本發明涉及一種借助于一系列處理步驟實施半導體晶片濕化學表面處理的方法，其中多種液體作用于半導體晶片表面。
背景技術：
因對電子元件的制造中的日益小型化要求，對半導體材料、尤其通常以晶片形式使用的硅的表面品質的要求也更高，這種品質要求不僅是表面的幾何形狀品質，而且包括其純度、化學條件及不含顆粒及斑點。
為使這些參數可用重復的方式加以影響及控制，發展出濕化學表面處理方法，特別于研磨、精研或拋光等機械表面處理之后使用。濕化學表面處理方法是與除去表面材料有關，也稱蝕刻方法。
在半導體晶片蝕刻實際應用中有兩種蝕刻方法，一種是與使用堿性或酸性液體有關，為制得無任何斑點的晶片及達成足夠高的材料除去率，該方法必須在高溫下實施，較低溫度會導致形成斑點，這些斑點可通過另一拋光步驟再度予以除去增加了半導體晶片的生產成本。利用堿性液體，甚至用超純化學品，也不能制得實質上無金屬污染的半導體晶片。酸性蝕刻的缺點是均勻除去材料的程度極為有限而且成本昂貴，尤其接近邊緣區內，如果自晶片每個表面除去的材料超過10微米，則晶片幾何形狀不可能保持。也曾嘗試相互結合堿性蝕刻及酸性蝕刻的有利方式，但此種情形并不包括將先前機械處理損傷的晶體區完全除去。此種情形僅發生在隨后的酸性蝕刻過程中，在酸性蝕刻中已擴散進來的金屬也被除去。首先使用堿性蝕刻，之后使用酸性蝕刻。然而，甚至這些結合的方法仍不完全滿足對半導體晶片幾何形狀及其中不含金屬的日益增高要求，尤其，雖然在犧牲酸性蝕刻的條件下，增加堿性蝕刻的材料除去量可導致晶片幾何形狀的改良，但對金屬雜質的除去具有不良影響，反之亦然。再者，堿性蝕刻的材料除去量增加，可導致更為顯著的堿性蝕刻結構，該結構通常導致粗糙度值的增加。受損程度增加的部位受到不成比例的蝕刻，所以表面上留下凹槽。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種半導體晶片實施濕化學表面處理的方法，該方法可滿足有關不含金屬及半導體晶片幾何形狀同等優良的要求。
通過一種半導體晶片實施濕化學表面處理的方法可達成此目的，在該方法中該半導體晶片—用酸性液體處理，由該半導體晶片的每個表面除去至多10微米的材料，然后—用堿性液體處理，除去至少足夠的材料，以便完全除去經先前機械處理損傷的晶體區。
與現有技術相較，本發明方法的顯著優點是半導體晶片首先用酸性液體及隨后用堿性液體加以處理，且在各種情況均實施化學材料除去。在酸性蝕刻過程中晶片每個面的材料除去量至多為10微米。此足以除去出現于晶片表面或位于接近表面的區域內的金屬雜質，例如銅或鎳。同時，材料的除去量甚小，以致由先前機械處理決定的半導體晶片幾何形狀僅受到輕微不利影響。對實施機械處理過程中經損傷、有待完全除去的晶體區而言，在隨后堿性蝕刻過程中足夠的材料自該半導體晶片除去(該半導體晶片繼酸性蝕刻劑之后已實質上不含金屬)。
本發明的方法順序可獲致該兩種蝕刻技術的最佳利益。該方法確保將機械處理(例如精研或研磨)所形成的晶片幾何形狀保留下來，因而提供至少半導體晶片正面隨后拋光的最佳先決條件。
實施例
