CN101722159A - 一种使用稀释的氢氟酸对硅片进行清洗的工艺 - Google Patents

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闫志瑞
库黎明
索思卓
葛钟
盛方毓
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Grinm Semiconductor Materials Co Ltd
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Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Grinm Semiconductor Materials Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种使用稀释的氢氟酸对硅片进行清洗的工艺，该工艺包括：在清洗流程的最后一步化学试剂清洗中使用，氢氟酸清洗液中氢氟酸与水的体积比为HF∶H2O＝1∶300～1∶2000，稀释的氢氟酸清洗液的清洗时间为：30秒-1000秒。本发明的优点是：使用经该工艺清洗后的硅片表面依然为亲水表面，故而不会发生传统DHF清洗后疏水表面带来的颗粒及部分金属的吸附现象。使得清洗后的硅片表面金属沾污＜1E10atoms/cm2，同时硅片表面颗粒沾污度(＞＝0.10微米)可以＜15个/片，进而解决RCA清洗中传统清洗液的不足。

Description

一种使用稀释的氢氟酸对硅片进行清洗的工艺
技术领域
本发明涉及一种采用稀释的氢氟酸(DHF)对硅片进行清洗的清洗工艺，具体地说为采用超低浓度的DHF溶液对硅片进行清洗，在保证硅片表面的金属沾污被清除的前提下，使得经DHF清洗后的硅片表面依旧为亲水性。
技术背景
目前用于集成电路制造的硅抛光片大都采用直拉、切片、磨片、腐蚀、抛光、清洗、检验的工艺流程。其中清洗为整个加工工艺中的最后一步，故而清洗效果的好坏将直接反映在客户处。
目前在硅片制造过程中广泛采用的清洗方法为标准RCA清洗法及改进的RCA清洗法，该清洗法中使用的化学试剂主要有SPM(H2SO4/H2O2)、DHF、APM(NH4OH/H2O2/H2O)、HPM(HCL/H2O2/H2O)等。SPM的主要作用是利用H2SO4的强氧化性去除硅片表面的有机沾污。DHF用于去除硅片表面的氧化膜，钝化硅片表面，同时可以有效地去除硅片表面的Al、Fe、Zn、Ni等金属沾污及金属氢氧化物；但随着氧化膜溶解到清洗液中，一部分Cu等贵金属(氧化还原电位比氢高)，会附着在硅表面。APM可以非常有效地去除硅片表面的无机颗粒、有机沉淀及部分金属沾污，去除的主要机理为：APM中的H2O2可以氧化硅片表面，与此同时NH4OH可以将氧化膜腐蚀掉，氧化和腐蚀反复进行，因此附着在硅片表面的颗粒也随腐蚀层而落入清洗液内；由于清洗液中存在氧化膜或清洗时发生氧化反应，生成氧化物的自由能的绝对值大的金属容易附着在氧化膜上，进而带来金属沾污。HPM是H2O2、HCL和水混合的酸性溶液，它具有极强的氧化性和络合性，能与氧以前的金属作用生成盐，然后随去离子水冲洗而被去除，被氧化的金属离子与CL-作用生成的可溶性络合物亦随去离子水冲洗而被去除，故主要用于去除硅片表面的金属沾污；由于晶片表面的SiO2和Si不能被腐蚀，因此不能达到去除粒子的效果，反而会带来颗粒沾污。
由上述各种清洗液的优缺点可知，无论采用那种工艺流程都无法实现完美的清洗效果。例如在传统的RCA清洗中采用的清洗工序为APM→DHF→HPM，HPM可以有效地去除硅片表面金属沾污，但得不到理想的表面颗粒状态。
发明内容
本发明的目的是提供一种使用稀释的氢氟酸对硅片进行清洗的工艺，使得清洗后的硅片表面金属沾污＜1E10atoms/cm2，同时硅片表面颗粒沾污度(＞＝0.10微米)可以＜15个/片，进而解决RCA清洗中传统清洗液的不足。
为达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
在清洗流程的最后一步化学试剂清洗中使用，氢氟酸清洗液中氢氟酸与水的体积比为HF∶H2O＝1∶300～1∶2000。稀释的氢氟酸清洗液的清洗时间为：30秒---1000秒。
经该清洗液清洗后的硅片表面依然为亲水表面。
通过该工艺清洗后可以得到理想的硅片表面状态，主要原应为DHF可以有效地去除硅片表面的金属沾污，与此同时，由于清洗液浓度较低，使用该工艺清洗后的硅片表面依然为亲水表面，故而不会发生传统DHF清洗后疏水表面带来的颗粒及部分金属的吸附现象。
具体实施方式
实施例1
将直拉法生产的直径300mm、P<100>、电阻率为15-25欧姆.厘米的双面抛光片125片进行最终单面抛光，将最终单面抛光后的硅片分为五组(每组25片)进行清洗，采用的清洗工艺如下：
第一组：APM→DHF→APM→HPM→干燥；
第二组：APM→DHF→APM→高倍稀释的DHF(稀释比例为1∶300；清洗时间为30秒)→干燥。
第三组：APM→DHF→APM→高倍稀释的DHF(稀释比例为1∶300；清洗时间为1000秒)→干燥。
第四组：APM→DHF→APM→高倍稀释的DHF(稀释比例为1∶2000；清洗时间为30秒)→干燥。
第五组：APM→DHF→APM→高倍稀释的DHF(稀释比例为1∶2000；清洗时间为1000秒)→干燥。
清洗后的硅片分别进行硅片表面颗粒激光扫描及硅片表面金属沾污测试，结果如下：
硅片表面颗粒激光扫描结果：
(颗粒粒径：＞＝0.10微米；单位：个/片)
  最大值   最小值   平均值
  第一组   25   11   21.44
  第二组   13   7   10.64
  第三组   14   6   11.08
  第四组   10   3   7.08
  第五组   11   3   8.24
硅片表面金属沾污测试结果：(单位：E10atoms/cm2)
  Na   Al   Ca   K   Fe   Cr   Cu   Ni   Zn
  第一组   0.238   0.235   0.108   0   0.177   0.028   0.453   0.672   0.518
  第二组   0.346   0.182   0.100   0   0.280   0.023   0.354   0.530   0.540
  第三组   0.227   0.165   0.137   0.108   0.235   0.019   0.328   0.496   0.482
  第四组   0.351   0.176   0.148   0.112   0.263   0.035   0.317   0.512   0.493
  第五组   0.294   0.191   0.213   0   0.301   0.028   0.345   0.413   0.473
从以上结果可知，经两种不同清洗工艺清洗后的硅片表面金属沾污情况没有明显的差别，但经过高倍稀释的DHF清洗后的硅片表面颗粒数较传统工艺有明显的改善。

Claims (3)

1.一种使用稀释的氢氟酸对硅片进行清洗的工艺，其特征在于：在清洗流程的最后一步化学试剂清洗中使用，氢氟酸清洗液中氢氟酸与水的体积比为HF∶H2O＝1∶300～1∶2000。
2.根据权利要求1所述的清洗的工艺，其特征在于：稀释的氢氟酸清洗液的清洗时间为：30秒---1000秒。
3.根据权利要求1或2所述的清洗的工艺，其特征在于：经该清洗液清洗后的硅片表面依然为亲水表面。
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