晶圓的濕法蝕刻法和清潔度

本文介紹了我們?nèi)A林科納在半導(dǎo)體制造過程中進行的濕法蝕刻過程和使用的藥液，在晶圓表面，為了形成LSI布線，現(xiàn)在幾乎所有的半導(dǎo)體器件都使用干蝕刻方式，這是因為干法蝕刻與濕法蝕刻相比，各向異性較好，對于形成細微的布線是有利的。

濕法蝕刻是對膜進行各向同性蝕刻，因此不利于形成精細的布線，能夠使用的布線有限，在最上層的Al系布線中使用的情況，這是因為與干法蝕刻相比，可以用廉價的裝置形成。另外，在形成接觸孔和通孔孔時，為了改善其后成膜時的覆蓋范圍，有的情況是首先用BHF藥液進行濕法蝕刻；另一方面，在現(xiàn)在的半導(dǎo)體器件制造工藝中，作為最多的使用目的，還是去除布線形成后不需要的膜。

下面介紹半導(dǎo)體制造過程中的重要組成部分：清洗和使用藥液，下列的表中。首先是粒子去除（清洗），通常使用的藥液是氨和過氧化氫水的混合液，混合比例、液溫、清洗時間等是各公司的專有技術(shù)，一般來說氨：過氧化氫：純水=1：1-10：20-100，溫度40-70℃,使用時間為30秒-4分鐘。

接下來是金屬去除（清洗），需要利用氧化溶解機制去除金屬成分，一般情況下，使用鹽酸和過氧化氫水的混合液（簡稱HPM）、硫酸和過氧化氫水的混合液（簡稱SPM）的情況較多，在60℃以上的高溫下使用，以提高氧化和溶解效率，另外從高性能和降低成本的觀點來看，具有僅次于氟的高氧化勢的臭氧水（臭氧濃度約10 ppm，25℃以下）也被廣泛采用。

下面就有機物去除（清洗）進行論述，除光刻膠外，作為附著在晶圓表面的有機物，幾乎沒有大的固體狀物質(zhì)，因此，粒子和金屬不純 通過用于清洗物體的APM和HPM（或SPM），有機物也被去除清洗。

最后，關(guān)于一般制造很多半導(dǎo)體器件的公司、研究機構(gòu)所采用的清潔配方，按照APM→純水護發(fā)素→HPM（或SPM）→純水護發(fā)素→干燥的順序進行清潔構(gòu)成，通過該配方，粒子、金屬·有機雜質(zhì)幾乎全部可以清洗。

下面介紹一下清洗裝置；清洗裝置分為總線式清洗裝置和單葉式清洗裝置兩類?？偩€式清洗設(shè)備的優(yōu)點，畢竟是與單葉式清洗設(shè)備相比，晶圓生產(chǎn)率更高，25片或50片晶片一次性投入浴缸內(nèi)清洗；另一方面，缺點是粒子性能與枚葉式相比較差的情況較多，也就是說，在總線式中，附著在晶圓表面的粒子在清洗槽內(nèi)暫時離開晶圓，該粒子存在于槽內(nèi)的藥液和純水中，之后，將晶圓移動到下一個清洗槽時，晶圓被提升到槽內(nèi)液的上部，此時，槽內(nèi)的粒子再次附著在晶圓表面的情況較多。

為了除去槽內(nèi)的粒子，使其通過過濾器進行液體循環(huán)，但是現(xiàn)在還不能完全用過濾器除去粒子，另外，其缺點是藥液·純水消耗量比單葉式裝置大，而葉片式清洗設(shè)備的優(yōu)點是粒子性能比總線式好，由于將通過過濾器預(yù)先除去液體中存在的粒子的藥液·純水施加到晶圓上，因此液體不會將過濾器直徑以上的粒子附著到晶圓表面。其優(yōu)點是藥液·純水消耗量比匯流式裝置??；通常，每片晶圓使用純水約為每分鐘1升，劣勢在于，與總線式清洗設(shè)備相比，晶圓生產(chǎn)率較小。因此，為了補充生產(chǎn)率，有時每個清洗裝置設(shè)置10個左右的處理室，

這樣，由于總線式清洗裝置和單葉式清洗裝置具有特點，制造半導(dǎo)體器件的各公司根據(jù)制造的半導(dǎo)體器件是哪種配線尺寸代（節(jié)點代）的產(chǎn)品，以及清洗目的和工藝，分別使用采用的器件類型

下面介紹晶圓表面的清潔度，清洗晶圓后，確認清洗性能的方法，首先，粒子當(dāng)然是目視無法看到的小粒子，因此通常使用被稱為激光式粒子檢查裝置的檢查儀器，將氬等激光器掃描到晶圓表面，當(dāng)存在粒子時，通過檢測與粒子尺寸相關(guān)的散射激光量，將晶圓表面上的粒子位置和尺寸顯示為晶圓圖，現(xiàn)在，作為市場上銷售的檢查裝置，可以檢測到的最小粒子尺寸約為30 納米左右。

接下來，對金屬成分的測量方法進行闡述，在20多年前，主要采用壽命測量方法，這種方法是利用預(yù)先測量壽命和金屬雜質(zhì)量的數(shù)據(jù)作為標(biāo)準(zhǔn)，通過測量晶圓壽命的值，類推金屬雜質(zhì)的附著量，最近，許多半導(dǎo)體制造公司正在采用測量實際附著金屬成分量的分析方法，而不是使用壽命時間方法，即ICP-MS（電感耦合等離子體質(zhì)譜儀）TXRF（全反射熒光X射線反射）。

最后是有機物測量，GC/MS方法被普遍使用，在尖端半導(dǎo)體器件制造中，來自潔凈室內(nèi)存在的裝置、構(gòu)件、藥液等構(gòu)成物質(zhì)的微量有機物氣體，在制造過程中引起反應(yīng)物的形成和異常生長，從而降低半導(dǎo)體器件的成品率。

對晶圓的濕法蝕刻法、清洗和清潔度進行了簡單的描述，在半導(dǎo)體器件制造中，從創(chuàng)建期到現(xiàn)在，與粒子等雜質(zhì)的斗爭在將來也不會改變，在與粒子的戰(zhàn)斗中最重要的工序是清洗，可以想象今后也會越來越受到重視，如果清潔技術(shù)不能日新月異地進步，那么總有一天，半導(dǎo)體器件會受到良率低下而無法制造的致命傷害。

審核編輯：湯梓紅