半导体清洗工艺简述 - 半导体设备及配件,CP和PCM测试配件

晶圆清洗工艺质量好坏，直接影响微电子器件的性能。

目前应用于常规半导体清洗的工艺、化学制品和工艺设备都非常成熟。常规清洗，主要针对留在晶圆表面的有机物、金属玷污、自然氧化或工艺过程中形成的原生氧化物。

从工艺方式上看，常规半导体清洗技术可分为湿法清洗和干法清洗。其中湿法清洗应用更早，更广泛。

一、湿法清洗工艺：

1970年由Kern和Puotinen 发明的RCA 清洗工艺，目前任被半导体产业界广泛应用，并在晶圆清洗中占主导。

传统的RCA清洗，分为四种 :

1. APM 清洗：

其工艺稳定一般在60-80 摄氏度，在清洗过程中，H2O2 氧化晶圆表面的硅在晶圆表面形成一层氧化膜SIO2，由于该层氧化膜呈亲水性，更利于清洗液渗透到颗粒与晶圆之间。

同时，APM中的NH4OH成分腐蚀硅片表面的二氧化硅，在表面二氧化硅反应完成后NH4OH还会与晶圆表面的硅发生反应。当晶圆表面的二氧化硅和硅被腐蚀掉时，晶圆表面的金属玷污和有机物可以同时被清除。

2. HPM 清洗:

HPM 清洗，主要用于去除硅片表面的原子和离子杂质玷污。例如钠、铁、镁等金属玷污。HPM

3.DHF 清洗：

DHF清洗，可以去除晶圆表面的氧化层和金属离子。DHF溶液，是氢氟酸和去离子水的混合溶液。

4. SPM清洗

SPM 清洗，一般在130 摄氏度的高温下进行。主要用于清除晶圆表面的有机污染物。尤其对表面有机污染物有很好的清洗效果。

由于SPM清洗，都在高温下进行。工艺过程不仅要注意高温保护，还要考虑工艺过程中产生的硫酸雾，使用时的安全要求较高。

在RCA应用过程中，衍生出一种稀释化学法。该工艺采用稀释的RCA溶液进行晶圆清洗。该方法可大量减少化学品和纯水的消耗。稀释清洗法，可降低药业浓度，提高工艺温度减少工艺时间，延长药液使用时间，对化学品消耗降低80%-90%。

清洗药液稀释后，可大幅减少冲洗用去离子水，节约冲洗用水。

二、干法清洗工

干法清洗，一般可分为“全干法”和 “ 半干法”。

全干法，有等离子体清洗和热化学清洗。半干法，有气相清洗技术。

热化学清洗，是将化学反应气体导入反应腔，是反应气体和硅片表面的发证反应，将玷污转化为挥发性产物导出。等离子清洗，是将反应气体导入反应室，再采用微波、激光和热电离等将反应气体激发成等离子态对晶圆表面进行清洗的工艺方法。该工艺利用离子态与晶圆表面的玷污反应，生成挥发性产物，实现晶圆清洗目的。

气相清洗，是通过加热清洗剂，使清洗剂沸腾以气相与待清洗晶圆接触，并在待清洗晶圆表面凝结成液态，从而清洗晶圆表面的工艺方案。

气相清洗工艺中，接触晶圆表面的始终是气相清洗剂，避免二次污染，从而实现高效清洗。

实际生产条件，一般实行湿法和干法相结合的工艺方法。