先进的半导体晶圆清洗技术

一直以来，对于粒子的洗涤效果，以去除率（PRE:Particle Removal Efficiency）为指标进行讨论。通过使用由颗粒测量仪器测量的晶片上的颗粒数量、柱（清洁后）值和初始（清洁前）值来描述PRE。本指标对于讨论洗涤方法之间的差异是有效的，但是为了调查相同洗涤条件下的微粒子去除效果的粒径依赖性，需要在样品上下功夫。我们采用了一种方法，即使用微粒涂覆装置改变粒径，在同一晶片上只涂覆已知量的颗粒。 图1显示了2300 NPT-1器件示意图和在300mm晶圆上涂覆40、60、80、100、200nm的PSL（聚苯乙烯胶乳）颗粒，用SP2测量的结果。图2显示了使用SURF monitor的同一晶圆的PRE计算方法的概念图。考虑到SP2测量环境和洗涤效率，设定了颗粒直径和颗粒数量（密度）的条件。此外，虽然这次采用了PSL球，但是该涂覆装置具有可以引入其他颗粒（例如二氧化硅和氮化硅）的优点。

双流体清洗：

图1显示了PRE对40nm和200nm两个PSL粒子的氮流量依赖性。200nm PSL颗粒表现出高PRE而没有极端的流速依赖性。当氮的流速低时，40nm PSL颗粒表现出低PRE，但是当氮的流速高时，可以改善PRE。然而，通常，在双流体清洁的氮气高流速条件下，物理力变大，因此图案损坏的发生概率增加。

图1PRE的N2流量依赖性（40nm/200nm PSL）

单张超声波清洗：

为了将超声波清洗应用于下一代精细图案清洗，有必要定量地掌握施加超声波时形成的空化的物理强度，并研究空化本身是否可控。

为了解决从通常使用的器件图案的缺陷存在评估到施加超声波时产生的空化的功率分析的困难。此外，在使用声诺发光（当液体中的气泡被超声波压碎时发生的光发射）的空化存在评估中，由于原始三维信息被CCD相机等作为二维信息获取，因此不可能分离和分析空化的每个信号。此外，该技术不能直接监测晶片清洗处理期间器件图案形成区域附近的状态。

图2列举了Single及Twin的孔缺陷的数例。从该SEM照片可以看出，即使在单个孔缺陷的情况下，也存在可以完全看到下面的硅衬底的表面的孔和可以仅看到凹坑形状的中心的下面的表面的孔缺陷。在Twin缺陷中，存在两个孔缺陷在2μm框架内略微分开地形成的情况，以及两个孔作为一个孔缺陷连接的情况。这些孔缺陷被认为是由空化引起的损坏。如果不减少损坏，则认为不可能实现对其上形成有精细图案的晶片进行抑制图案缺陷的超声波清洁。

图2空化损伤的示例(a)Single，(b)Twin

为了降低空化功率，我们考虑了将超声波振动器的频率移动到更高的频率。采用高频振动可以降低空化功率，但同时也引起PRE的降低。此外，可以减少栅极损坏的发生，但不可能完全消除。因此，超声波清洗的主要问题是如何避免（远离）形成器件的晶片的最外表面产生空化。。图12显示的是空化损伤的发生模型。在该模型中，由空化对晶片造成的损坏由距晶片的空化产生距离决定。空化尺寸最初是由超声振动器的频率唯一确定的尺寸，并且空化的能量由频率确定。

因此，当在晶片正上方发生空化时，在基底晶片上引起强烈的损坏。相反，当在远离晶片太远的位置处发生空化时，基底晶片不会损坏，但同时不能去除颗粒。考虑到这种空化损伤发生模型，考虑到通过超声波清洗去除下一代器件的颗粒，首先要明确降低微粉化器件的空化功率。此外，认为需要用于在远离形成微制造装置的晶片表面的位置处产生空化的空化控制技术。

总结

本文中介绍的清洁过程中的所有问题都是由于器件小型化的进展而需要考虑的新问题。此外，该问题被认为是一个技术困难程度高的问题，使得仅对现有的清洁工艺配方进行局部优化工作不能克服该问题，以防止对新的器件结构和进一步小型化的器件尺寸的不便（过蚀刻、衬底挖掘等）。因此，为了建立最小尺寸为30 nm或更小的下一代器件的清洁过程，不仅需要传统的经验规则，而且需要引入新的有效参数来理解和控制物理现象的新清洁技术。

