一种抛光后的碳化硅晶片的清洗方法以及相应的清洗剂技术

本发明专利技术涉及碳化硅加工技术领域，公开了一种抛光后的碳化硅晶片的清洗方法以及相应的清洗剂，通过使用具有酸性环境的双氧水

【技术实现步骤摘要】
一种抛光后的碳化硅晶片的清洗方法以及相应的清洗剂


[0001]本专利技术涉及碳化硅加工
，具体为一种抛光后的碳化硅晶片的清洗方法以及相应的清洗剂。

技术介绍

[0002]传统化学机械抛光（CMP）的抛光液主要以碱性SiO2抛光液为主，但是由于碳化硅的莫氏硬度高，化学惰性大,导致使用SiO2抛光液的材料去除速率很低，从而极大的降低了CMP的抛光效率，增加了成本。
[0003]因此主流的碳化硅CMP工艺主要使用以三氧化二铝Al2O3为磨粒、高锰酸钾KMnO4为氧化剂的碱性Al2O3‑
KMnO4体系等，因为三氧化二铝Al2O3的莫氏硬度仅次于碳化硅，在机械去除中起主要作用，而高锰酸钾KMnO4有很强的氧化性，在CMP过程中，会在碳化硅表面发生氧化反应，将碳化硅表面氧化，碳化硅的氧化物硬度低于三氧化二铝，更容易被三氧化二铝去除，因此在粗抛过程中可以获得较高的材料去除速率，但是，粗抛后的残留物还留有锰的氧化物，铝的氧化物和硅的氧化物在晶片表面的混合，这些残留物仅用常规的SPM、SC1、SC2清洗剂很难去除，其中，SPM溶液为浓硫酸和双氧水的混合溶液，按照4：1配比，使用温度为100~130度，主要用来去除碳化硅晶片表面的有机污染物；SC1溶液为氨水：双氧水：去离子水溶液（DIW）的混合溶液，按照1：1：5 ~ 1：2：50配比，使用温度为50~80度，主要用来去除碳化硅晶片表面的颗粒、有机污染物和金属污染物；SC2溶液为盐酸：双氧水：去离子水溶液（DIW）的混合溶液，按照1：1：6 ~ 1：2：60配比，使用温度为50~80度，主要用来去除碳化硅晶片表面的金属离子。
[0004]而对于要求表面粗糙度在0.1nm以下的晶片产品，还会进行进一步精抛处理，其中，精抛主要是以二氧化硅为磨粒、双氧水为氧化剂的抛光体系，通过双氧水对碳化硅表面进行氧化，通过二氧化硅磨粒和碳化硅表面氧化物的机械作用，使表面氧化物去除；但是精抛的去除量只有1um左右，因此对来料的晶片的表面洁净度要求很高，如果精抛前的晶片表面残留沾污，很容易在抛光过程中对晶片产生划伤，造成晶片的表面不良，因此粗抛后的残留物即锰的氧化物，铝的氧化物和硅的氧化物的混合必须在精抛前被充分去除。
[0005]另一方面，传统工艺中在抛光后使用的清洗剂，例如SPM溶液具有强腐蚀性，在使用过程中存在风险；另外，在Al2O3‑
KMnO4体系的抛光液中通常会加入防止氧化铝纳米颗粒聚集的分散剂，再后续处理中还需要采用表面活性剂将分散剂去除，但是不同分散剂种类的化学性质差别很大，残留在晶片上很难用一种表面活性剂将所有沾污去除，而且有些表面活性剂在清洗过程中，自身容易残留，此外，表面活性剂很容易起泡不利于循环；有些表面活性剂对人体或环境的危害也比较大。由于表面活性剂的种类繁多，每一种对于去除特定污染类型具有一定选择性，难以用一种表面活性剂将所有残留物质去除。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有对碳化硅晶片的抛光后清洗工艺复杂且成本高的问
题，提供了一种抛光后的碳化硅晶片的清洗方法以及相应的清洗剂。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供一种抛光后的碳化硅晶片的清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：提供碳化硅晶片，基于Al2O3‑
KMnO4体系对所述碳化硅晶片进行抛光，得到抛光后的碳化硅晶片；使用具有酸性环境的双氧水
‑
柠檬酸水溶液对抛光后的碳化硅晶片进行清洗，再经过后续清洗工艺，得到抛光清洗后的碳化硅晶片。
[0008]作为一种可实施方式，所述双氧水
‑
柠檬酸水溶液包含H2O2、柠檬酸、水和PH调节剂，其中，H2O2、柠檬酸、水的配比为1：5：30 ~ 1：20：50，所述双氧水
‑
柠檬酸水溶液的PH值范围为3.5
‑
4；所述PH调节剂为醋酸或氨水，用于调节所述双氧水
‑
柠檬酸水溶液的PH值。
[0009]作为一种可实施方式，后续清洗工艺的步骤包括：依次使用去离子水溶液、SC1清洗液、去离子水溶液、SC2清洗液、去离子水溶液进行清洗，最后进行干燥。
[0010]作为一种可实施方式，所述SC1清洗液为氨水和双氧水的混合液，所述SC1清洗液包含的氨水、H2O2、水的配比为1：1：5~ 1：2：20，所述SC2清洗液为盐酸和双氧水的混合液，所述SC2清洗液中包含的HCl、H2O2、水的配比为1：1：5~1：2：24。
[0011]作为一种可实施方式，使用具有酸性环境的双氧水
‑
柠檬酸水溶液对抛光后的碳化硅晶片进行清洗，再经过后续清洗工艺，得到抛光清洗后的碳化硅晶片的步骤具体包括：使用具有酸性环境的双氧水
