集成电路湿法工艺的目的
半导体集成电路制程主要以20世纪50年代以后发明的四项基础工艺(离子注入、扩散、外延生长及光刻)为基础逐渐发展起来,由于集成电路内各元件及连线相当微细,因此制造过程中,如果遭到尘粒、金属的污染,很容易造成晶片内电路功能的损坏,形成短路或断路等,导致集成电路的失效以及影响几何特征的形成。湿法工艺作用是在不破坏晶圆表面特性及电特性的前提下,有效地使用化学药液清除残留在晶圆上之微尘、金属离子、自然氧化层及有机物之杂质。
批处理清洗设备 单晶圆清洗设备
集成电路工艺过程
IC芯片主要工艺过程
湿法设备的应用
湿法设备在8寸IC芯片制造过程中的应用
集成电路湿法工艺
IC芯片清洗工艺分类
1. 前段灰化后清洗 35%
-硫酸过氧化混合液清洗(SPM Clean)
2. 热氧化前预清洗 30%
-标准清洗工艺(RCA Clean)
3. 后段等离子刻蚀后清洗 20%
-有机物湿法剥离(EKC Clean)
4. 其他清洗(CMP后和特殊清洗) 15%
-表面清洗(SC1 Clean)
相关的化学药液
化学品符号 名称
DIW 去离子水
H2SO4 硫酸
H2O2 双氧水
HF 氢氟酸
NH4OH 氨水
HCL 盐酸
IPA 异丙醇
O3 臭氧
HNO3 硝酸
H3PO4 磷酸
CH3COOH 醋酸
BOE 氧化刻蚀缓冲剂
污染杂质物分类
1. 微小颗粒
-颗粒主要是一些聚合物、光致抗蚀剂和蚀刻杂质等。通常颗粒粘附在硅表面,影响下一工序图形的形成及电特性。
2. 有机物
-有机物杂质在IC制程中以多种形式存在,如人的皮肤油脂、净化室空气、机械油、光致抗蚀剂等。
3. 金属污染
-在IC制程中形成金属线互连的同时,也产生各种金属污染。必须采取相应的措施去除金属污染物。
4. 自然氧化层
-硅原子非常容易在含氧气及水的环境下氧化形成氧化层,称为自然氧化层。
湿法批处理设备
湿法批处理设备大体架构
十槽全自动6~8寸RCA批处理清洗设备
扩散前预清洗-RCA清洗工艺
RCA清洗法主要是用于前段制程的清洗方法,这种清洗工艺可以有效地解决晶圆片表面的颗粒、金属沾污、有机物沾污、自然氧化膜、微粗糙度等会严重影响器件的品质的问题。
1965年, RCA(美国无线电公司)研发了用于硅晶圆清洗的RCA清洗法,并将其应用于 RCA公司的电子元件制作上。以后大多数半导体工厂中使用的清洗工艺基本是基于最初的RCA清洗法。
RCA清洗技术:所用清洗装置大多是多槽批处理式清洗系统
改良RCA清洗工序:
DHF(100:1,23C) → OFR → SC-1(NH4OH:H2O2:H2O,30C) → QDR → SC-2(HCL:H2O2:H2O,30C) → QDR → FR (测水阻)→ Dryer
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