以下所述是本發明的優選實施方案，其中提出最適于硅的加工參數。然而，該方法并非局限于硅。為達成此目的，現將本發明的方法分為步驟1）至5），半導體晶片的表面則用下列液體依所示順序處理：1）使用第一清洗液體，該液體適于除去附著在半導體晶片表面的顆粒，2）使用酸性液體，由該半導體晶片的每個表面除去至多10微米的材料，3)使用所述第一清洗液體，4)使用第二清洗液體，該液體適于由半導體晶片表面除去金屬雜質，以及5)使用堿性液體，除去至少足夠的材料，以便完全除去經先前機械處理損傷的晶體區。步驟2)及5)是絕對必須實施者，步驟1)、3)及4)是屬有利但仍可省去。
優選地，首先，在步驟1)內附著在半導體晶片表面的顆粒(例如精研研磨劑殘留物)是借助于顆粒清洗作用予以除去。實施該工作，優選使用含有水及表面活性劑的清洗液體。水性清洗液體內的表面活性劑將待清除的顆粒加以重新排列，因而有助于這些顆粒的除去。該清洗液體的ph值優選為10至12。該清洗所用的溫度優選為至多90℃，特別優選至多60℃。此確保出現在半導體晶片表面或接近表面的區域內的金屬不擴散至半導體晶片的更深層處。為有助于清洗作用，優選同時采用超聲波。無超聲波的作用則清洗作用的效果減低，這意謂清洗晶片所需的處理時間更長和/或處理浴更多。在步驟2)內，自半導體晶片每個面除去的材料至多為10微米。為達成晶片幾何形狀的最低可能變化，自該晶片每個面除去的材料優選至多為5微米。該酸性蝕刻不僅除去出現在半導體晶片表面上的金屬而且除去經先前機械處理損傷的晶體區內所粘附的金屬，并保持晶片幾何形狀無重大改變。酸性液體優選含有水、氫氟酸及硝酸，其中硝酸的濃度優選65％至85％，氫氟酸的濃度優選0.55％至6％，所有表示的百分率是以溶液總重量為基準的相關化合物重量百分率。該液體的溫度優選15℃至35℃，特別優選15℃至25℃。步驟2)內酸性蝕刻的實施優選以便除去的材料盡可能均勻。
在隨后的步驟3)內，酸性蝕刻后仍出現在半導體晶片表面上的顆粒，可借助于類似于步驟1)的進一步顆粒清洗作用加以除去。優選實施步驟1)及3)中至少一個步驟，更優選實施該兩個步驟。
在堿性蝕刻步驟5)之前，優選使用適于自半導體晶片表面除去金屬雜質的第二清洗液體實施進一步清洗步驟5)。該第二清洗液體優選含有水、氫氟酸(hf)及臭氧(o3)。清洗液體上方的環境優選也含有臭氧。氫氟酸的濃度優選為0.01％至2.5％。該液體也優選含有飽和的臭氧。為防止先前步驟留下的或新添金屬雜質在堿性蝕刻高溫下擴散至半導體晶片內，在加工中此時將金屬清洗掉是有利的。之后，在步驟5)內，用堿性液體處理該半導體晶片。該堿性液體優選含有水及堿金屬氫氧化物，特別優選含有氫氧化鈉(naoh)或氫氧化鉀(koh)。堿金屬氫氧化物的濃度優選為30％至65％。為避免金屬的進一步污染，優選使用高純度的化學品，其中鐵、銅、鎳及鉻的濃度優選總是低于5ppt。處理過程中的溫度優選為75℃至130℃。在處理過程中優選移動(例如旋轉)半導體晶片。堿性蝕刻作用自經先前機械處理所損傷、有待完全除去的晶體區至少除去足夠的材料。
依照本發明實施濕化學處理后，優選依照現有技術，利用(例如)異丙醇干燥器(尤其marangoni干燥器)、熱水干燥器或清洗器干燥器，將半導體晶片烘干。干燥方法優選適當選擇，使得對表面品質(尤其有關金屬及顆粒污染)不會產生不良效果。特別優選使用hf/臭氧干燥器。
本發明的方法可應用于先前業經機械處理過的半導體晶片。該方法特別適用于硅晶片，尤其適用于任何預期直徑的單晶硅晶片。