微電子行業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

信息產業是國民經濟的支柱產業，為人們的日常生活提供豐富的電子信息產品，為國防和國民經濟建設提供可靠的電子設備，承擔著改造傳統產業的重要使命。微電子器件是信息產品的核心，清洗是微電子器件制備過程中的一項關鍵技術。如果一個過程沒有被正確地清洗，它將影響成品率、成品率和可靠性。例如，導彈發射往往由于設備可靠性故障而失敗；許多電子產品和機電產品，包括汽車和手機，都是制造的。需要高質量的清洗過程。

1 RCA清洗工藝

RCA清洗工藝對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，或與鹽酸形成過氧化氫形成酸性溶液。過氧化氫具有很強的氧化作用，NHQOH溶劑的絡合也很明顯。在連續氧化和絡合作用下，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渣，同時保證硅片表面光滑，減少環境污染。

RCA清洗工藝對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清洗過程和發展的解決方案，這是一個混合硝酸、氫氟酸和過氧化氫在一定比例，這對硅化合物有很強的腐蝕作用，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清洗技術，主要用于去除有機物和金屬污染物。O3是一種不穩定氣體，具有很強的腐蝕性和氧化性。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。一層質量較高的氧化膜。根據HF/O3清洗處理量的不同，可分為槽式清洗法和單片機清洗法兩種。此外，該方法可根據清洗過程的需要適當添加表面活性劑，也可與超聲波或超聲速波結合使用。O3的氧化還原電位高于H2SO4和H2O2，因此O3超凈水去除有機物和金屬的效果優于傳統的RCA清洗方法，如SPM和HPM。

3 超聲清洗技術及兆聲清洗技術

近年來，在濕法化學清洗的基礎上，通過增加機械力將異物從工件上剝離出來，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，產生成千上萬個微小的氣泡。這些微泡在超聲波縱向傳播的負壓區形成并生長(膨脹)，在正壓區迅速閉合(爆炸)。這種微小氣泡的形成、增長和迅速閉合現象稱為“空化效應”。這種“空化效應”產生超過1000個大氣壓的瞬時高壓。連續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。一般來說，低頻有很強的清潔干凈的大顆粒的能力，但是它也很容易損壞設備；高頻清洗適用于較細顆粒的清洗，但不具備較大顆粒的清洗能力。半導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 電化學清洗技術

電化學清洗重要用作移除有機污染物。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離子，透過調控電解液的濃度與電流密度來掌控PH值與氧化也原電位，獲得所需的強氧化溶液。或是強還原劑，以此移除硅片表面的污染物。電氣化學清洗可精確地移除晶圓表面的有機污染。把金剛石膜電化學清洗硅片表面的方法和現有的RCA清洗工藝展開了比較。實驗顯示，電氣化學整肅之后的硅片表面有機碳含量比較高，微粗糙度比較大。電氣化學清洗方法的應用把大大減少化學試劑的用量與超凈化水的沖洗，進而減少成本，增加對于環境的污染。但是目前也沒雪鐵龍新穎的電化學清洗裝置投入市場。

5 濕法清洗需要注意的事項

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

除此之外，也可使用單片機清洗方法。該方法依然是現階段半導體制造企業最為常見的清洗設備，但是該設備的去除率并且絕不完美。根本原因是于清洗過程之中采用純水與低純試劑，但是污垢仍然逗留于整肅液中，難導致二次污染。于此基礎之上，研制成功HF/0；轉動清洗方法，可移除金屬表面的污垢、顆粒等，應用前景十分好。

如何于微電子產業之中構建能源節能，除此之外構建效率與制造成本的減少，對于環境保護與國民經濟的可持續發展具備極其重要的作用與意義。換句話說，微電子工業的發展對于半導體與集成電路的性能提交了越來越高的要求。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量與性能的平穩，它具備傳統清洗工藝難以取代的優點，于微電子行業獲得了普遍的應用。