来点干货！半导体制造中的沾污类型及湿法清洗工艺所需的化学品

在半导体制造过程中常见的沾污类型有颗粒物、金属杂质、有机物、自然氧化层和静电释放ESD，其中任何一种沾污均会导致器件存在缺陷甚至让器件失效，因此在制造过程中如何控制沾污便显得非常重要，湿法清洗也是一项重要的去除沾污工艺。

常见沾污类型及其带来的问题

颗粒物是附着在晶圆表面上的颗粒物，在半导体制造中容易导致电路短路或开路。半导体制造中可接受的颗粒尺寸要小于器件特征尺寸的一半，比如40纳米的特征尺寸，要求不能存在直接20纳米的颗粒物，当然这是一个粗略的经验法则。

金属杂质通常来自显影等工艺，比如在显影工艺中如果用KOH碱性溶液便会带来K金属污染。还有一种金属杂质的来源是一氧化碳等气体作为改进晶圆工艺的附加气体，能与设备中不锈钢中的镍、垫圈、气体传输系统中的其他部件起反应生成诸如镍的四羰基化合物并附着在晶圆表面，导致器件缺陷增加。

在半导体制造过程中常见的金属杂质元素分重金属和碱金属两种：碱金属有钠Na、钾K和锂Li；重金属有铁Fe、铜Cu、铝Al、钨W和钛Ti等。

金属离子在半导体材料中是高度活性的，被称为可动离子沾污MIC。比如MIC进入晶圆后迁移到栅结构中的氧化硅界面，改变开启晶体管所需的阀值电压，金属离子可在电学测试和运用很久后沿着器件移动，引起器件在使用器件失效。

自然氧化层是硅片在空气中自发形成的氧化硅薄膜，如果氧化过程中夹杂金属杂质，便会形成MIC。虽然在晶圆制造过程中第一步是氧化，不仅可以保护器件免划伤和隔离沾污，还可以作为掺杂工艺的掩蔽层或金属导电层间的介质层，为后续工艺做准备，但这种自然氧化层是需要去除的。比如在钨沉积前自然氧化层会与通孔接触导致电学连接，会形成电学缺陷。

湿法清洗中的湿电子化学品

晶圆的清洗工艺就是去除所有表面沾污，包括颗粒物、有机物、金属和自然氧化层等。

目前半导体制造中有湿法清洗和干法清洗两种，但湿法清洗还是最主要的清洗工艺，相应的湿法清洗需要多种湿电子化学品：

目前半导体制造中所用的清洗液有1号标准清洗液和2号标准清洗液，也简称1号液和2号液，是美国RCA公司的研发人员于上世纪60年代提出的，对应的清洗工艺也称RCA清洗工艺。

1号液的化学成分为氢氧化铵/双氧水/去离子水，按1:1:5-1:2:7的比例混合；2号液的化学成分为盐酸/双氧水/去离子水，按1:1:6-1:2:8的比例混合。1号液和2号液均以双氧水为基础，通常在75-85摄氏度之间使用。

1号液是碱性溶液，主要去除颗粒物和有机物，其基本机理是双氧水依靠强氧化性能氧化硅晶圆表面和颗粒物，颗粒物上的氧化层能提供消散机制、分裂并溶解颗粒，破坏颗粒物和硅晶圆表面之间的附着力，这样颗粒物变得可溶于1号液而脱离表面。

2号液是酸性溶液，用于去除硅晶圆表面的金属和某些有机物，基本原理是这些金属与盐酸起反应，生成可溶的金属离子，有机物则被分解。

此外目前业界对RCA工艺做了一些改进，比如将1号液进行稀释，化学配比比例由1:1:5稀释至1:4:50，减少了化学品的使用，具有更好的成本优势和安全性。另外在1号液和2号液清洗之前，先通过硫酸与双氧水配备成的Piranha对晶圆有机物和金属杂质进行强效清洗，再用超纯水、1号液、2号液和氢氟酸等按一定顺序进行清洗，达到去除沾污的目的：

中微公司申请一种半导体零部件的清洗方法专利，处理效率高，可实现污染层的定量去除

金融界2024年6月7日消息，天眼查知识产权信息显示，中微半导体设备（上海）股份有限公司申请一项名为“一种半导体零部件的清洗方法“，公开号CN202211553506.6，申请日期为2022年12月。

专利摘要显示，本发明公开了一种半导体零部件的清洗方法，包括：提供一半导体零部件，所述半导体零部件包括零部件本体和位于所述零部件本体表面的耐腐蚀涂层，所述耐腐蚀涂层中含有稀土金属元素，所述耐腐蚀涂层的表面与等离子体反应形成有污染层；对所述污染层进行表面处理，在所述污染层内掺入掺杂离子以形成牺牲层；清洗所述半导体零部件，去除所述牺牲层，暴露出所述耐腐蚀涂层。本发明提供的半导体零部件的清洗方法，手段温和，处理效率高，可实现污染层的定量去除。

本文源自金融界

相关问答

半导体清洗工艺是用于清洗半导体器件和芯片表面的过程,旨在去除表面的杂质、有机和无机污染物,以确保器件的性能和可靠性。清洗工艺的原理主要包括以下几个方...

清洗电路板,一般用无水酒精、丙酮和硝基涂料!后两种有微毒,请注意通风及戴橡胶手套!小心!酒精遇到松香防腐层或焊剂残余,会产生难看的白痕、影响外...

半导体clean是指在制造每道工序后,表面会留下许多残留物或污染物,因此,清除这些残留物的清洁工艺(cleaning)。再半导体元件制造工艺具有弱阶段的制造工艺...

你好,清理手机半导体散热器通常需要拆开手机,这需要专业的技能和工具。因此,建议将手机送到专业的维修店或者售后服务中心进行清理。如果自己想清理,可以参考...

液态二氧化碳清洗已成为半导体表面清洗的一种新颖且有利的工艺。这种创新方法在效率、环境友好性和安全性方面具有独特的优势。半导体表面清洁在半...

据统计,2020年中国大陆地区泛半导体零部件清洗市场规模总计26亿元,其中面板9.8亿元、半导体16.2亿元,预计到2025年洗净市场增加到43.4亿元,年复合增长率10.8%...

半导体冰箱不制冷的原因可能有以下几种:1.芯片烧坏:半导体制冷冰箱是通过电子元器件实现制冷的,如果芯片损坏,将无法实现制冷,需要更换芯片。2.导线损坏...

半导体是目前工业中必不可少的原材料之一。它重要意义不言而喻而且它在很多行业都有着重要的应用,西面就给大家详细的介绍一下它的应用。光伏应用半导体...

半导体的生产过程中确实存在一定的污染。首先,半导体制造过程中会使用到大量的化学物质,如硫酸、盐酸、氟氯化碳、四氯化碳、三氯乙烷及其他有机卤化物等,这...

半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。半导体在消费电子、通信系统、医疗仪器等领域有广泛应用。如二极管就是采用半导体制作的器件。无论从...