半导体清洗区域主要做什么(半导体清洗是什么工作)

导语：半导体清洗：工艺、方法和原因（上）

一介绍

20世纪50年代后，发明了四种基本工艺（离子注入、扩散、外延生长和光刻），半导体IC工艺逐渐发展起来。如果被灰尘颗粒和金属污染，产生短路或开路等，导致集成电路故障和几何特性的产生，很容易损害芯片中的电路功能。因此，除了在整个生产过程中避免外部污染源外，还需要对集成电路制造过程进行湿法或干法清洁，如高温扩散和离子注入。干式和湿式清洁工作包括使用化学溶液或气体成功地去除留在晶圆上的灰尘、金属离子和有机杂质，同时保持晶圆的表面和电气财产。

二污染物和杂质的分类

在IC制造工艺中需要一些有机和无机化合物。此外，制造过程总是在洁净室中进行，有人为干预，导致硅片的各种环境污染。污染物根据其发生情况分为四类：颗粒物、有机物、金属污染物和氧化物。

2.1颗粒

聚合物、光致抗蚀剂和蚀刻杂质构成了颗粒的大部分。通常，颗粒会粘附在硅表面，影响后续工艺的几何特征和电气财产的发展。尽管颗粒与表面之间的粘附力是多种多样的，但主要是范德华引力，因此颗粒去除方法主要是使用物理或化学方法削弱颗粒，并逐渐去除颗粒。颗粒与硅表面的接触面积减小，颗粒最终被去除。

2.2有机物

人体皮肤油、洁净室空气、机械油、有机硅真空润滑脂、光刻胶、清洁溶剂和其他有机污染物都可以在IC工艺中找到。每种污染物都以不同的方式影响IC工艺，主要是通过在晶片表面产生有机层来防止清洁溶液到达晶片表面。因此，去除有机材料通常是清洁过程中的第一步。

2.3金属污染物

在IC电路制造工艺中，金属互连材料被用来连接单独的器件。光刻和蚀刻用于在绝缘层上创建接触窗口，然后蒸发、溅射或化学气相沉积用于创建金属互连（CVD）。为了构造互连线，蚀刻诸如Al-Si、Cu等的互连膜，然后对沉积的介电层进行化学机械抛光（CMP）。该程序有可能污染集成电路的生产过程。在构建金属互连时会产生各种金属污染物。为了去除金属污染，必须采取适当的措施。

2.4原生氧化物和化学氧化物

在包括氧气和水的环境中，硅原子很容易被氧化，形成一层氧化物层，称为天然氧化物层。由于过氧化氢的氧化能力很强，用SC-1和SC-2溶液清洗后，硅片表面会形成化学氧化层。一旦晶片被清洁，就必须去除该表面氧化物，以确保栅极氧化物的质量。IC工艺中化学气相沉积（CVD）产生的氧化物，如氮化硅和二氧化硅，也应在清洁工艺中选择性去除。

三清洁方法分类

3.1湿法清洗

湿法清洁使用液体化学溶剂和去离子水氧化、蚀刻和溶解晶片表面污染物、有机碎屑和金属离子污染。通常采用RCA清洁、稀释化学清洁、IMEC清洁、单晶片清洁和其他湿法清洁程序。

3.1.1 RCA清洁方法

起初，人们没有使用常规或系统的清洁方法。用于硅片清洁的RCA清洁工艺由RCA（美国无线电公司）于1965年发明，并应用于RCA组件的制造。自那以后，这种清洁程序一直是许多前部和后部清洁过程的基础，未来大多数制造商的清洁过程将基于原始RCA清洁方法。

为了在不损害晶片表面特性的情况下喷洒、清洁、氧化、蚀刻和溶解晶片表面污染物、有机物和金属离子污染物，RCA清洁使用溶剂、酸、表面活性剂和水。每次化学使用后，用超纯水（UPW）彻底冲洗。下面列出了一些最常用的清洁液的用途。

（1） APM（65–80°C下的NH4OH/H2O2/H2O）是氢氧化铵/过氧化氢/DI水的混合物。APM的配方为NH4 OH:H2O2:H2O=1:1:51:2:7，通过氧化和微蚀刻来切割和去除表面颗粒；还可以去除轻有机污染物和一些金属化污染。另一方面，表面粗糙度与硅的氧化和蚀刻同时发展。

（2）盐酸、过氧化氢和去离子水的混合物（HPM；65–80°C下的HCI/H2O 2/H2O）。HPM也被称为SC-2清洁溶液，其配方如下：此外，盐酸中的氯离子与残留的金属离子发生络合反应，形成易溶于水溶液的络合物，该络合物可由HCI:H2O2:H2O=1:1:61:2:8获得，它可溶解碱金属离子和铝、铁、镁的氢氧化物，盐酸中的氯离子与残留的金属离子发生络合反应，形成络合物，金属污染物被硅的底层去除。

（3）硫酸（硫酸）/过氧化氢（过氧化氢）/去离子水（去离子水）混合物（SPM；100°C下的H2SO4/H2O2/H2O）。SC3清洗液是SPM的另一个名称。硫酸和水的体积比为1:3。这是一种常见的去除有机污染物的清洁溶液。有机物可以用硫酸脱水和碳化，而碳化的物品可以用过氧化氢氧化产生一氧化碳或二氧化碳气体。

（4）用氢氟酸（氢氟酸）或稀释的氢氟酸（稀释的氢氟酸）（20至25摄氏度的HF或DHF）进行蚀刻。其配方为HF:H2O=1:2:10，用于去除难以到达的地方的氧化物，蚀刻二氧化硅和氧化硅，减少表面金属。在SC1和SC2溶液清洁之后，使用稀释的氢氟酸水溶液来去除晶片表面上由过氧化氢氧化产生的天然氧化物层和化学氧化物层。随着氧化层的去除，硅氢在硅晶片的表面上产生。结合在一起形成疏水表面

（5） DI水是超纯水（UPW）的另一个名称。化学清洗后，UPW使用臭氧水稀释化学物质并冲洗晶片的液体。

RCA清洁结合兆声波能量后，可以最大限度地减少化学和DI水的消耗，缩短晶片在清洁溶液中的蚀刻时间，减少湿法清洁各向同性对集成电路特性的影响，并增加清洁溶液的使用量。

免责声明:本文由原创用户编辑投稿，若来源犯您的合法权益,请与我们取得联系，我们更正修改。2023年04月08日由小德整理编辑！