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半导体晶片清洗工艺介绍！
11-06
半导体晶片湿法清洗工艺介绍
沾污在一定程度上决定了芯片的最终良率，半导体清洗工艺是半导体制程中最关键的步骤一直。在一般情况下，半导体制造工艺中，清洗工艺会占到总工艺步骤的三分之一以上。
目前来说，清洗工艺多种多样，大体包括湿式清洗和干式清洗两种。由于其实际的清洗效果及生产可行性，目前市面上湿式清洗占主流地位。本文主要介绍湿式清洗。
湿式清洗方法主要包括：RCA清洗法，稀释RCA清洗，IMEC清洗，单晶圆清洗等。具体如下：
1，RCA清洗
工业中标准的湿法清洗工艺称为RCA清洗工艺，是由美国无线电公司(RCA)的W.Kern和D.Puotinen于1970年提出的，主要由过氧化氢和碱组成的1号标准清洗液(SC⁃1)以及由过氧化氢和酸组成的2号标准清洗液(SC⁃2)进行一系列有序的清洗。RCA清洗工艺技术的特点在于按照应该被清除的污染物种类选用相应的清洗药水，按照顺序进行不同的药水的清洗工艺，就可以清除掉所有附着在硅圆片上的各种污染物。需要注意的是，每次使用化学品后都要在超纯水(UPW)中彻底清洗，去除残余成分，以免污染下一步清洗工序。典型的硅片湿法清洗流程如图3⁃1所示。实际的顺序有一些变化，应根据实际情况做相应调整以及增加某些HF/H2O(DHF)去氧化层步骤。
典型的晶片清洗流程
1)第一步是去除有机物和金属，用到的试剂是H2SO4/H2O2(SPM)。
2)第二步是去除颗粒，一般用NH4OH/H2O2/H2O(APM)1号标准清洗液(SC-1)。
3)第三步是去除金属，一般用HCl/H2O2/H2O(HPM)2号标准液(SC-2)。
4)第四步是在旋转干燥器中进行离心干燥，并用低沸点的有机溶剂进一步置换干燥。
昆山市智程自动化设备有限公司经过自主研发，目前已开发出干进干出的全自动RCA清洗机，安全，可靠，稳定性高。
昆山市智程自动化设备有限公司-RCA全自动清洗机
2，稀释RCA清洗
现行的RCA清洗方法存在不少问题：步骤多，消耗超纯水和化学试剂多，成本高;使用强酸强碱和强氧化剂，操作危险;试剂易分解、挥发，有刺激性气味，使用时必须通风，从而增加了超净间的持续费用;存在较严重的环保问题;硅片干燥慢，干燥不良可能造成前功尽弃，且与其后的真空系统不能匹配。其中的很多问题是RCA本身无法克服的。
3，IMEC清洗
基于使用稀释化学品的成功经验，IMEC(Interuniversity MicroElectronics Centre，大学间联合微电子研究中心)提出了一项臭氧化和稀释化学品的简化清洗方法。第一步去除有机污染物，通常采用硫酸混合物，但出于环保方面的考虑，在正确的操作条件下(严格控制好温度、浓度参数)可以采用臭氧化的去离子水，既减少了化学品和去离子水的消耗量，又避免了硫酸浴后复杂的冲洗步骤。同时，用此清洗方法取代标准化的SPM清洗方法可增加3倍的酸槽使用寿命。第二步则采用最佳化的氢氟酸及盐酸混合稀释液，可以在去除氧化层和颗粒的同时抑制Cu、Ag等金属离子的沉积。因为Cu、Ag等金属离子存在于HF溶液时会沉积到Si表面，其沉积过程是一个电化学过程，在光照条件下，铜的表面沉积速度加快。
4，单晶圆清洗
随着器件工艺技术的关键尺寸不断缩小，以及新材料的引入，使得前道制程(FEOL)中表面处理更为重要。关键尺寸缩小使得清洗的工艺窗口变窄，要满足清洗效率并同时做到尽量少的表面刻损和结构损坏变得十分不容易。以上这些传统的批式处理方法已经越来越无法适应湿式清洗的实际应用，制造工艺过程需要其他新型清洗步骤，从而确保重要的器件规格、性能以及可靠性不因污染物的影响而大打折扣。此外，批式湿式处理无法满足如快速热处理(RTP)等工艺的关键扩散技术和CVD技术。因此，业内正逐步倾向于使用单晶圆湿式清洗处理技术，以降低重要的清洗过程中交叉污染的风险，从而提高产品成品率以及降低成本。单晶圆清洗技术处理也更适于向铜和低k值电介质等新型材料过渡。
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昆山市智程自动化设备有限公司-单晶圆清洗机
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