微電子行業(yè)新型濕法清洗工藝分析

林榮超

廈門天馬微電子有限公司 福建廈門 361000

信息產(chǎn)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，為人們的日常生活提供豐富的電子信息產(chǎn)品，為國(guó)防和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供可靠的電子設(shè)備，承擔(dān)著改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的重要使命。微電子器件是信息產(chǎn)品的核心，清洗是微電子器件制備過(guò)程中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。如果一個(gè)過(guò)程沒(méi)有被正確地清洗，它將影響成品率、成品率和可靠性。例如，導(dǎo)彈發(fā)射往往由于設(shè)備可靠性故障而失敗；許多電子產(chǎn)品和機(jī)電產(chǎn)品，包括汽車和手機(jī)，都是制造的。需要高質(zhì)量的清洗過(guò)程。

1 RCA清洗工藝

RCA清洗工藝對(duì)暴露在外的硅片或具有氧化膜的硅片表面具有良好的清洗效果。我們將H=0：與NHQOH混合成堿性溶液，或與鹽酸形成過(guò)氧化氫形成酸性溶液。過(guò)氧化氫具有很強(qiáng)的氧化作用，NHQOH溶劑的絡(luò)合也很明顯。在連續(xù)氧化和絡(luò)合作用下，可以有效去除硅片表面的顆粒和重金屬污染物。然后，為了保證清洗效果，還可以使用濃度較小的鹽酸溶液去除顆粒中的重金屬污染物和殘?jiān)瑫r(shí)保證硅片表面光滑，減少環(huán)境污染。

RCA清洗工藝對(duì)附著在硅片表面的顆粒和鋅金屬污染物的處理效果明顯，但對(duì)銅和鐵金屬污染物的清洗效果并不理想。人改善了倫敦證交所RCA清洗過(guò)程和發(fā)展的解決方案，這是一個(gè)混合硝酸、氫氟酸和過(guò)氧化氫在一定比例，這對(duì)硅化合物有很強(qiáng)的腐蝕作用，是否硅片的表面親水性或疏水性表面可以有效去除各種污染物，包括銅金屬與鐵金屬污染物。然后將HN03和低濃度HF溶液混合，去除銅、鐵等金屬污染物的殘留。

2 HF/O3清洗法

氫氟酸/O3清洗法是一種新型的濕式化學(xué)清洗技術(shù)，主要用于去除有機(jī)物和金屬污染物。O3是一種不穩(wěn)定氣體，具有很強(qiáng)的腐蝕性和氧化性。O3在常溫常壓下在水中有一定的溶解度。HF/O3清洗方法通常先用O3超凈水清洗，去除大部分有機(jī)物和金屬，然后用HF去除氧化層和附著在氧化層上的污染物，最后用O3超凈水清洗，形成表面。一層質(zhì)量較高的氧化膜。根據(jù)HF/O3清洗處理量的不同，可分為槽式清洗法和單片機(jī)清洗法兩種。此外，該方法可根據(jù)清洗過(guò)程的需要適當(dāng)添加表面活性劑，也可與超聲波或超聲速波結(jié)合使用。O3的氧化還原電位高于H2SO4和H2O2，因此O3超凈水去除有機(jī)物和金屬的效果優(yōu)于傳統(tǒng)的RCA清洗方法，如SPM和HPM。

3 超聲清洗技術(shù)及兆聲清洗技術(shù)

