一步利用加熱裝置4,恒溫加熱由合成石英所構(gòu)成的洗凈槽2內(nèi)的洗凈液3,由此，一 邊將洗凈液3中的氨及過(guò)氧化氫分別控制為一定的濃度，一邊洗凈半導(dǎo)體晶片1。
[0028] 如此一來(lái)，利用一邊將洗凈液中的氨及過(guò)氧化氫分別控制為一定的濃度和液溫， 一邊洗凈半導(dǎo)體晶片，可提高半導(dǎo)體晶片的洗凈效果，并可確實(shí)地使由合成石英所構(gòu)成的 洗凈槽的表面被洗凈液蝕刻的速度為〇. 3nm/分鐘以下。
[0029] 另外，本發(fā)明中的要被洗凈的半導(dǎo)體晶片并無(wú)特別限定，除硅晶片以外，還可使用 如鍺的元素半導(dǎo)體或如GaAs、InP的化合物半導(dǎo)體等。
[0030][實(shí)施例]
[0031] 以下示出實(shí)施例和比較例，更具體地說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限定于這些實(shí)施 例和比較例。
[0032](實(shí)施例1)
[0033] 準(zhǔn)備一直徑為300mm且兩面已鏡面精加工后的清潔的硅單晶的晶片。如圖1所 示，此硅晶片在進(jìn)行氨/雙氧水洗凈后，連續(xù)利用稀氫氟酸進(jìn)行洗凈，進(jìn)一步利用臭氧水施 加處理以在該硅晶片表面上形成清潔的氧化膜，然后進(jìn)行干燥。
[0034] 然后，利用氫氟酸進(jìn)行硅晶片的表面金屬雜質(zhì)（鋁）的回收，并利用電感耦合等離 子體質(zhì)譜（Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry(ICP-MS))分析裝置對(duì)此回 收液進(jìn)行定量分析，以調(diào)查此清潔的硅晶片的表面金屬雜質(zhì)（鋁）濃度。其分析結(jié)果為：實(shí) 驗(yàn)前的硅晶片表面金屬雜質(zhì)（鋁）濃度全部為N. D.(檢測(cè)下限值以下）。
[0035] 其次，進(jìn)行合成石英洗凈槽中的硅晶片的洗凈實(shí)驗(yàn)。如圖2所示，此洗凈實(shí)驗(yàn)，首 先將硅晶片浸漬于合成石英洗凈槽內(nèi)所裝滿(mǎn)的氨/雙氧水洗凈液中進(jìn)行洗凈。此時(shí)，作為 洗凈條件，使氨/雙氧水洗凈液的藥液組成（混合比例）為氨：雙氧水：純水=1:1:10。又， 使洗凈液溫度為50°C,且使洗凈中的由氨/雙氧水洗凈液所導(dǎo)致的合成石英的蝕刻速度為 0. 3nm/分鐘。另外，氨/雙氧水洗凈是在調(diào)配上述洗凈液并進(jìn)行4小時(shí)溫度調(diào)節(jié)和循環(huán)過(guò) 濾后，實(shí)施5分鐘，并使用合成石英洗凈槽中的平均鋁濃度為0. 5ppb的合成石英洗凈槽。
[0036] 然后，對(duì)經(jīng)施加氨/雙氧水洗凈的硅晶片,進(jìn)行純水沖洗，進(jìn)一步使已進(jìn)行純水沖 洗的硅晶片干燥。
[0037] 在上述洗凈實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)于該合成石英槽的石英中所包含的鋁濃度，自合成石 英槽中取出分析樣品，在利用氫氟酸進(jìn)行溶解后，以ICP-MS進(jìn)行分析，計(jì)算硅晶片表面金 屬雜質(zhì)（鋁）濃度。
[0038] (實(shí)施例2)
[0039] 當(dāng)利用氨/雙氧水洗凈液進(jìn)行硅晶片的洗凈實(shí)驗(yàn)時(shí)，使洗凈液溫度為40°C,且使 洗凈中的由氨/雙氧水洗凈液所導(dǎo)致的合成石英的蝕刻速度為〇. 2nm/分鐘，除此以外，與 實(shí)施例1同樣地進(jìn)行洗凈實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，計(jì)算合成石英槽的硅晶片表面金屬雜質(zhì)（鋁） 濃度。
[0040] (實(shí)施例3)
