半导体硅片化学机械抛光用清洗液

摘要

本发明公开一种半导体硅片化学机械抛光用清洗液，其特征在于含有的原料及重量百分比如下：有机碱5％～20％、表面活性剂0.1％～1％、渗透剂2％～5％、螯合剂0.1％～1％、光亮剂0.01％～0.1％、水余量。本发明原料来源广泛，制备方法简单、成本低，对环境无污染，各组分协同作用，可彻底清洗污染物，完全能够替代RCA清洗液。

说明书

技术领域：

本发明涉及一种清洗液，尤其是一种制备方法简单、成本低、对环境无污染且可彻底清洗污染物的半导体硅片化学机械抛光用清洗液。

背景技术：

在超大规模集成电路(ULSI)的制造工艺过程中，芯片的表面状态及洁净度是影响器件质量与可靠性的最重要的因素之一，因此，在芯片制造过程中，必须对硅片进行化学机械抛光(CMP)。目前，硅片化学机械抛光是将硅片置于抛光垫上，使用抛光液对硅片进行抛光。因现有抛光液中一般都含有二氧化硅、氧化铝、二氧化铈、金属离子和有机化合物等，所以硅片经过化学机械抛光后，上述化合物、离子以及抛光过程中产生的颗粒就会吸附在硅片表面上，造成硅片污染，因此需要在抛光后对硅片进行清洗，得到符合要求的洁净硅片。一直以来，硅片的清洗主要采用RCA(美国无线电公司)湿法化学清洗，即采用I号液、II号液的清洗方法。

然而，随着超大规模集成电路特征尺寸的不断减小，RCA湿法化学清洗已无法满足超大规模集成电路的要求，主要体现在以下几个方面：

1.I号液对硅片表面进行氧化和腐蚀，但容易出现腐蚀不均匀的现象，导致硅片表面平整度差；

2.难以去除抛光及腐蚀过程中所产生的金属污染物(铁、镍、铜、钙、铬、锌、或其氢氧化物或氧化物)、粒径在0.1μm以下的颗粒以及金属离子，清洗效果差；

3.清洗液成本高且对环境污染严重。

发明内容：

本发明是为了解决现有技术所存在的上述问题，提供一种制备方法简单、成本低、对环境无污染且可彻底清洗污染物的半导体硅片化学机械抛光用清洗液。

本发明的技术解决方案是：一种半导体硅片化学机械抛光用清洗液，其特征在于含有的原料及重量百分比如下：

有机碱        5％～20％

表面活性剂    0.1％～1％

渗透剂        2％～5％

螯合剂        0.1％～1％

光亮剂        0.01％～0.1％

水            余量。

所述的有机碱是二乙胺、三乙胺、乙二胺、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、β-羟乙基乙二胺、六亚甲基二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺中的至少一种。

所述的表面活性剂是高分子非离子表面活性剂。

所述的高分子非离子表面活性剂是聚醚表面活性剂或聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、环氧乙烷或环氧丙烷的嵌段共聚物或在所述嵌段共聚物中加入烷基获得的亲水聚合物中的至少一种。

所述的渗透剂是快速渗透剂，分子通式为C_nH_2n+1O(C₂H₄O)_χH，n＝12～18，χ＝6～12。

所述的螯合剂是乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠盐、二亚乙基三胺五乙酸、三亚乙基四胺六乙酸或次氮基三乙酸中的至少一种。

所述的光亮剂是机磷酸盐或卤盐。

本发明同现有技术相比，具有以下优点：

1.本发明含有的高分子表面活性剂和渗透剂，能降低清洗剂的表面张力，可以快速渗透到硅片表面，剥离掉表面污染物，有效清洗硅片表面。同时，由于表面活性剂的均匀作用，使硅片表面具有很好的平整度；