‑
柠檬酸水溶液，温度40℃~ 60℃，40KHZ超声辅助，对抛光后的碳化硅晶片清洗10min，去除抛光引入的金属氧化物、有机污染物和金属污染物；再使用去离子水溶液溢流水洗10min，水温40℃，去除前道清洗剂残留；再使用具有碱性环境的SC1清洗液，温度50~80度，80KHZ超声辅助清洗10min，循环流量20min/L，去除碳化硅晶片表面的颗粒和有机污染物残留；再使用去离子水溶液溢流水洗10min，水温常温，去除前道清洗剂残留；再使用具有酸性环境的SC2清洗液, 温度50~80度，80KHZ超声辅助清洗10min，循环流量20min/L，去除碳化硅晶片表面的金属离子残留；再使用去离子水溶液溢流水洗10min，水温常温，去除前道清洗剂残留；最后进行干燥，得到抛光清洗后的碳化硅晶片。
[0012]作为一种可实施方式，使用具有酸性环境的双氧水
‑
柠檬酸水溶液对抛光后的碳化硅晶片进行清洗的反应过程包括：使用具有酸性环境的双氧水
‑
柠檬酸水溶液中的柠檬酸对抛光后残留的金属氧化物进行络合去除，使用具有酸性环境的双氧水
‑
柠檬酸水溶液中的双氧水在酸性环境中分解出的具有氧化性的原子态氧对所述碳化硅晶片表面上抛光后残留的有机污染物进行氧化去除，同时所述原子态氧与碳化硅晶片表面的碳化硅生成二氧化硅层，所述原子态氧并与抛光后残留的金属污染物生成金属氧化物，所述双氧水
‑
柠檬酸水溶液中的柠檬酸对所述金属氧化物进行络合去除，并通过所述双氧水对金属污染物进行络合去除。
[0013]作为一种可实施方式，使用具有碱性环境的SC1清洗液去除碳化硅晶片表面的颗粒和有机污染物残留的反应过程包括：使用具有碱性环境的SC1清洗液中的双氧水在温度、超声激发下产生的羟自由基氧化碳化硅表面的硅原子继续生成二氧化硅层,同时二氧化硅层与具有碱性环境的SC1清
洗液中的氨水发生反应被剥离，转化成硅酸盐溶解在水中，从而在氧化和剥离的过程中去除碳化硅晶片表面的颗粒和有机污染物残留。
[0014]作为一种可实施方式，使用具有酸性环境的SC2清洗液去除碳化硅晶片表面的金属离子残留的反应过程包括：使用具有酸性环境的SC2清洗液中的双氧水分解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抛光后的碳化硅晶片的清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：提供碳化硅晶片，基于Al2O3‑
KMnO4体系对所述碳化硅晶片进行抛光，得到抛光后的碳化硅晶片；使用具有酸性环境的双氧水
‑
柠檬酸水溶液对抛光后的碳化硅晶片进行清洗，再经过后续清洗工艺，得到抛光清洗后的碳化硅晶片。2.根据权利要求1所述的抛光后的碳化硅晶片的清洗方法，其特征在于，所述双氧水
‑
柠檬酸水溶液包含H2O2、柠檬酸、水和PH调节剂，其中，H2O2、柠檬酸、水的配比为1：5：30 ~ 1：20：50，所述双氧水
‑
柠檬酸水溶液的PH值范围为3.5
‑
4；所述PH调节剂为醋酸或氨水，用于调节所述双氧水
‑
柠檬酸水溶液的PH值。3.根据权利要求1所述的抛光后的碳化硅晶片的清洗方法，其特征在于，后续清洗工艺的步骤包括：依次使用去离子水溶液、SC1清洗液、去离子水溶液、SC2清洗液、去离子水溶液进行清洗，最后进行干燥。4.根据权利要求3所述的抛光后的碳化硅晶片的清洗方法，其特征在于，所述SC1清洗液为氨水和双氧水的混合液，所述SC1清洗液包含的氨水、H2O2、水的配比为1：1：5~ 1：2：20；所述SC2清洗液为盐酸和双氧水的混合液，所述SC2清洗液中包含的HCl、H2O2、水的配比为1：1：6~ 1：2：24。5.根据权利要求1所述的抛光后的碳化硅晶片的清洗方法，其特征在于，使用具有酸性环境的双氧水
‑
柠檬酸水溶液对抛光后的碳化硅晶片进行清洗，再经过后续清洗工艺，得到抛光清洗后的碳化硅晶片的步骤具体包括：使用具有酸性环境的双氧水
‑
柠檬酸水溶液，温度40℃~ 60℃，40KHZ超声辅助，对抛光后的碳化硅晶片清洗10min，去除抛光引入的金属氧化物、有机污染物和金属污染物；再使用去离子水溶液溢流水洗10min，水温40℃，去除前道清洗剂残留；再使用具有碱性环境的SC1清洗液，温度50℃~80℃，80KHZ超声辅助清洗10min，循环流量20min/L，去除碳化硅晶片表面的颗粒和有机污染物残留；再使用去离子水溶液溢流水洗10min，水温常温，去除前道清洗剂残留；再使用具有酸性环境的SC2清洗液,温度50℃~80℃，80KHZ超声辅助清洗10min，循环流量20min/L，去除碳化硅晶片表面的金属离子残留；再使用去离子水溶液溢流水洗10min，水温常...

【专利技术属性】
技术研发人员：宣丽英，汪灵哲，王明华，张行富，
申请(专利权)人：杭州乾晶半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：