半導(dǎo)體清洗技術(shù)

　　中心議題：

　　半導(dǎo)體清洗技術(shù)的進(jìn)展

　　當(dāng)前與未來(lái)的挑戰(zhàn)

　　解決方案：

　　濕法清洗

　　廣泛使用臭氧水

　　晶圓清洗是半導(dǎo)體制造典型工序中最常應(yīng)用的加工步驟。就硅來(lái)說(shuō)，清洗操作的化學(xué)制品和工具已非常成熟，有多年廣泛深入的研究以及重要的工業(yè)設(shè)備的支持。所以，硅清洗技術(shù)在所有具實(shí)際重要性的半導(dǎo)體技術(shù)中是最為成熟的。第一個(gè)完整的、基于科學(xué)意義上的清洗程序在1970年就提出了，這是專門設(shè)計(jì)用于清除Si表面的微粒、金屬和有機(jī)污染物。

　　此后，硅清洗技術(shù)經(jīng)歷了持續(xù)的發(fā)展改進(jìn)，包括早期用氣相等效物替代在濕化學(xué)品中進(jìn)行的部分清洗操作。難以置信的是，現(xiàn)代先進(jìn)的Si清洗仍然依賴于大體上同一組化學(xué)溶液，不過(guò)它們的制備和送至晶圓的方法與最初提出的已大不相同。此外，傳統(tǒng)上用濕清洗化學(xué)品做的表面選擇清洗/修整功能現(xiàn)在是在氣相中做的。

　　引入半導(dǎo)體器件技術(shù)的一系列新材料以及各種非平面新器件結(jié)構(gòu)對(duì)清洗技術(shù)提出了重大挑戰(zhàn)。各種硅清洗方法雖然已較為成熟，但它們不能滿足正在出現(xiàn)的新興需求。本文簡(jiǎn)要綜述了半導(dǎo)體晶圓清洗技術(shù)的過(guò)去發(fā)展情況、當(dāng)前趨勢(shì)和未來(lái)需求。

　　半導(dǎo)體清洗技術(shù)的進(jìn)展

　　第一個(gè)完整的、基于科學(xué)意義上的Si表面清洗方法幾乎在40年前就已提出。此后，半導(dǎo)體清洗方法就從實(shí)驗(yàn)技術(shù)積累進(jìn)展到對(duì)制造良率和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展有極端重要意義的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。

　　半導(dǎo)體清洗技術(shù)的關(guān)注點(diǎn)隨時(shí)間而改變。早年關(guān)注的是大微粒和金屬污染物，實(shí)際上，當(dāng)時(shí)半導(dǎo)體器件故障常常是由于襯底晶圓中的高缺陷密度引起，而不是表面污染引起的。隨著微粒和金屬污染的數(shù)量級(jí)逐漸減小，以及對(duì)這方面的污染控制非常有效，現(xiàn)在更多注意的是有機(jī)污染和表面狀態(tài)相關(guān)問(wèn)題。如圖1指出的，用簡(jiǎn)單的燈清洗法可以把有機(jī)污染從Si表面除去。此外，應(yīng)特別注意溶解在水內(nèi)和氣相的臭氧在控制有機(jī)污染中的作用。另一問(wèn)題是對(duì)清洗方法目標(biāo)監(jiān)察的多樣性，因?yàn)镕EOL和BEOL清洗要求不同，后者關(guān)注的是CMP后清洗。

　　就清洗媒介來(lái)說(shuō)，濕法清洗仍然是現(xiàn)代先進(jìn)晶圓清洗工藝的主力。雖然Si技術(shù)中的清洗化學(xué)材料與最初RCA的配方相差不大，但整體工藝最明顯的改變包括：采用了非常稀釋的溶液;簡(jiǎn)化工藝;廣泛使用臭氧水。

　　基于APM(NH4OH:H2O2:H2O)的化學(xué)材料在微粒去除方面仍占主宰地位，但如果沒(méi)有兆頻超聲波強(qiáng)化，其作用就不是很有效?；谧畛鮎CA(HPM：HCl:H2O2:H2O)配方的去除金屬的化學(xué)材料差不多都放棄了。與潔凈得多的抗蝕劑和化學(xué)材料結(jié)合在一起的創(chuàng)新化學(xué)是在這一領(lǐng)域成功的關(guān)鍵。此外，幾何圖形非常密集的器件制造的污染控制也推動(dòng)了各種創(chuàng)新技術(shù)的研發(fā)，例如包括超臨界CO2(SCCO2)清洗。