[发明专利]降低半导体晶片上水迹形成的方法

说明书

本发明涉及降低半导体晶片上水迹形成的方法。更具体地，通过使晶片接触一种含有阳离子表面活性剂的溶液而降低半导体晶片上水迹的形成。

在半导体晶片的制造过程中，半导体晶片上的一些无意形成的表面缺陷是不希望的。水迹便是在晶体制造过程中这样一种无意形成的缺陷。

通常，一个半导体晶片具有一个硅表面及其上的一个氧化物薄层。该氧化物层能够通过使该半导体晶片经受湿法化学处理步骤，例如稀氢氟酸浸渍而得以去除。经过这一处理后，该半导体晶片通常要经受去离子水清洗以去除上述化学处理步骤所用的化学物质。然而，晶片表面的硅在与去离子水接触时能够溶解并在溶液中形成反应产物Si(OH)₄。当清洗后的半导体晶片经过后续干燥时，溶液中硅又会在半导体晶片表面析出，从而在晶片表面产生水迹。

Einsenberg等的文章“用于半导体工艺的表面化学清洗和钝化”(见Einsenberg et al，Surface Chemical Cleaning and Passivation for SemiconductorProcessing，Materials Research Soc Symp.Proc.No.315，Pittsburgh，pp.485-490(1993))阐述了在水中存在溶解氧时硅的刻蚀机理如下：首先Si-Si背键与氧反应；第二步，由于氧的负电性使硅原子得到一个正电荷，从而引起了OH与Si-Si背键的反应；第三步涉及Si_xO_yH_z向溶液中释放，硅键和氢反应结束。每当一种水溶液接触一个裸露的或未加保护的硅表面，无意的硅的刻蚀和水迹的形成就是一种潜在问题。

有必要提供一种容易实施的抑制Si溶解的方法，以降低晶片在其处理过程中水迹的形成，从而提高半导体芯片的生产率。

现已发现一些降低半导体晶片上水迹形成的新颖方法，包括以下步骤：提供一个半导体晶片，以及使该半导体晶片接触一种含有能降低水迹形成的量的阳离子表面活性剂的溶液。这些吸附在晶片表面(尤其吸附在裸露的硅表面上)的阳离子表面活性剂减少了水和晶片表面的相互作用程度，并协助降低硅的溶解，因而减少了水迹的形成。

在一个具体的有用的实施例中，该方法包括：提供一个具有一个包括氧化物和裸露的硅区域的表面的半导体晶片，以及通过使该半导体晶片接触一种含有能降低水迹形成的量的至少一种阳离子表面活性剂的液体而增加该半导体晶片表面的疏水性能。上述一种或几种阳离子表面活性剂不仅使氧化物区域具有疏水性能，而且吸附在硅区域上并降低水与晶片表面的相互作用程度。通过使上述半导体晶片表面与一种有机溶剂接触使上述降低水迹形成量的阳离子表面活性剂得以去除。

本发明总体上涉及在包括随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存贮器(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)和逻辑元件的集成电路的制造过程中降低基片上水迹形成的方法。应当注意到，典型地，集成电路是成排地在一个半导体基片如一个晶片上同时制造的。一旦制造工艺完成，则晶片被切割、分离成单个的芯片，以备封装。

根据本发明，一种阳离子表面活性剂被用来增加晶片表面的疏水性。该阳离子表面活性剂减少或降低硅在用于清洗晶片以去除上一工序中的化学物质的去离子水中的溶解量。结果，就降低了在干燥过程中产生的水迹的可能性。该阳离子表面活性剂接着可以用一种不会发生任何明显程度硅溶解的有机溶剂去除，从而不会有形成水迹的危险。

在一个实施例中，上述半导体晶片包括例如硅。其它类型的半导体晶片，例如硅-锗和绝缘体上外延硅(silicon on insulator，SOI)也是可用的。上述晶片包括在其上制造的多个集成电路。这些集成电路可以处在工序中的任何一个阶段，因此，晶片包括各种各样的区域。例如，在集成电路的制造过程中晶片包括一些氧化物和裸露的硅的区域。所述氧化物区域具有亲水性而上述裸露的硅区域通常具有疏水性。

半导体器件或集成电路的制造典型地是经过一些连续的步骤进行的，其中的一步或多步可能涉及通过光刻技术在表面上形成一个图形。形成图形的步骤典型地包括用一种光致抗蚀材料在基片的至少部分涂覆，暴光上述合适的图形并显影上述光致抗蚀层。一旦光致抗蚀层显影，然后就可以进行后续工序，即刻蚀，使半导体材料在局部被赋予物理特征从而产生一个需要的结构。

刻蚀工序可以通过一种例如湿法化学处理技术实现。典型地，在此湿法化学处理过程中，所述半导体晶片表面与一种酸，例如稀氢氟酸接触。合适的形成图形和湿法化学处理的参数(例如，刻蚀剂的选择、刻蚀剂的浓度、时间、温度等等)都已众所周知。