[发明专利]采用连续化学处理制造电子元件的湿处理方法

说明书

本发明领域

本发明涉及制造电子元件的湿处理方法，如集成电路中的半导体晶片。更具体地说，本发明涉及采用连续化学处理技术来对电子元件前体进行诸如清洗，去胶和刻蚀等处理的方法。

本发明技术背景

在集成电路的制造过程中，广泛地采用湿处理，而这些集成电路一般含有电子元件前体，如半导体晶片、平板等。一般将电子元件前体放在电解槽或容器中，然后使它与一系列的活性化学处理液和/或漂洗液进行接触。所用的处理液可以对电子元件前体进行刻蚀，去胶，预扩散清洗和其它的清洗，但它的功能并不仅限于此。例如，参见美国专利号4,577,650、4,740,249、4,738,272、4,856,544、4,633,893、4,775,532、4,917,123和转让给共同的受让人的EPO 0 233 184，Burkman等人的《半导体晶片清洗技术手册》(Werner Kern编辑，Noyes Publication Parkridge出版，新泽西1993)的111-151页的湿化学方法-水清洗方法，本文全面地引用这些资料的说明书作为参考。

例如，将电子元件前体与活性化学处理液发生接触以溶解电子元件前体上的杂质或刻蚀其表面的某些部分。在这种溶解或刻蚀进行完毕后，这些化学物质将粘附在电子元件前体的表面。接着，在用下一个化学处理液处理电子元件前体之前，必须将被粘附的化学物质从电子元件前体的表面清洗除去，这样使得处于前体上的化学物质的残留物不会对下一种活性化学处理液造成污染。为了控制处理，重要的是不要使这两种不同的处理液发生共同混合，因为否则的话第二种活性化学处理液的浓度将不断地被第一种活性化学处理液稀释。另外，如果化学处理步骤是在电解槽中进行的话，则其中一个电解槽中的杂质会传递给下一个电解槽。因此，在目前的湿处理技术中，一般在各个化学处理步骤之间采用去离子(DI)水进行漂洗(也就是说，使前体与活性化学处理液发生接触)，而不管这种化学处理是在电解槽或全流动容器或喷雾室中进行，还是采用了其它的湿试验台技术。

这种去离子漂洗将特定的化学物质在其发挥作用(例如，清洗或刻蚀)以后从电子元件前体表面除去。进行这种去离子漂洗还可以防止活性化学处理液的混合和某种活性化学处理液污染其下一种活性化学处理液。但是，这种漂洗在电子元件的制造中存在一些不足。

按照工业上的标准，要在化学处理步骤之间采用去离子水对电子元件前体进行漂洗直至被溶解的化学物质的水平约为10p.p.b.(也就是说，4-16Mohm-cm)。而这需要进行充分地漂洗。因为去离子水往往很昂贵，因此漂洗实质上增加了电子元件前体制造的成本。而且去离子漂洗耗时较长，有时耗时占整个湿处理时间的60％，因此，它降低了电子元件前体的产量。

用去离子水进行漂洗还破坏了湿处理技术的完整性。例如，已发现在某些化学处理步骤之间采用去离子水漂洗电子元件前体会导致形成不良的氧化物、二氧化硅、和/或金属沉淀物。无需受限于任何特定的机理便可以相信当对电子元件前体进行处理时，例如采用第一种基本处理液，如氢氧化铵和过氧化氢(SC1)对其进行处理，这种处理液会通过在晶片表面生成氧化物而对晶片的硅表面进行刻蚀，接着用氨水溶解这种氧化物。只有被溶解的氢氧化铵(NH₄OH)分子中的羟基(OH^-)(或者说是pH)才溶解这种氧化物。SC1的反应产物为SiO₃^2-，它是一种在高pH(和低pH氟化物溶液(也就是说，氢氟酸(HF))时可溶的离子，这样导致二氧化硅被溶解形成溶液。但是，在晶种如铁存在时，处于中性pH(也就是漂洗水)的二氧化硅会沉淀出来，而在任何标准的湿处理方法的漂洗过程中导致产生中性环境的情况并不少见。

一般来说，在用第一种基本处理液(如以上所述)或任何其它处理液处理晶片后，通常要进行去离子漂洗以除去晶片表面的化学物质。因为去离子漂洗趋于降低生成液(上述)的pH，从而降低了二氧化硅的可溶性，通常使二氧化硅与漂洗液发生沉淀(由于二氧化硅与金属沉淀物在化学溶液中一起沉淀)，以及和“播下”沉淀反应的金属离子发生沉淀。被认为使氢氧化铵/过氧化氢处理液中发生沉淀的最主要的物质为Fe，Al，和Zn。这种溶液中的其它形成沉淀的金属有Pb，Cu，Ni，Hg，和Cr。这些金属造成了在电子元件前体的湿处理过程中所用化学物质的痕量污染。