[发明专利]就地生成氟离子的组合物及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及用于就地生成氟离子的组合物、制备该组合物的试剂盒、和使用这些组合物的方法，例如，清洁和处理包含硅和GaAs基底的半导体和集成电路。

背景技术

微电子器件，例如集成电路、平板显示器和微电子机械系统的使用在新兴商业和消费者电子设备，如个人电脑、移动电话、电子日历、个人数字助理和医用电子器件中已有发展。这些器件也已成为更多已确定的消费产品，例如电视、立体音响装置和汽车的主要部分。

这些器件依次包含一种或多种非常高质量的半导体芯片，该芯片由包含多层电路图案的硅晶片制成。典型地，需要接近350步的处理工序以将空白硅晶表面转换成为足够复杂和高质量的半导体芯片，该芯片将被用于例如存在于当今个人电脑中的高性能逻辑电路。晶片清洁步骤是半导体晶片制造中最普通的处理步骤，占总共处理步骤的10％以上。这些清洁步骤通常是以下两种类型之一：氧化和蚀刻。在氧化清洁步骤中，将氧化组合物用于氧化硅或多晶硅表面，典型地通过用过氧化物或臭氧水溶液接触晶片。在蚀刻清洁步骤中，在栅极氧化或外延沉积之前，典型地通过用酸的水溶液接触该晶片，将蚀刻组合物用于从硅或多晶硅表面移除天然和沉积的二氧化硅薄膜和有机污染物。参见，例如L.A.Zazzera和J.F.Moulder的J.Electrochem.Soc.，第136卷，第2期，第484页(1989)。所得半导体芯片的最终性能将主要取决于如何很好地实施各个清洁步骤。

微电子机械系统(MEMS)(也称为微型机械或微型机械装置)是能够使用传统的集成电路生产工艺制造的小型机械装置。典型的器件包括马达、齿轮、加速计、压力传感器、致动器、反射镜、个人信息载体、生物芯片、微型泵和瓣膜、流动传感器和可植入医疗器件和系统。MEMS的制造会导致形成包括一些可移动装置的芯片或芯，该可移动装置由包在二氧化硅中的硅或多晶硅制成。该芯也包括运行该装置的必需的电路。MEMS制造中的最终步骤之一通常被称为释放-蚀刻，并且典型地包括利用含离子组合物，例如氢氟酸(HF)的水性蚀刻，以移除二氧化硅来解除或者释放硅或多晶硅片并且允许移动它们。

对于蚀刻清洁步骤，可选的组合物为已稀释的氢氟酸(HF)水溶液，并且在较小的程度上为盐酸(HCl)。当前，许多半导体制造者采用由蚀刻步骤组成的“HF-last(HF-最后)”蚀刻清洁步骤，该蚀刻步骤利用稀释的氢氟酸水溶液以蚀刻氧化物。

半导体芯片制造中另一个重要的清洁步骤是在等离子灰化或电介质、光致抗蚀剂或金属蚀刻后移除剩余的残渣。因为“后蚀刻残渣”的多组分特性(即该残渣典型地由有机和无机化合物构成)，和因为该残渣具有接近的敏感装置特征，即在残渣移除期间肯定不能损坏，所以移除这些“后蚀刻残渣”是具有挑战性的。直接移除“后蚀刻残渣”的蚀刻清洁步骤将经常利用第一步骤中的HF水溶液组合物，随后通过多步处理移除残渣中的无机组分。例如，乙二醇-HF-NH₄F水溶液广泛用于从金属丝移除“后蚀刻残渣”，并且稀释的HF水溶液常用于在浅槽隔离蚀刻后移除顶盖和侧壁遮蔽物残渣。参见，例如S.Y.M.Chooi等人的Electrochem.Soc.，Proceedings，“Sixth InternationalSymposium on Cleaning Technology in Semiconductor DeviceManufacturing，”99-35(1999)。

然而，用HF水溶液组合物蚀刻清洁硅表面已对半导体芯片制造者提出许多问题。例如，与HF水溶液组合物的接触致使该硅表面疏水，因而非常易受颗粒，例如二氧化硅和其他无机和有机物质污染。为了移除这些颗粒，典型地用去离子水、乙醇或异丙醇冲洗蚀刻晶片并且在后续的处理前干燥。不巧地是，由于低能量硅晶片表面不容易通过常有高表面张力的冲洗组合物润湿，因此冲洗不能总是有效地从晶片移除这些残余颗粒。另外，用去离子水冲洗需要缓慢的干燥时间，同时用乙醇冲洗会引入潜在的火灾危险。