減少硅片金屬污染的方法是什么

本方法一般涉及半導(dǎo)體的制造，更具體地說(shuō)，涉及在生產(chǎn)最終半導(dǎo)體產(chǎn)品如集成電路的過(guò)程中清洗半導(dǎo)體或 硅晶片，由此中間清洗步驟去除在先前處理步驟中沉積在相關(guān)硅晶片表面上的污染物。

典型的，在生產(chǎn)復(fù)雜的半導(dǎo)體產(chǎn)品，例如集成電路器件時(shí)，需要數(shù)千個(gè)加工步騾來(lái)獲得最終產(chǎn)品。為了提高利潤(rùn)，重要的是在加工期間從單個(gè)硅晶片獲得的有用集成電路器件的產(chǎn)量或數(shù)量最大化。因此，半導(dǎo)體制造商在半導(dǎo)體器件的制造過(guò)程中需要提供最長(zhǎng)的壽命。這種器件通常在潔凈室條件下制造，以便在加工過(guò)程中基本上消除任何空氣污染物到達(dá)硅晶片表面，并降低產(chǎn)量。

此外，在硅晶片的實(shí)際加工過(guò)程中，某些其它加工步驟本身可能導(dǎo)致污染物沉積在晶片表面上，使得在預(yù)定的加工步驟完成之后，有必要在進(jìn)行后續(xù)加工或制造步驟之前清潔晶片表面，以確保所生產(chǎn)的器件具有最高的可能產(chǎn)量。

半導(dǎo)體產(chǎn)品制造過(guò)程中的典型清洗周期包括濕晶片清洗，其通常包括多個(gè)清洗步驟。最初的步驟通常包括將化學(xué)制品和水的混合物噴灑到晶片表面上，或者將晶片浸入這種混合物中，隨后是水沖洗步驟和干燥步驟，之后硅晶片進(jìn)行進(jìn)一步的器件處理。在半導(dǎo)體制造中經(jīng)常使用本領(lǐng)域中通常稱為“RCA-clean”的清洗順序?！癛CA， clean"中使用的步驟之一通常被稱為“SCI”步驟，用于從被處理的硅片表面去除顆粒。然而，“SCI”步驟傾向于增加晶片表面的金屬污染，需要后續(xù)的清洗。

本方法的一個(gè)目的是在半導(dǎo)體器件的制造過(guò)程中，在清洗序列之后，降低硅晶片表面上的金屬液度。本方法的另一個(gè)目的是改進(jìn)被稱為“RCA-clean”的清洗順序，用于顯著減少以這種順序清洗的晶片表面上的金屬污染。

下面參考附圖描述本發(fā)明的各種實(shí)施例：

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圖1 示出了通常被稱為“RCA清潔”的半導(dǎo)體制造清潔序列的流程圖

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圖2 本方法一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體制造清潔序列的流程圖

在半導(dǎo)體制造中，通常對(duì)硅晶片進(jìn)行處理，以化學(xué)和物理方式改變晶片。這種處理可以包括在由基礎(chǔ)硅晶片提供的襯底上外延生長(zhǎng)半導(dǎo)體材料層的步驟。在處理時(shí)蝕刻部分，將晶片的部分摻雜成具有n或p的導(dǎo)電率，等等。在生產(chǎn)集成電路設(shè)備所需的典型數(shù)千個(gè)步驟中，例如，在一系列此類步驟的結(jié)束時(shí)，有必要引入一個(gè)清理序列。一個(gè)這樣的預(yù)先清洗序列通常被稱為“rca清潔”，如圖1所示，包括多個(gè)步驟B到G。通常在現(xiàn)有技術(shù)中，作為步驟“A”或“ PIRANHA”步驟的附加步驟被添加到“RCA-clean”步驟“B”到“G”中，以提供如圖所示的“ PIRANHA-RCA”清洗序列。

通常在現(xiàn)有技術(shù)中，作為步驟“A”或“PIRANHA”步驟的附加步驟被添加到“RCA-clean”步驟“B”到“G”中，以提供如圖所示的“PIRANHA-RCA”清洗序列。在“A”到“G”的步驟中，“A”或“PIRANHA”中的有機(jī)污染物從被清洗的硅片中去除；在步驟“C”或“SC1”顆粒從硅片中去除；在步驟“E”或“SC2”金屬污染物從硅片中去除。步驟“B”、“D”和“F”是水沖洗步驟，步驟“G”是晶片干燥步驟。

最近有技術(shù)中發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于“原始rca-clean”公式中使用的濃度，使用“rca清潔步驟的稀釋化學(xué)”在清洗硅晶圓中可以獲得基本相同的結(jié)果。如下表1所示，顯示了原始和稀釋的“PIRANHA-rca”清洗步驟“A”、“C”和“E”的化學(xué)物質(zhì)和濃度。

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表一

表1所示的化學(xué)溶液可以通過(guò)噴霧工具應(yīng)用于硅晶片，其中溶液或混合物直接噴灑在晶片上，或者硅晶片浸在罐工具中包含的化學(xué)混合物或溶液的槽中。一種常用的噴霧工具是“FSIMECURYOC”。此外，常用的坦克工具包括“Pokorny濕板凳”，“SMS濕板凳”，一款“DNS自動(dòng)清潔器”，或“三濟(jì)汽車清潔”中的任何一個(gè)。

我們認(rèn)識(shí)到，金屬濃度留下了用圖中的“Pira-40nha-RCa”序列清洗過(guò)的硅晶片的N表面。通常保持高于預(yù)期，導(dǎo)致在復(fù)雜集成電路如64MDRAM和256MDRAM的制造過(guò)程中產(chǎn)率降低。我們發(fā)現(xiàn)，通過(guò)修改圖中“PIRANHARCA”清洗序列的步驟“C”或“SC1”步驟，可以大大減少金屬污染問(wèn)題。以這種方式，金屬絡(luò)合物保持結(jié)合在溶液中，從而防止相關(guān)的金屬污染被清洗的硅晶片的表面。如下表2所示， 鐵(Fe)的濃度。

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表二

在本方法的優(yōu)選實(shí)施例中，我們發(fā)現(xiàn)在圖2的修改清洗序列的修改步驟“C”或“SC1”步驟中，EDTA的濃度在0.05mg/l到0.01mg/l之間提供了最佳的結(jié)果。然而，所需的EDTA濃度取決于溶液中使用的其他化學(xué)物質(zhì)的濃度，包括是否使用原始或稀釋的化學(xué)物質(zhì)“PIRANHA-rca”。例如，在原始Pira的“SC1”步驟中添加0.10mg/lEDTA得到最佳結(jié)果。

還要注意，本方法的清潔順序改進(jìn)不能用于噴射工具。原因是化學(xué)物質(zhì)混合和硅晶片加工之間的時(shí)間太短，不能形成化學(xué)復(fù)合物。因此，本發(fā)明的改進(jìn)工藝要求在圖2的步驟“C：中使用槽工具清洗硅晶片。

此外，自動(dòng)注射器可以包括在清潔系統(tǒng)硬件中，用于向清潔溶液中添加預(yù)定量的復(fù)合助洗劑，用于圖2的清潔序列的“SCI”步驟。盡管上面已經(jīng)示出和描述了本方法的各種實(shí)施例，但是它們并不意味著是限制性的。

審核編輯：符乾江