晶片的清洗是半導(dǎo)體制程中最重要的清洗工藝。目前來(lái)說(shuō)，清洗工藝大體可分為濕法清洗和干法清洗兩種。本文主要介紹濕法清洗又可以分為RCA清洗法，稀釋化學(xué)法清洗，IMEC清洗，單晶圓清洗等。
1.RCA清洗
工業(yè)中標(biāo)準(zhǔn)的濕法清洗工藝稱(chēng)為RCA清洗工藝，是由美國(guó)無(wú)線(xiàn)電公司(RCA)的W.Kern和D.Puotinen于1970年提出的，流程如下
APM即SC-1清洗液，其配方為：NH4OH:H2O2：H2O=1:1:5～1:2:7，以氧化和微蝕刻來(lái)底切和去除表面顆粒；也可去除輕微有機(jī)污染物及部分金屬化污染物。但硅氧化和蝕刻的同時(shí)會(huì)發(fā)生表面粗糙。
SC-2清洗液其配方為：HCL:H2O2:H2O=1:1:5
SPM即SC-3清洗液，其成分為：H2SO4/H2O2/H2O，其中硫酸與水的體積比是1:3，是典型用于去除有機(jī)污染物的清洗液。硫酸可以使有機(jī)物脫水而碳化，而雙氧水可將碳化產(chǎn)物氧化成一氧化碳或二氧化碳?xì)怏w。
氫氟酸(HF)主要用于從特殊區(qū)域去除氧化物、蝕刻硅二氧化物及硅氧化物，減少表面金屬。稀釋氫氟酸水溶液被用以去除原生氧化層及SC1和SC2溶液清洗后雙氧水在晶圓表面上氧化生成的一層化學(xué)氧化層，在去除氧化層的同時(shí)，還在硅晶圓表面形成硅氫鍵，而呈現(xiàn)疏水性表面。
對(duì)于酸、堿化學(xué)液的過(guò)濾，在考慮雜質(zhì)濾除要求的同時(shí)，也要確保化學(xué)液自身屬性的穩(wěn)定性。在過(guò)濾過(guò)程中對(duì)過(guò)濾材料的腐蝕可能會(huì)產(chǎn)生新的 化學(xué)成分進(jìn)入化學(xué)液中，導(dǎo)致起性能的缺失。因此，選用耐酸、堿腐蝕的過(guò)濾材料顯得尤為重要。耐腐蝕性差的過(guò)濾介質(zhì)，也會(huì)導(dǎo)致其過(guò)濾精度和穩(wěn)定性的喪失，從而對(duì)后步工藝造成不可挽回的損害。
UPW即DI水，UPW采用臭氧化的水稀釋化學(xué)品以及化學(xué)清洗后晶片的沖洗液。RCA清洗附加兆聲能量后，可減少化學(xué)品及DI水的消耗量，縮短晶片在清洗液中的浸蝕時(shí)間，減輕濕法清洗的各向同性對(duì)積體電路特征的影響，增加清洗液使用壽命。
DI水過(guò)濾是半導(dǎo)體工藝過(guò)濾的基礎(chǔ)，要求過(guò)濾介質(zhì)有較高的過(guò)濾性能和穩(wěn)定性的同時(shí)，基于經(jīng)濟(jì)效益的考量，對(duì)濾芯的使用壽命也有更高的要求。
2.稀釋化學(xué)劑清洗
在RCA清洗的基礎(chǔ)上,對(duì)SC1、SC2混合物采用稀釋化學(xué)法，可以大量節(jié)約化學(xué)品及DI水的消耗量。并且SC2混合物中的H2O2可以完全去掉。稀釋HPM混合物(1:1:60)和稀釋HCI(1:100)在清除金屬時(shí)可以象標(biāo)準(zhǔn)SC2液體一樣有效。采用稀釋HCL溶液的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，在低HCL濃度下顆粒不會(huì)沉淀。采用稀釋RCA清洗法可使全部化學(xué)品消耗量減少于86%。稀釋SC1,SC2溶液及HF補(bǔ)充兆聲攪動(dòng)后,可降低槽中溶液使用溫度，并優(yōu)化了各種清洗步驟的時(shí)間，這樣導(dǎo)致槽中溶液壽命加長(zhǎng)，使化學(xué)品消耗量減少80～90%。實(shí)驗(yàn)證明采用熱的UPW代替涼的UPW可使UPW消耗量減少75～80%。此外，多種稀釋化學(xué)液由于低流速/或清洗時(shí)間的要求可大大節(jié)約沖洗用水。
3、IMEC清洗法
在濕法清洗中，為了減少化學(xué)品和DI水的消耗量，常采用IMEC清洗法。
第一步
去除有機(jī)污染物，生成一層化學(xué)氧化物以便有效去除顆粒
通常采用硫酸混合物，但出于環(huán)保方面的考慮而采用臭氧化的DI水，既減少了化學(xué)品和DI水的消耗量又避免了硫酸浴后較困難的沖洗步驟。
第二步
去除氧化層，同時(shí)去除顆粒和金屬氧化物
通常采用HF/HCL混合物在去除氧化層和顆粒的同時(shí)抑制金屬離子的沉積。
第三步
在硅表面產(chǎn)生親水性，以保證干燥時(shí)不產(chǎn)生干燥斑點(diǎn)或水印
通常采用稀釋HCL/O3混合物，在低pH值下使硅表面產(chǎn)生親水性，同時(shí)避免再發(fā)生金屬污染，并且在最后沖洗過(guò)程中增加HNO3的濃度可減少Ca表面污染。
IMEC清洗法可達(dá)到很低的金屬污染，并以其低化學(xué)品消耗及無(wú)印跡的優(yōu)勢(shì)獲得較好的成本效率。
4、單晶片清洗
大直徑晶片的清洗采用上述方法不好保證其清洗過(guò)程的完成，通常采用單晶片清洗法，其清洗過(guò)程是在室溫下重復(fù)利用DI-O3/DHF清洗液，臭氧化的DI水(DI-O3)產(chǎn)生氧化硅，稀釋的HF蝕刻氧化硅，同時(shí)清除顆粒和金屬污染物。
單晶片清洗具有或者比改良的RCA清洗更好的清洗效果，清洗過(guò)程中通過(guò)采用DI水及HF的再循環(huán)利用，降低化學(xué)品的消耗量，提高晶片成本效益。
總結(jié)
由上文可見(jiàn)，在晶片清洗的過(guò)程中，需要用到多種電子化學(xué)品，包括硫酸、鹽酸、氫氧化銨、氫氟酸以及去離子水等。成熟的過(guò)濾工藝可以確保電子化學(xué)品的純凈度及自身性能穩(wěn)定，從而使得清洗后的晶片在后續(xù)工藝中能有良好的性能表現(xiàn)。
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