微电子行业新型湿法清洗工艺分析

林荣超

厦门天马微电子有限公司 福建厦门 361000

信息产业是国民经济的支柱产业，为人们的日常生活提供丰富的电子信息产品，为国防和国民经济建设提供可靠的电子设备，承担着改造传统产业的重要使命。微电子器件是信息产品的核心，清洗是微电子器件制备过程中的一项关键技术。如果一个过程没有被正确地清洗，它将影响成品率、成品率和可靠性。例如，导弹发射往往由于设备可靠性故障而失败；许多电子产品和机电产品，包括汽车和手机，都是制造的。需要高质量的清洗过程。

1 RCA清洗工艺

RCA清洗工艺对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。我们将H=0：与NHQOH混合成碱性溶液，或与盐酸形成过氧化氢形成酸性溶液。过氧化氢具有很强的氧化作用，NHQOH溶剂的络合也很明显。在连续氧化和络合作用下，可以有效去除硅片表面的颗粒和重金属污染物。然后，为了保证清洗效果，还可以使用浓度较小的盐酸溶液去除颗粒中的重金属污染物和残渣，同时保证硅片表面光滑，减少环境污染。

RCA清洗工艺对附着在硅片表面的颗粒和锌金属污染物的处理效果明显，但对铜和铁金属污染物的清洗效果并不理想。人改善了伦敦证交所RCA清洗过程和发展的解决方案，这是一个混合硝酸、氢氟酸和过氧化氢在一定比例，这对硅化合物有很强的腐蚀作用，是否硅片的表面亲水性或疏水性表面可以有效去除各种污染物，包括铜金属与铁金属污染物。然后将HN03和低浓度HF溶液混合，去除铜、铁等金属污染物的残留。

2 HF/O3清洗法

氢氟酸/O3清洗法是一种新型的湿式化学清洗技术，主要用于去除有机物和金属污染物。O3是一种不稳定气体，具有很强的腐蚀性和氧化性。O3在常温常压下在水中有一定的溶解度。HF/O3清洗方法通常先用O3超净水清洗，去除大部分有机物和金属，然后用HF去除氧化层和附着在氧化层上的污染物，最后用O3超净水清洗，形成表面。一层质量较高的氧化膜。根据HF/O3清洗处理量的不同，可分为槽式清洗法和单片机清洗法两种。此外，该方法可根据清洗过程的需要适当添加表面活性剂，也可与超声波或超声速波结合使用。O3的氧化还原电位高于H2SO4和H2O2，因此O3超净水去除有机物和金属的效果优于传统的RCA清洗方法，如SPM和HPM。

3 超声清洗技术及兆声清洗技术

近年来，在湿法化学清洗的基础上，通过增加机械力将异物从工件上剥离出来，超声波和超声速波在其中起着重要作用。超声波在清洗液中密集地向前辐射，使液体流动，产生成千上万个微小的气泡。这些微泡在超声波纵向传播的负压区形成并生长(膨胀)，在正压区迅速闭合(爆炸)。这种微小气泡的形成、增长和迅速闭合现象称为“空化效应”。这种“空化效应”产生超过1000个大气压的瞬时高压。连续的高压就像一系列的“爆炸”，不断轰击工件表面，所以物体的表面污垢清洗和差距的差距正迅速剥落。一般来说，低频有很强的清洁干净的大颗粒的能力，但是它也很容易损坏设备；高频清洗适用于较细颗粒的清洗，但不具备较大颗粒的清洗能力。半导体中常用的超声波清洗频率为40khz、80khz和100khz。兆声清洗通常频率在400kHz以上，1MHz频率用于清洗0．5μm以下颗粒。

4 电化学清洗技术

电化学清洗重要用作移除有机污染物。电解法是把超洁净水或是退出电解液的超洁净水水解成阴离子与阳离子，透过调控电解液的浓度与电流密度来掌控PH值与氧化也原电位，获得所需的强氧化溶液。或是强还原剂，以此移除硅片表面的污染物。电气化学清洗可精确地移除晶圆表面的有机污染。把金刚石膜电化学清洗硅片表面的方法和现有的RCA清洗工艺展开了比较。实验显示，电气化学整肃之后的硅片表面有机碳含量比较高，微粗糙度比较大。电气化学清洗方法的应用把大大减少化学试剂的用量与超净化水的冲洗，进而减少成本，增加对于环境的污染。但是目前也没雪铁龙新颖的电化学清洗装置投入市场。

5 湿法清洗需要注意的事项

当湿法清洗工艺用作移除硅体表面污染物时，依据材料的有所不同需要需有所不同的蚀刻溶液。假如手动绝不当，会冲击硅体之上的其他层，绝不适于电子器件的平稳。此外，于采用湿法清洗工艺清洗污染物时，要留意污染物的种类，接着选取疏松的时间。假如杂质作为氧化物，亦渗入时间比较短，整肃其他污染物时，可先行制膜，接着依据结论确认确切的渗透时间。

除此之外，也可使用单片机清洗方法。该方法依然是现阶段半导体制造企业最为常见的清洗设备，但是该设备的去除率并且绝不完美。根本原因是于清洗过程之中采用纯水与低纯试剂，但是污垢仍然逗留于整肃液中，难导致二次污染。于此基础之上，研制成功HF/0；转动清洗方法，可移除金属表面的污垢、颗粒等，应用前景十分好。

如何于微电子产业之中构建能源节能，除此之外构建效率与制造成本的减少，对于环境保护与国民经济的可持续发展具备极其重要的作用与意义。换句话说，微电子工业的发展对于半导体与集成电路的性能提交了越来越高的要求。新型湿法清洗工艺能精确去除铜、铁等多种污染物。借以确保电子器件质量与性能的平稳，它具备传统清洗工艺难以取代的优点，于微电子行业获得了普遍的应用。