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半导体清洗材料都有什么方法?

2022-04-12 09:46:14
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       半导体清洗材料都有什么方法?鲲鹏精密智能今天就来给大家科普介绍介绍!

  半导体集成电路工艺的基础上主要是1950年代后四个发明过程(离子注入、扩散、外延生长和光刻技术)的基础上逐步发展,因为每个元素的集成电路和附件是很微妙的,所以在制造的过程中,如果污染是由尘埃粒子,金属,容易对芯片电路的功能造成损害,形成短路或开路等,导致集成电路失效,影响几何特征的形成。

  因此,除了在制造过程中消除外部污染源外,集成电路制造步骤如高温扩散、离子注入等在湿清洗或干洗工作之前。干法和湿法清洁是指在不损害晶圆表面和电性能的情况下,有效地利用化学溶液或气体去除晶圆表面的细颗粒物、金属离子和有机物。污染物和杂质的分类

  IC工艺需要一些有机和无机材料参与完成,另外,生产工艺总是在有人参与的净化室进行,因此不可避免地会产生硅片的各种环境污染。根据污染物的发生情况,污染物大致可分为颗粒、有机物、金属污染物和氧化物。

  粒子

  这些颗粒主要是聚合物、光刻胶和蚀刻杂质。一般来说,颗粒附着在硅表面,影响了下一道工艺的几何特征和电特性的形成。根据对颗粒与表面粘附的分析,虽然粘附力是多种多样的,但主要是范德华引力。因此,颗粒的去除方法主要是物理或化学方法,对颗粒进行底切,逐渐减小颗粒与硅表面的接触面积,最终去除。

  有机物质

  有机杂质在IC工艺中以各种形式存在,如人体皮肤油脂、净化室空气、机械油、硅胶真空油脂、光刻胶、清洁溶剂等。每一种污染物都会不同程度地影响集成电路的生产过程,通常会在晶圆表面形成一层有机物膜,防止清洗液到达晶圆表面。因此,有机物的去除通常是在清洗过程的第一步进行。

  金属污染物

  IC电路制造工艺采用金属互连材料将各个独立器件连接起来,首先采用照相、蚀刻的方法使接触窗在绝缘层上,然后蒸发、溅射或化学气相沉积(CVD)形成金属互连膜,如Al-Si、Cu等,然后对沉积介质层进行化学机械抛光(CMP)。这一工艺对IC制造工艺也是一个潜在的污染工艺,在形成金属互连的同时,也会产生各种金属污染。必须采取措施清除金属污染物。

  初级氧化物和化学氧化物

  硅原子在氧和水存在时很容易氧化形成一氧化层,称为初级氧化层。硅片用SC-1和SC-2溶液清洗后,由于过氧化氢具有很强的氧化能力,在硅片表面形成一层化学氧化物。为了保证栅极氧化物的质量,晶圆表面的氧化物必须在清洗后去除。此外,IC工艺中化学气相沉积(CVD)沉积的氮化硅、二氧化硅等氧化物也应在相应的清洗工艺中选择性去除。拥有超过20年的清洁设备经验,

  分析以下六种常见的清洗方法:

  湿法净化

  湿法清洗使用液体化学溶剂和去离子水氧化、蚀刻和溶解晶圆表面污染物、有机物和金属离子污染。通常的湿式清洗有RCA清洗法、稀释化学法、IMEC清洗法、单片机清洗等。

  RCA清洗方法

  最初,人们使用的清洁方法没有标准或系统。1965年,RCA开发了用于硅片清洗的RCA清洗方法,并将其应用于RCA组件的制造。这种清洗方法已经成为未来各种清洗工艺的基础,工厂使用的大部分清洗工艺基本上都是基于原来的RCA清洗方法。

  RCA清洗依靠溶剂、酸、表面活性剂和水对硅片表面污染物、有机物和金属离子进行喷雾、净化、氧化、蚀刻和溶解,而不损害硅片表面特性。每次使用后用超纯水彻底清洗。以下是常用的清洗液及其作用。

  (APM;APM通常称为SC1清洗液,其分子式为:NH4OH:H2O2:H2O=1:1:5~1:2:7,通过底切氧化和微刻蚀去除表面颗粒;它还能去除微量有机污染物和部分金属化污染物。然而,表面粗糙度与硅氧化和蚀刻同时发生。

  硫酸/双氧水/二水合物混合物(SPM;-H2SO4/H2O2/H2Oat100~130℃)。SPM通常被称为SC3清洗液。硫酸与水的体积比为1:3,是去除有机污染物的典型清洗液。硫酸能使有机物脱水碳化,过氧化氢能将碳化产物氧化成一氧化碳或二氧化碳气体。

  用氢氟酸(hf)或稀释氢氟酸(稀氢氟酸)(HForDHFat20~25℃)蚀刻。其分子式为:HF:H2O=1:2:10。主要用于去除氧化物,腐蚀二氧化硅和特殊区域的二氧化硅,以及还原表面金属。使用稀氢氟酸水溶液去除SC1和SC2溶液清洗后晶圆表面的氧化层和过氧化氢氧化产生的化学氧化层。除除去氧化层外,在硅片表面形成硅氢键,形成疏水表面。

  超高压水(UPW),通常被称为去离子水,使用臭氧水稀释化学品和化学清洗晶片洗涤液。加上兆位元能量的RCA清洗,化学和去离子水的消耗可以减少芯片蚀刻时间可以缩短清洗溶液,各向同性的湿式清洗效果可以降低IC特性,而清洗溶液可以增加使用寿命。

半导体清洗材料


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