減少硅片金屬污染的方法是什么

本方法一般涉及半導體的制造，更具體地說，涉及在生產(chǎn)最終半導體產(chǎn)品如集成電路的過程中清洗半導體或 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硅晶片表面上的污染物。

典型的，在生產(chǎn)復雜的半導體產(chǎn)品，例如集成電路器件時，需要數(shù)千個加工步騾來獲得最終產(chǎn)品。為了提高利潤，重要的是在加工期間從單個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，半導體制造商在半導體器件的制造過程中需要提供最長的壽命。這種器件通常在潔凈室條件下制造，以便在加工過程中基本上消除任何空氣污染物到達硅晶片表面，并降低產(chǎn)量。

此外，在硅晶片的實際加工過程中，某些其它加工步驟本身可能導致污染物沉積在晶片表面上，使得在預定的加工步驟完成之后，有必要在進行后續(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。

半導體產(chǎn)品制造過程中的典型清洗周期包括濕晶片清洗，其通常包括多個清洗步驟。最初的步驟通常包括將化學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，之后硅晶片進行進一步的器件處理。在半導體制造中經(jīng)常使用本領域中通常稱為“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。

本方法的一個目的是在半導體器件的制造過程中，在清洗序列之后，降低硅晶片表面上的金屬液度。本方法的另一個目的是改進被稱為“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)明的各種實施例：

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圖1 示出了通常被稱為“RCA清潔”的半導體制造清潔序列的流程圖

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圖2 本方法一個實施例的半導體制造清潔序列的流程圖

在半導體制造中，通常對硅晶片進行處理，以化學和物理方式改變晶片。這種處理可以包括在由基礎硅晶片提供的襯底上外延生長半導體材料層的步驟。在處理時蝕刻部分，將晶片的部分摻雜成具有n或p的導電率，等等。在生產(chǎn)集成電路設備所需的典型數(shù)千個步驟中，例如，在一系列此類步驟的結束時，有必要引入一個清理序列。一個這樣的預先清洗序列通常被稱為“rca清潔”，如圖1所示，包括多個步驟B到G。通常在現(xiàn)有技術中，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。

最近有技術中發(fā)現(xiàn)，相對于“原始rca-clean”公式中使用的濃度，使用“rca清潔步驟的稀釋化學”在清洗硅晶圓中可以獲得基本相同的結果。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”的化學物質和濃度。

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表一

表1所示的化學溶液可以通過噴霧工具應用于硅晶片，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自動清潔器”，或“三濟汽車清潔”中的任何一個。

我們認識到，金屬濃度留下了用圖中的“Pira-40nha-RCa”序列清洗過的硅晶片的N表面。通常保持高于預期，導致在復雜集成電路如64MDRAM和256MDRAM的制造過程中產(chǎn)率降低。我們發(fā)現(xiàn)，通過修改圖中“PIRANHARCA”清洗序列的步驟“C”或“SC1”步驟，可以大大減少金屬污染問題。以這種方式，金屬絡合物保持結合在溶液中，從而防止相關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果。然而，所需的EDTA濃度取決于溶液中使用的其他化學物質的濃度，包括是否使用原始或稀釋的化學物質“PIRANHA-rca”。例如，在原始Pira的“SC1”步驟中添加0.10mg/lEDTA得到最佳結果。

還要注意，本方法的清潔順序改進不能用于噴射工具。原因是化學物質混合和硅晶片加工之間的時間太短，不能形成化學復合物。因此，本發(fā)明的改進工藝要求在圖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定量的復合助洗劑，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施例，但是它們并不意味著是限制性的。

審核編輯：符乾江