半导体IC清洗技术

制造技术IC电路制造过程中采用金属互连材料将各个独RCA清洗法依靠溶剂、酸、表面活性剂和水，立的器件连接起来，首先采用光刻、蚀刻的方法在在不破坏晶圆表面特征的情况下通过喷射、净化、绝缘层上制作接触窗口，再利用蒸发、溅射或化学氧化、蚀刻和溶解晶片表面污染物、有机物及金属汽相沉积(CVD)形成金属互连膜，如Al-Si,Cu离子污染。在每次使用化学品后都要在超纯水等，通过蚀刻产生互连线，然后对沉积介质层进行(UPW)中彻底清洗。以下是常用清洗液及作用。化学机械抛光(CMP)。这个过程对IC制程也是(1)Ammonium hydroxide/hydrogen perox-一个潜在的污染过程，在形成金属互连的同时，也ide/DI water mixture (APM;NH,OH/H0/H,0 at产生各种金属污染。必须采取相应的措施去除金属65~80℃).APM通常称为SC1清洗液，其配方为：污染物。NH,0H:H,0:H,0=1:1:5~1:2:7,以氧化和微蚀刻2.4原生氧化物及化学氧化物来底切和去除表面颗粒也可去除轻微有机污染物及部分金属化污染物，但硅氧化和蚀刻的同时会发硅原子非常容易在含氧气及水的环境下氧化形生表面粗糙。成氧化层，称为原生氧化层。硅晶圆经过SC-1和(2)Hydrochloric acid/hydrogen peroxide/DISC-2溶液清洗后，由于双氧水的强氧化力，在晶water mixture (HPM;HCI/H,0/H,O at 6580C).圆表面上会生成一层化学氧化层。为了确保闸极氧化层的品质，此表面氧化层必须在晶圆清洗过后加HPM通常称为SC-2清洗液，其配方为：HCI:HO2:H0=1:1:6一1：2：8，可溶解碱金属离子和铝、铁及以去除。另外，在IC制程中采用化学汽相沉积法镁之氢氧化物，另外盐酸中氯离子与残留金属离子(CVD)沉积的氮化硅、二氧化硅等氧化物也要在相应的清洗过程中有选择的去除。发生络合反应形成易溶于水溶液的络合物，可从硅的底层去除金属污染物。3清洗方法分类(3 Sulphuric acid(硫酸)/hydrogen per-oxide(过氧化氢)/DI water(去离子水)混合3.1湿法清洗物(SPWM:H,S0,/H,0,/H0at100^130C).SPM通湿法清洗采用液体化学溶剂和DI水氧化、蚀刻常称为SC3清洗液，硫酸与水的体积比是1：3，是和溶解晶片表面污染物、有机物及金属离子污染。典型用于去除有机污染物的清洗液。硫酸可以使有通常采用的湿法清洗有RCA清洗法、稀释化学法、机物脱水而碳化，而双氧水可将碳化产物氧化成一IMEC清洗法、单晶片清洗等。氧化碳或二氧化碳气体。3.1.1RCA清洗法(4)Hydrofluoric acid(氢氟酸)or diluted最初，人们使用的清洗方法没有可依据的标准hydrofluoric acid(稀释氢氟酸)(HF or DHF at和系统化。1965年，RCA(美国无线电公司)研20~25℃)蚀刻。其配方为：HF:H,0=1:2:10,主要发了用于硅晶圆清洗的RCA清洗法，并将其应用于用于从特殊区域去除氧化物、蚀刻硅二氧化物及硅RCA元件制作上。该清洗法成为以后多种前后道清氧化物，减少表面金属。稀释氢氟酸水溶液被用以洗工艺流程的基础，以后大多数工厂中使用的清洗去除原生氧化层及SC1和SC2溶液清洗后双氧水在工艺基本是基于最初的RCA清洗法。晶圆表面上氧化生成的一层化学氧化层，在去除氧典型的RCA清洗见表1。化层的同时，还在硅晶圆表面形成硅氢键，而呈现表1RCA通用清洗方法疏水性表面。颗粒（聚合物、有机物（粘附金属（蚀刻及原生氧化(5)Ultrapure water(UPW)通常叫作DI光致抗蚀剂污染物、光致抗化学机械物/化学水，UPW采用臭氧化的水稀释化学品以及化学清和蚀刻杂质)蚀剂及溶剂)抛光残渣)氧化物洗后晶片的冲洗液。APMSPMSPMDHFRCA清洗附加兆声能量后，可减少化学品及DIAPMHPMBHF水的消耗量，缩短晶片在清洗液中的浸蚀时间，减DHF轻湿法清洗的各向同性对积体电路特征的影响，增September 2003Semiconductor Technology vol.28 No.g 45