本發(fā)明涉及一種借助于一系列處理步驟實施半導(dǎo)體晶片濕化學(xué)表面處理的方法，其中多種液體作用于半導(dǎo)體晶片表面。
背景技術(shù)：
因?qū)﹄娮釉闹圃熘械娜找嫘⌒突?，對半?dǎo)體材料、尤其通常以晶片形式使用的硅的表面品質(zhì)的要求也更高，這種品質(zhì)要求不僅是表面的幾何形狀品質(zhì)，而且包括其純度、化學(xué)條件及不含顆粒及斑點。
為使這些參數(shù)可用重復(fù)的方式加以影響及控制，發(fā)展出濕化學(xué)表面處理方法，特別于研磨、精研或拋光等機械表面處理之后使用。濕化學(xué)表面處理方法是與除去表面材料有關(guān)，也稱蝕刻方法。
在半導(dǎo)體晶片蝕刻實際應(yīng)用中有兩種蝕刻方法，一種是與使用堿性或酸性液體有關(guān)，為制得無任何斑點的晶片及達成足夠高的材料除去率，該方法必須在高溫下實施，較低溫度會導(dǎo)致形成斑點，這些斑點可通過另一拋光步驟再度予以除去增加了半導(dǎo)體晶片的生產(chǎn)成本。利用堿性液體，甚至用超純化學(xué)品，也不能制得實質(zhì)上無金屬污染的半導(dǎo)體晶片。酸性蝕刻的缺點是均勻除去材料的程度極為有限而且成本昂貴，尤其接近邊緣區(qū)內(nèi)，如果自晶片每個表面除去的材料超過10微米，則晶片幾何形狀不可能保持。也曾嘗試相互結(jié)合堿性蝕刻及酸性蝕刻的有利方式，但此種情形并不包括將先前機械處理損傷的晶體區(qū)完全除去。此種情形僅發(fā)生在隨后的酸性蝕刻過程中，在酸性蝕刻中已擴散進來的金屬也被除去。首先使用堿性蝕刻，之后使用酸性蝕刻。然而，甚至這些結(jié)合的方法仍不完全滿足對半導(dǎo)體晶片幾何形狀及其中不含金屬的日益增高要求，尤其，雖然在犧牲酸性蝕刻的條件下，增加堿性蝕刻的材料除去量可導(dǎo)致晶片幾何形狀的改良，但對金屬雜質(zhì)的除去具有不良影響，反之亦然。再者，堿性蝕刻的材料除去量增加，可導(dǎo)致更為顯著的堿性蝕刻結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通常導(dǎo)致粗糙度值的增加。受損程度增加的部位受到不成比例的蝕刻，所以表面上留下凹槽。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體晶片實施濕化學(xué)表面處理的方法，該方法可滿足有關(guān)不含金屬及半導(dǎo)體晶片幾何形狀同等優(yōu)良的要求。
通過一種半導(dǎo)體晶片實施濕化學(xué)表面處理的方法可達成此目的，在該方法中該半導(dǎo)體晶片—用酸性液體處理，由該半導(dǎo)體晶片的每個表面除去至多10微米的材料，然后—用堿性液體處理，除去至少足夠的材料，以便完全除去經(jīng)先前機械處理損傷的晶體區(qū)。
與現(xiàn)有技術(shù)相較，本發(fā)明方法的顯著優(yōu)點是半導(dǎo)體晶片首先用酸性液體及隨后用堿性液體加以處理，且在各種情況均實施化學(xué)材料除去。在酸性蝕刻過程中晶片每個面的材料除去量至多為10微米。此足以除去出現(xiàn)于晶片表面或位于接近表面的區(qū)域內(nèi)的金屬雜質(zhì)，例如銅或鎳。同時，材料的除去量甚小，以致由先前機械處理決定的半導(dǎo)體晶片幾何形狀僅受到輕微不利影響。對實施機械處理過程中經(jīng)損傷、有待完全除去的晶體區(qū)而言，在隨后堿性蝕刻過程中足夠的材料自該半導(dǎo)體晶片除去(該半導(dǎo)體晶片繼酸性蝕刻劑之后已實質(zhì)上不含金屬)。
本發(fā)明的方法順序可獲致該兩種蝕刻技術(shù)的最佳利益。該方法確保將機械處理(例如精研或研磨)所形成的晶片幾何形狀保留下來，因而提供至少半導(dǎo)體晶片正面隨后拋光的最佳先決條件。
實施例
