[精品]晶圓制備工藝用清洗潔凈及環(huán)保新技術(shù).doc

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1、晶圓制備工藝用清洗潔凈及環(huán)保新技術(shù)1引言隨著特大規(guī)模集成電路（ULSI）的研發(fā)與生產(chǎn)，硅片（或稱晶圓、圓片、晶片）的線寬不斷減小，而晶圓冇?徑卻在不斷增人?，F(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外ULSI制備屮仍以200mm晶圓為主，預(yù)計(jì)到2007年丿匚300mm晶圓將占主導(dǎo)地位。原因是300mm晶圓的有效利用率較高，單位圓片的生產(chǎn)成木較低。在線寬不斷減小的同時(shí)，對(duì)晶関質(zhì)最的要求也越來越高，特別是對(duì)硅拋光片表面質(zhì)最要求越來越嚴(yán)格。這上要是由于拋光片表而的顆粒、金屬污染、有機(jī)物污染、

2、'

3、然氧化膜和微粗糙度等嚴(yán)重地影響著ULSI的性能和成品率。因此，晶圓表面清洗就成為ULSI制備屮至關(guān)重要的一項(xiàng)工藝［1-3］。

4、目前半導(dǎo)體廠家廣泛使用的仍是RCA（美國(guó)無線電公司）清洗法。RCA清洗法是經(jīng)過多年的發(fā)展才形成的，它對(duì)于線寬為0.25和0.3呵工藝尚能滿足要求，但對(duì)線寬為0.09?0.13呵工藝就需要改進(jìn)。另外，由于RCA清洗法大量使用化學(xué)試劑（如NH4OH,HC1,H2O2,H2O等），而大量使用高純度化學(xué)試劑將增加工藝成木，同時(shí)會(huì)帶來環(huán)境污染，所以研發(fā)新穎的、合適的300mm晶圓清洗技術(shù)勢(shì)在必行。2傳統(tǒng)的濕法清洗和干法清洗技術(shù)2.1濕法清洗技術(shù)2.1.1改進(jìn)的RCA清洗法RCA清洗法己成為多種前后道清洗的基礎(chǔ)T藝，日前大多數(shù)廠家使用了改進(jìn)的RCA法。授初的RCA法依靠溶劑、酸、表面活性劑和水

5、，在不破壞闘片表曲特征的情況下噴射、凈化、氧化、蝕刻和溶解惻片表面的污染物、有機(jī)物和金屈離了污染。而改進(jìn)的RCA法通過添加表面活性劑和HF,并采用稀釋RCA工藝來改善清洗效果。2.1.2稀釋化學(xué)法在改進(jìn)RCA清洗法的基礎(chǔ)上，對(duì)于1號(hào)標(biāo)準(zhǔn)清洗液SC-1和2號(hào)標(biāo)準(zhǔn)清洗液SC-2的混合溶劑采用稀釋化學(xué)法，不但可以大最節(jié)省化學(xué)試劑和去離了水，而且SC-2混合溶劑屮的H2O2可以完全被淸除掉。稀釋APMSC-2混合溶劑（1:1:50）能夠有效地從晶片表甌去除顆粒和碳?xì)浠衔?強(qiáng)烈稀釋HPM混合溶液（1:1:60）和稀釋氯化氫（1:100）在清除金屬時(shí)能像SC-2溶劑一樣有效。采用稀釋氯化氫（

6、HCI）溶液的另一優(yōu)點(diǎn)是，在低HCI濃度下顆粒不會(huì)沉淀，因?yàn)閜H值在2?2.5范圍內(nèi)硅與硅氧化物是等電位的，pH值高于該點(diǎn)，圓片表血帶有網(wǎng)狀負(fù)電荷；低于該點(diǎn)，圓片表血帶有網(wǎng)狀正電荷。這樣當(dāng)pH值＞2?2.5時(shí)，溶液中的顆粒與硅表而均帶有相同的電荷，顆粒與硅表面Z間形成靜電屏蔽，硅片在溶液屮浸泡期間受到屏蔽并阻止顆粒從溶液屮沉積到硅表面。但當(dāng)pH值＜2時(shí)，硅片表面帶正電荷，而顆粒帶有負(fù)電荷，這樣就不致產(chǎn)生屏蔽效果。因此有效地控制HC1濃度，可以阻II：溶液屮顆粒沉積到圓片表面[4-5]o2.1.3單晶片清洗法因大直徑惻片清洗采川上述方法不易完成其清洗過程,故通常采川單晶片清洗法。清洗

7、過程是在室溫下重復(fù)利用DI-O3與稀釋的氫氟酸（DIIF）清洗液，臭氧化的DI水（DIH2O?O3）產(chǎn)生氧化硅，稀釋DHF蝕刻氧化硅，同時(shí)清除顆粒和金屬污染物。根據(jù)蝕刻和氧化要求，采用較短的噴淋時(shí)間就可獲得良好的清洗效果，且不發(fā)生交叉污染。最后的沖洗可以采用DIH20,亦可采用DIH2O-O3o為了避免水漬，可采用濃縮大量氮?dú)獾漠惐易恚↖PA）講行干燥處理。單晶片清洗具冇比改進(jìn)的RCA清洗法更佳的效果，清洗過程屮通常再循環(huán)利用DIH2O及DHF,以此來降低化學(xué)品的消耗量，同時(shí)提高圓片的成木效益。2.2干法清洗技術(shù)干法清洗采用化學(xué)氣相（CVD）法去除圓片表甌污染物。CVD法主要有

8、熱氧化法和等離子清洗法等,其工藝是將熱化學(xué)氣體或等離了態(tài)反應(yīng)氣體導(dǎo)入反應(yīng)室,使反應(yīng)氣體與圓片表面產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成的易揮發(fā)性反應(yīng)物就被真空抽去。等離了清洗采用激光、微波或熱電離等措施將無機(jī)氣體激發(fā)到等離了態(tài)活性粒了，該活性粒子與表面分了反應(yīng)生成產(chǎn)物分子，麻者進(jìn)一步解析形成氣相殘余物，從而脫離圓片表面。3IC芯片的清洗潔凈與環(huán)保新技術(shù)3.1氟化氫（HF）與臭氧槽式清洗法3.1.1方法原理及清洗步驟臭氧是空氣屮氧分了受到高能量電荷激發(fā)時(shí)的產(chǎn)物，它的特性為不穩(wěn)定氣體，具有強(qiáng)烈的腐蝕性和氧化性。在常溫常壓下，臭氧的氧化還原勢(shì)比HC1和雙氧水都高，因此川臭氧超凈水去除冇機(jī)物和金屈顆粒的效率比

9、硫酸與過氧化氫混合液（SPM）、SC?2等傳統(tǒng)淸洗法要高。另外，臭氧超凈水清洗在室溫下進(jìn)行，且不需要進(jìn)行廢液處理，故比傳統(tǒng)的RCA清洗法具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。徳國(guó)ASTEC公司按照此思路設(shè)計(jì)了一套基于HF與臭氧清洗以及干燥的方法，稱為ASTEC清洗法?，F(xiàn)該法廣泛用于300mm圓片清洗工藝屮，主要使用DIH2O、HF與臭氧。此外，根據(jù)工藝需要可適當(dāng)加入表血活性劑，也可配合使用兆聲波進(jìn)行清洗，即兆聲清洗。使用ASTEC清洗法大大減少了DIH2O和化學(xué)試劑的用量，同時(shí)既簡(jiǎn)化了