半導(dǎo)體制造去除氧化層的方法

我們已經(jīng)知道：硅材料很容易氧化。氧化反應(yīng)可以在空氣中進(jìn)行，或者是在有氧存在的加熱的化學(xué)品清洗池中進(jìn)行。通常在清洗池中生成的氧化物，盡管很薄，但其厚度足以阻擋晶圓表面在其他工藝過程中發(fā)生正常的反應(yīng)。這一層的氧化物可成為絕緣體，從而阻擋晶圓表面與金屬層之間良好的電接觸。

? ? ? 去除這些薄的氧化層是很多工藝的需要。有一層氧化物的硅表面具有吸濕性。沒有氧化物的表面具有厭水性。氫氟酸是去除氧化物的首選酸。在初始氧化之前，當(dāng)芯片表面只有硅時，將其放入盛有最強(qiáng)酸的氫氟酸的池中清洗。氫氟酸將氧化物去除，卻不刻蝕硅。

在以后的工藝中，當(dāng)晶圓表面覆蓋之前生成的氧化物時，用水和氫氟酸的混合溶液可將孔圖形中的薄氧化層去除。

如何處理硅片表面的化學(xué)物質(zhì)是一直以來清洗工藝所面臨的挑戰(zhàn)。一般地，柵氧化前的清洗用稀釋的氫氟酸溶液，并將其作為最后一步化學(xué)品的清洗，這叫做HF結(jié)尾。HF結(jié)尾的表面是厭水性的，同時對低量的金屬污染是鈍化的。然而，厭水性的表面不輕易被烘干，經(jīng)常殘留水印。另一個問題是增強(qiáng)了顆粒的附著，而且 還會使電鍍層脫離表面。

? ? ? 多年來，RCA的配方被證實(shí)是經(jīng)久不衰的，至今仍是大多數(shù)爐前清洗的基本清洗工藝。隨著工業(yè)清洗的需求，化學(xué)品的純度也在不斷地進(jìn)行改進(jìn)。根據(jù)不同的應(yīng)用，SC-1和SC-2前后順序也可顛倒。

在最初的清洗配方基礎(chǔ)上，曾有過多種改進(jìn)和變化。晶圓表面金屬離子的去除曾是一個問題。

室溫和氧化的化學(xué)物質(zhì)

理想的清洗工藝是應(yīng)用那些完全安全、易于并比較經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行處理的化學(xué)品，并且在室溫下進(jìn)行，這種工藝并不存在。然而，關(guān)于室溫下化學(xué)反應(yīng)的研究正在進(jìn)行。其中一種是將臭氧與另外兩種濃度的氫氟酸溶液在室溫下注入盛有超純凈水的清洗池。兆赫茲超聲波作為輔助以提高清洗的有效性。

噴灑清洗：標(biāo)準(zhǔn)的清洗技術(shù)是浸泡在濕法清洗臺或全自動機(jī)器的化學(xué)池中進(jìn)行的。當(dāng)濕法清洗液被應(yīng)用到0.35~0.50um的技術(shù)時代時，也相應(yīng)出現(xiàn)了一些顧慮?；瘜W(xué)品越來越多，浸泡在池中會導(dǎo)致污染物的在此沉積，而且芯片表面越來越小，越來越深的圖形阻礙了清洗的有效性。多樣的清洗方法于是開始結(jié)合。噴灑清洗具有幾個優(yōu)越性。化學(xué)品直接噴到晶圓表面而無須再池中保持大量的儲備，導(dǎo)致化學(xué)品的成本降低。

? ? ? 化學(xué)品用量的較少也使得處理和除去運(yùn)輸化學(xué)廢物的開銷降低。清洗效果也有所提高。噴灑的壓力有助于清洗晶圓表面帶有深孔的很小圖形。而且，再次污染的概率也會很小。噴灑的方法由于晶圓每次接觸的都是新鮮的化學(xué)品，使允許清洗后立即進(jìn)行清水沖淋，而無須移至另外的一個清水沖洗臺上進(jìn)行。

干法清洗：關(guān)于濕浸的方法已引起人們的興趣，以及開發(fā)蒸汽或氣相清洗的思考。這一工藝最終的夢想是完全的干法清洗和干法刻蝕。目前，干法刻蝕已經(jīng)很完善地建立起來了。

低溫清洗：高壓地二氧化碳或雪清洗是一種新興地技術(shù)。

水沖洗

每一步濕法清洗地后面都跟著一次去離子水地沖洗。清水沖洗具有從表面上去除化學(xué)清洗液和終止氧化物刻蝕反應(yīng)的雙重功效。沖洗可用幾種不同的方法來實(shí)現(xiàn)。未來的交點(diǎn)集聚再提高沖洗效果和減少水的用量上。國際半導(dǎo)體技術(shù)路線圖要求每平方英寸硅片的水用量由之前的30加侖減少到2加侖。

? ? ? 清洗的經(jīng)典工具有幾種：

溢流式或級聯(lián)式清洗器；

快速泄放式；

超聲波或兆頻超聲波輔助式；

噴灑式；

旋轉(zhuǎn)-沖洗甩干機(jī)；

烘干技術(shù)

有幾種經(jīng)典的烘干技術(shù)：

旋轉(zhuǎn)淋洗甩干機(jī)；

異丙醇蒸發(fā)蒸干法；

表面張力烘干法；

? ? ? 關(guān)于氧化層的去除方法，我們就講到這里。至此，我們關(guān)于污染控制的部分就介紹完畢了，相信大家已經(jīng)對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)工藝中的污染控制方法有了一個深入的了解。