2.本发明含有的有机碱，能够有效去除吸附在硅片表面上的抛光液中的有机物。

3.本发明含有的螯合剂，可以捕获清洗组合物中的金属杂质并与其形成络离子，从而抑制金属杂质对硅片的污染。

4.本发明含有的光亮剂，能减少氧化物的沉淀；

5.本发明原料来源广泛，制备方法简单、成本低，对环境无污染，各组分协同作用，可彻底清洗污染物，完全能够替代RCA清洗液。

具体实施方式：

实施例1：

一种半导体硅片化学机械抛光后清洗液，其特征在于它由有机碱、表面活性剂、渗透剂、螯合剂、光亮剂和去离子水组成。

其原料和重量百分比如下：

有机碱5％～20％、表面活性剂0.1％～1％、渗透剂2％～5％、螯合剂0.1％～1％、光亮剂0.01％～0.1％、去离子水余量。

各原料在其重量范围内选择，总重量为100％。

所述的有机碱可以是二乙胺(DEA)、三乙胺(TEA)、乙二胺(EDA)、单乙醇胺(MEA)、二乙醇胺、三乙醇胺、β-羟乙基乙二胺(AEEA)、六亚甲基二胺(HMDA)、二亚乙基三胺(DETA)、三亚乙基四胺(TETA)中的至少一种。

所述的表面活性剂是高分子非离子表面活性剂，可以是聚醚表面活性剂，聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、环氧乙烷或环氧丙烷的嵌段共聚物或在所述嵌段共聚物中加入烷基获得的亲水聚合物中的至少一种。优选为聚醚表面活性剂，Pluronic和tertronic表面活性剂。

所述的渗透剂是快速渗透剂JFC系列，分子通式为C_nH_2n+1O(C₂H₄O)_χH，n＝12～18，χ＝6～12。

所述的螯合剂是乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠盐、二亚乙基三胺五乙酸、三亚乙基四胺六乙酸或次氮基三乙酸中的至少一种。

所述的光亮剂是机磷酸盐或卤盐。

将上述成分混合均匀，得硅片抛光用清洗液。

清洗方法：

第一步：用去离子水将本发明清洗液配制成8％的清洗液放入清洗槽中，再将放有硅片的盒子浸泡其中，超声波作用下，50℃清洗5～10分钟；

第二步：用去离子水将本发明清洗液配制成3％的清洗液放入清洗槽中，再将放有硅片的盒子浸泡其中，超声波作用下，50℃清洗5～10分钟；

第三步：将去离子水放入第三槽中，将第二槽中的硅片盒取出放入第三槽，40℃超声漂洗3～5分钟；

第四步：用去离子水对硅片进行喷淋漂洗，时间为3～5分钟。

第五步：用热风进行烘干，时间为3～5分钟。

清洗效果评价：与传统RCA清洗方法比较，本发明提供的清洗剂能达到更好的清洗效果，分析测试表明本发明清洗的硅片表面金属沾污程度比RCA清洗得到的硅片表面金属沾污程度低。

实施例2：

原料及重量百分比如下：

三乙胺：5％

Pluronic表面活性剂：0.5％

快速渗透剂JFC：3％

乙二胺四乙酸二钠盐：0.5％

焦磷酸盐：0.01％

水：90.99％

将上述成分混合均匀，得硅片抛光用清洗液。清洗方法及清洗效果同实施例1。

实施例3：

原料和重量百分比如下：

三乙醇胺：20％

Pluronic表面活性剂：0.1％

壬基酚聚氧乙烯醚：2％

乙二胺四乙酸：0.5％

磷酸盐：0.01％

水：77.39％

将上述成分混合均匀，得硅片抛光后清洗液。清洗方法及清洗效果同实施例1。

实施例4：

原料及重量百分比如下：

β-羟乙基乙二胺：8％

tertronic表面活性剂：1％

辛醇聚氧乙烯醚：5％

三亚乙基四胺六乙酸：0.5％

磷酸盐：0.02％

水：85.48％

将上述成分混合均匀，得硅片抛光用清洗液。清洗方法及清洗效果同实施例1。

实施例5：

原料及重量百分比如下：

二亚乙基三胺5％、三亚乙基四胺5％

环氧丙烷的嵌段共聚物：0.1％

脂肪醇聚氧乙烯醚：3％

次氮基三乙酸：0.5％

卤盐：0.02％

水：86.38％

将上述成分混合均匀，得硅片抛光用清洗液。清洗方法及清洗效果同实施例1。

实施例6：

原料及重量百分比如下：

单乙醇胺：15％

tertronic表面活性剂：0.8％

渗透剂JFC：4％

三亚乙基四胺六乙酸：0.8％

磷酸盐：0.08％

水：79.32％

将上述成分混合均匀，得硅片抛光用清洗液。清洗方法及清洗效果同实施例1。