然而，有必要重新考虑原则上是否可以去除大于图案尺寸的颗粒，而不会导致30nm或更小的精细器件图案的缺陷（损坏）。为了实现这一目标，有必要促进对颗粒粘附形式（干法和湿法）的理解，同时建立对晶片（每种基膜）的颗粒粘附力测量技术，并确定是否存在图案无损伤清洁的解决方案。在这种情况下，在没有解决方案的情况下，即使探索先进的洗涤技术也是没有意义的。因此，除了寻找新的清洁技术外，清洁各种工艺（工艺和硬件）以防止颗粒粘附到晶片上，以及开发过滤工艺材料（抗蚀剂，涂膜，化学品等）中颗粒的技术似乎变得越来越重要。

了解更多相关知识加V：壹叁叁伍捌零陆肆叁叁叁

半导体湿法清洗法

本文介绍了一种用湿式均匀清洗半导体晶片的方法,所公开的本发明的特点是:具备半导体晶片和含有预定清洁液的清洁组、对齐上述半导体晶片的平坦区域，使其不与上述清洁组的入口相对、将上述对齐的半导体晶片浸入清洁组的步骤、旋转上述沉积的半导体晶片的凸缘区域，在规定的时间内清洗上述旋转的半导体晶片、将上述清洁的半导体晶片浸入上述清洁组之外的步骤。

涉及半导体晶片湿式清洗方法，特别是，半导体晶片用湿式均匀清洗方法。一般来说，半导体器件制造过程中，通过氧化和扩散过程、照相过程、蚀刻过程和薄膜沉积过程等，将半导体器件聚集到Weiper中的过程中，会伴随着粒子、灰尘和水分等不可选择的杂质。这种杂质是引起半导体器件物理缺陷及特性下降的原因，最终会使器件的收率下降。因此，为了使元件的收率保持在适当状态，正在单位工序前后进行清除不需要的杂质的清洗过程。

图1

图1是用于说明根据现有技术的半导体晶片清洗方法的图纸。参照图1，为了从晶片(10)的表面消除污染源，将晶片(10)的平坦区域对准预定方向，然后将晶片(10)浸泡在含有清洗液的清洗槽中,这时，晶片的平坦区域按照不与洗涤池的入口相对的方向排列。因此，晶片按A区域、B区域、C区域的顺序沉积在洗涤池中。在这里，清洗液由适当的溶剂或化学溶液组成，以消除目标污染源。在图1中，箭头指示晶片(10)沉积在洗涤液(20)上的方向。

其次，在规定的时间内保持晶片(10)的沉积状态，以便彻底消除晶片(10)表面的目标污染源。此时，为了有效地去除有机膜、离子性粒子和大约3000毫米左右的小粒子，还会使用超或甲加丹上的超声波。接下来，通过将晶片(10)浸泡清洗槽(20)转子后进行自旋干化(Spin Dry)，将留在晶片表面的清洗液干燥，完成清洗过程。

这样，在传统的半导体晶片清洗方法中，以晶片的平坦区域为标准，仅在一定方向上沉积在清洗液中，清洗晶片。在这种情况下，不需要的杂质会溶解，从而产生流动性粒子缺陷。

图2a和图2b是根据现有技术显示流动性粒子缺陷的图纸。如图2a和图b所示，在传统的清洗方法中，只有半导体晶片的特定区域(C)中才会出现清洗液的溶解速度差引起的杂质残留。更详细地说，与A区域相比，B和C区域在更短的时间内接触清洁液，因此A区域充分清洁，而B和C区域通过相对较短的清洁时间，将出现流动性口型自缺陷现象。

这种流动性粒子缺陷现象将成为直接影响器件电气特性劣化的主要因素，半导体器件电路模式的精细化将取得进展，随着其精度的增加，其对器件的影响力将进一步扩大。因此，本发明的目的在于为了解决上述问题，通过在晶片浸泡在清洗组中的情况下向预定方向旋转，缓解晶片各区域的溶解速度差，提供防止流动性颗粒缺陷现象的半导体晶片湿式清洗方法。

为了达到上述目的，根据本发明的半导体晶片清洗方法是，具备半导体晶片和含有预定清洗液的三个贞操的步骤；对齐上述半导体晶片的平坦区域，使其不与上述洗涤器的入口相对；将相位对齐的半导体晶片浸入洗涤池的步骤；上述沉积半导体晶片的襟翼旋转，使其不与洗涤器的入口相对；上述旋转半导体晶片在规定时间内清洗的步骤；以及具备将上述清洗的半导体晶片浸入上述清洗槽之外的步骤。

图2

以下，根据所附图纸，更详细地说明本发明可取的实施例。图3a和图3b是用于说明根据本发明的半导体晶片清洗方法的图纸。参考图3a，首先，在配备半导体晶片(100)和含有预定清洁液的洗涤液(200)后，为了从半导体晶片(10 0)的表面消除污染源，晶片(100)的平坦区域(Flat Zone)(102)此时，晶片100的平坦区域102与洗涤器200的入口不相对的方向对齐。因此，半导体晶片(100)与传统方法一样，按A、B、C区域的顺序沉积在清洗组(200)中。在图3a中，箭头表示半导体晶片100的沉积方向。