[0041] 當(dāng)利用氨/雙氧水洗凈液進(jìn)行硅晶片的洗凈實(shí)驗(yàn)時(shí)，使用所包含的鋁的平均濃度 為l.Oppb的合成石英槽，來(lái)作為洗凈槽，除此以外，與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行洗凈實(shí)驗(yàn)，計(jì)算 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的硅晶片表面金屬雜質(zhì)（鋁）濃度。
[0042] (比較例1)
[0043] 當(dāng)利用氨/雙氧水洗凈液進(jìn)行硅晶片的洗凈實(shí)驗(yàn)時(shí)，使用所包含的鋁的平均濃度 為lOppm的天然石英槽，來(lái)作為氨和雙氧水洗凈槽，使洗凈液溫度為80°C，且使洗凈中的由 氨/雙氧水洗凈液所導(dǎo)致的合成石英的蝕刻速度為〇. 7nm/分鐘，除此以外，與實(shí)施例1同 樣地進(jìn)行洗凈實(shí)驗(yàn)，計(jì)算實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的硅晶片表面金屬雜質(zhì)（鋁）濃度。
[0044] (比較例2)
[0045] 當(dāng)利用氨/雙氧水洗凈液進(jìn)行硅晶片的洗凈實(shí)驗(yàn)時(shí)，使用所包含的鋁的平均濃度 為2. Oppb的合成石英槽，來(lái)作為氨和雙氧水洗凈槽，除此以外，與比較例1同樣地進(jìn)行洗凈 實(shí)驗(yàn)，計(jì)算實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的硅晶片表面金屬雜質(zhì)（鋁）濃度。
[0046] (比較例3)
[0047] 當(dāng)利用氨/雙氧水洗凈液進(jìn)行硅晶片的洗凈實(shí)驗(yàn)時(shí)，使洗凈液溫度為50°C,且使 洗凈中的由氨/雙氧水洗凈液所導(dǎo)致的合成石英的蝕刻速度為〇. 3nm/分鐘，除此以外，與 比較例2同樣地進(jìn)行洗凈實(shí)驗(yàn)，計(jì)算實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的硅晶片表面金屬雜質(zhì)（鋁）濃度。
[0048] 以下，將實(shí)施例1?實(shí)施例3及比較例1?比較例3中的硅晶片的洗凈條件、及分 析硅晶片洗凈后的晶片表面金屬雜質(zhì)（鋁）濃度的結(jié)果，分別匯總于表1、表2中。
[0049] 表 1
[0050]

【權(quán)利要求】
1. 一種半導(dǎo)體晶片的洗凈方法，其特征在于， 在由平均鋁濃度為lppb以下的合成石英材料所構(gòu)成的洗凈槽內(nèi)，裝滿(mǎn)包含氨和過(guò)氧 化氫的洗凈液，使前述半導(dǎo)體晶片浸漬于前述洗凈液中，并以使由前述洗凈液所導(dǎo)致的前 述合成石英的表面蝕刻速度為〇. 3nm/分鐘以下的方式，來(lái)洗凈前述半導(dǎo)體晶片。
2. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體晶片的洗凈方法，其中，利用使前述洗凈液循環(huán)并進(jìn)行 過(guò)濾及恒溫加熱的循環(huán)過(guò)濾裝置，一邊將前述洗凈液中的氨及過(guò)氧化氫分別控制為一定的 濃度，一邊洗凈前述半導(dǎo)體晶片。
【文檔編號(hào)】H01L21/304GK104335330SQ201380025705
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2013年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月18日
【發(fā)明者】阿部達(dá)夫, 椛澤均 申請(qǐng)人:信越半導(dǎo)體股份有限公司