以下所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，其中提出最適于硅的加工參數(shù)。然而，該方法并非局限于硅。為達成此目的，現(xiàn)將本發(fā)明的方法分為步驟1）至5），半導(dǎo)體晶片的表面則用下列液體依所示順序處理：1）使用第一清洗液體，該液體適于除去附著在半導(dǎo)體晶片表面的顆粒，2）使用酸性液體，由該半導(dǎo)體晶片的每個表面除去至多10微米的材料，3)使用所述第一清洗液體，4)使用第二清洗液體，該液體適于由半導(dǎo)體晶片表面除去金屬雜質(zhì)，以及5)使用堿性液體，除去至少足夠的材料，以便完全除去經(jīng)先前機械處理損傷的晶體區(qū)。步驟2)及5)是絕對必須實施者，步驟1)、3)及4)是屬有利但仍可省去。
優(yōu)選地，首先，在步驟1)內(nèi)附著在半導(dǎo)體晶片表面的顆粒(例如精研研磨劑殘留物)是借助于顆粒清洗作用予以除去。實施該工作，優(yōu)選使用含有水及表面活性劑的清洗液體。水性清洗液體內(nèi)的表面活性劑將待清除的顆粒加以重新排列，因而有助于這些顆粒的除去。該清洗液體的ph值優(yōu)選為10至12。該清洗所用的溫度優(yōu)選為至多90℃，特別優(yōu)選至多60℃。此確保出現(xiàn)在半導(dǎo)體晶片表面或接近表面的區(qū)域內(nèi)的金屬不擴散至半導(dǎo)體晶片的更深層處。為有助于清洗作用，優(yōu)選同時采用超聲波。無超聲波的作用則清洗作用的效果減低，這意謂清洗晶片所需的處理時間更長和/或處理浴更多。在步驟2)內(nèi)，自半導(dǎo)體晶片每個面除去的材料至多為10微米。為達成晶片幾何形狀的最低可能變化，自該晶片每個面除去的材料優(yōu)選至多為5微米。該酸性蝕刻不僅除去出現(xiàn)在半導(dǎo)體晶片表面上的金屬而且除去經(jīng)先前機械處理損傷的晶體區(qū)內(nèi)所粘附的金屬，并保持晶片幾何形狀無重大改變。酸性液體優(yōu)選含有水、氫氟酸及硝酸，其中硝酸的濃度優(yōu)選65％至85％，氫氟酸的濃度優(yōu)選0.55％至6％，所有表示的百分率是以溶液總重量為基準(zhǔn)的相關(guān)化合物重量百分率。該液體的溫度優(yōu)選15℃至35℃，特別優(yōu)選15℃至25℃。步驟2)內(nèi)酸性蝕刻的實施優(yōu)選以便除去的材料盡可能均勻。
在隨后的步驟3)內(nèi)，酸性蝕刻后仍出現(xiàn)在半導(dǎo)體晶片表面上的顆粒，可借助于類似于步驟1)的進一步顆粒清洗作用加以除去。優(yōu)選實施步驟1)及3)中至少一個步驟，更優(yōu)選實施該兩個步驟。
在堿性蝕刻步驟5)之前，優(yōu)選使用適于自半導(dǎo)體晶片表面除去金屬雜質(zhì)的第二清洗液體實施進一步清洗步驟5)。該第二清洗液體優(yōu)選含有水、氫氟酸(hf)及臭氧(o3)。清洗液體上方的環(huán)境優(yōu)選也含有臭氧。氫氟酸的濃度優(yōu)選為0.01％至2.5％。該液體也優(yōu)選含有飽和的臭氧。為防止先前步驟留下的或新添金屬雜質(zhì)在堿性蝕刻高溫下擴散至半導(dǎo)體晶片內(nèi)，在加工中此時將金屬清洗掉是有利的。之后，在步驟5)內(nèi)，用堿性液體處理該半導(dǎo)體晶片。該堿性液體優(yōu)選含有水及堿金屬氫氧化物，特別優(yōu)選含有氫氧化鈉(naoh)或氫氧化鉀(koh)。堿金屬氫氧化物的濃度優(yōu)選為30％至65％。為避免金屬的進一步污染，優(yōu)選使用高純度的化學(xué)品，其中鐵、銅、鎳及鉻的濃度優(yōu)選總是低于5ppt。處理過程中的溫度優(yōu)選為75℃至130℃。在處理過程中優(yōu)選移動(例如旋轉(zhuǎn))半導(dǎo)體晶片。堿性蝕刻作用自經(jīng)先前機械處理所損傷、有待完全除去的晶體區(qū)至少除去足夠的材料。
依照本發(fā)明實施濕化學(xué)處理后，優(yōu)選依照現(xiàn)有技術(shù)，利用(例如)異丙醇干燥器(尤其marangoni干燥器)、熱水干燥器或清洗器干燥器，將半導(dǎo)體晶片烘干。干燥方法優(yōu)選適當(dāng)選擇，使得對表面品質(zhì)(尤其有關(guān)金屬及顆粒污染)不會產(chǎn)生不良效果。特別優(yōu)選使用hf/臭氧干燥器。
本發(fā)明的方法可應(yīng)用于先前業(yè)經(jīng)機械處理過的半導(dǎo)體晶片。該方法特別適用于硅晶片，尤其適用于任何預(yù)期直徑的單晶硅晶片。