近年來(lái)，在濕法化學(xué)清洗的基礎(chǔ)上，通過(guò)增加機(jī)械力將異物從工件上剝離出來(lái)，超聲波和超聲速波在其中起著重要作用。超聲波在清洗液中密集地向前輻射，使液體流動(dòng)，產(chǎn)生成千上萬(wàn)個(gè)微小的氣泡。這些微泡在超聲波縱向傳播的負(fù)壓區(qū)形成并生長(zhǎng)(膨脹)，在正壓區(qū)迅速閉合(爆炸)。這種微小氣泡的形成、增長(zhǎng)和迅速閉合現(xiàn)象稱為“空化效應(yīng)”。這種“空化效應(yīng)”產(chǎn)生超過(guò)1000個(gè)大氣壓的瞬時(shí)高壓。連續(xù)的高壓就像一系列的“爆炸”，不斷轟擊工件表面，所以物體的表面污垢清洗和差距的差距正迅速剝落。一般來(lái)說(shuō)，低頻有很強(qiáng)的清潔干凈的大顆粒的能力，但是它也很容易損壞設(shè)備；高頻清洗適用于較細(xì)顆粒的清洗，但不具備較大顆粒的清洗能力。半導(dǎo)體中常用的超聲波清洗頻率為40khz、80khz和100khz。兆聲清洗通常頻率在400kHz以上，1MHz頻率用于清洗0．5μm以下顆粒。

4 電化學(xué)清洗技術(shù)

電化學(xué)清洗重要用作移除有機(jī)污染物。電解法是把超潔凈水或是退出電解液的超潔凈水水解成陰離子與陽(yáng)離子，透過(guò)調(diào)控電解液的濃度與電流密度來(lái)掌控PH值與氧化也原電位，獲得所需的強(qiáng)氧化溶液?；蚴菑?qiáng)還原劑，以此移除硅片表面的污染物。電氣化學(xué)清洗可精確地移除晶圓表面的有機(jī)污染。把金剛石膜電化學(xué)清洗硅片表面的方法和現(xiàn)有的RCA清洗工藝展開(kāi)了比較。實(shí)驗(yàn)顯示，電氣化學(xué)整肅之后的硅片表面有機(jī)碳含量比較高，微粗糙度比較大。電氣化學(xué)清洗方法的應(yīng)用把大大減少化學(xué)試劑的用量與超凈化水的沖洗，進(jìn)而減少成本，增加對(duì)于環(huán)境的污染。但是目前也沒(méi)雪鐵龍新穎的電化學(xué)清洗裝置投入市場(chǎng)。

5 濕法清洗需要注意的事項(xiàng)

當(dāng)濕法清洗工藝用作移除硅體表面污染物時(shí)，依據(jù)材料的有所不同需要需有所不同的蝕刻溶液。假如手動(dòng)絕不當(dāng)，會(huì)沖擊硅體之上的其他層，絕不適于電子器件的平穩(wěn)。此外，于采用濕法清洗工藝清洗污染物時(shí)，要留意污染物的種類，接著選取疏松的時(shí)間。假如雜質(zhì)作為氧化物，亦滲入時(shí)間比較短，整肅其他污染物時(shí)，可先行制膜，接著依據(jù)結(jié)論確認(rèn)確切的滲透時(shí)間。

除此之外，也可使用單片機(jī)清洗方法。該方法依然是現(xiàn)階段半導(dǎo)體制造企業(yè)最為常見(jiàn)的清洗設(shè)備，但是該設(shè)備的去除率并且絕不完美。根本原因是于清洗過(guò)程之中采用純水與低純?cè)噭?，但是污垢仍然逗留于整肅液中，難導(dǎo)致二次污染。于此基礎(chǔ)之上，研制成功HF/0；轉(zhuǎn)動(dòng)清洗方法，可移除金屬表面的污垢、顆粒等，應(yīng)用前景十分好。

如何于微電子產(chǎn)業(yè)之中構(gòu)建能源節(jié)能，除此之外構(gòu)建效率與制造成本的減少，對(duì)于環(huán)境保護(hù)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具備極其重要的作用與意義。換句話說(shuō)，微電子工業(yè)的發(fā)展對(duì)于半導(dǎo)體與集成電路的性能提交了越來(lái)越高的要求。新型濕法清洗工藝能精確去除銅、鐵等多種污染物。借以確保電子器件質(zhì)量與性能的平穩(wěn)，它具備傳統(tǒng)清洗工藝難以取代的優(yōu)點(diǎn)，于微電子行業(yè)獲得了普遍的應(yīng)用。