图3

另一方面，上述清洁液包含在半导体晶片(100)中形成的被清洁物，即氧化膜、聚合物、金属和有机物形式的薄膜，以及溶剂或化学溶液，以去除存在于半导体晶片(100)表面的颗粒形式的污染物。为此，上述清洁液最好含有H 2 SO 4、H 2 O 2、NH 4 OH、H 2 O、HCL、HF或溶剂。

参照图3b，为了防止上述流动性粒子缺陷现象，使用Rouller等预定的旋转手段，将半导体晶片(100)顺时针或逆时针旋转。此时，将半导体晶片(100)顺时针或逆时针旋转180°，以便半导体晶片(100)的平坦区域(102)与洗涤器(200)的入口相对。在图3b中，参考符号300指示半导体晶片100的旋转方向。

其次，旋转的半导体晶片(100a)在小定时期间保持沉积状态进行清洗。因此，通过对上述溶剂或化学溶液旋转的半导体晶片(100a)的表面作出反应，去除上述薄膜和颗粒形式的污染物等被清洗物。然后，清洗完成后，将那个清洗过的半导体晶片浸入清洗槽(200)之外。在图3b中，箭头指示半导体晶圆(100)脱离方向。在此，需要注意的是，本发明的工作实施例不仅适用于单张晶片，还适用于成批清洗复数晶片。

为了统一清洗复仇晶片的方法，可以使用盒式磁带。在这种情况下，将多个晶片安装在卡带上后，将多个晶片的平坦区域对准洗涤池的入口不面向的方向，将那些对齐的卡带浸入洗涤池中，进行上述一系列洗涤工。

虽然上述说明并阐明了本发明的具体实施例，但本发明由糖业者进行了多种变形，具有实施的可能性是不言而喻的。这些变形的实施例不应从本发明的技术思想或前景中单独理解，而应属于本发明所附专利申请范围内。如上所述，本发明通过在晶片浸泡在清洗组中的情况下向预定方向旋转，缓解晶片各区域的溶解速度差，防止流动性颗粒缺陷现象，从而实现均匀的晶片清洗，这不仅改善了元件的电气特性，还能产生增加元件收率的效果。

相关问答

半导体丙酮清洗原理?

半导体丙酮清洗主要是利用丙酮的化学性质和物理性质来去除半导体表面的污染物。丙酮可以溶解大部分有机物,具有良好的溶解性和挥发性,因此在半导体清洗过程中...

半导体蚀刻工艺流程详细讲解?

半导体蚀刻工艺流程是指,在制造半导体微电子器件的过程中,通过一系列蚀刻工艺步骤,将半导体材料表面的一些杂质和不需要的区域去除,形成所需的器件结构。下面...

半导体抛光片是啥?

半导体硅片包含抛光片、外延片和SOI硅片,抛光片可直接用于制作半导体器件,广泛应用于存储芯片与功率器件等,也可作为外延片、SOI硅片的衬底材料,应用占比70%...

QCM芯片上的非晶合金薄膜如何清洗?-盖德问答-化工人互助问...

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...

手机半导体散热器怎么清理?

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...

PABA清洗有哪几项有经验的都说说帮个忙在线的老师在线等!急...

[回答]水基清洗剂主要通过表面活性剂对焊接的渗透和剥离作用,促使焊剂或焊膏残留物从半导体器件表面脱落,溶解到溶剂或水中残留物,从而达到清洗的目的。半...

有什么机器可以方便的去除激光切割机平台上的，残渣?

激光清洗机人们的生活质量要求越来越高,环境保护意识越来越强,传统的清洗方法:机械清洗法、化学清洗法和超声波清洗法,越来越受到限制:要么机械清洗法无法...

rdl工艺流程?

RDL工艺流程包含以下几个步骤:镀铜、插针、覆盖层、铜盖层、剥蚀、打孔、覆盖层、表面处理。这个工艺流程主要应用于集成电路封装和3DIC的制造过程,具有高密...

PCBA清洗效果好不好?诸位童鞋有谁懂:PCBA上的三防漆怎么清洗?

[回答]告诉你个简单的办法,去汽车修理店或者润滑油商店买几瓶:化油器清洗剂回去一喷一抹就掉了。诺之泰作为一家清洗剂解决方案经验的经销商,专业提供工...

半导体材料经过超声波清洗后会影响自身电阻值吗?_作业帮

[最佳回答]又有一定影响,超声波后会在半导体表面形成一层薄薄的水层(如果你是用去离子水超声,如果是用酒精或者是丙酮的话也会有一层有机物的)这层水分子层不...