_湿法清洗及湿法腐蚀工艺-王永刚
湿法刻蚀工艺技术
湿法刻蚀工艺技术湿法刻蚀是半导体制造工艺中常用的一种加工技术，用于制备微小器件和芯片表面的纹理。
湿法刻蚀工艺技术的基本原理是利用化学反应将半导体表面的材料溶解或腐蚀掉，以形成所需的纹理或结构。
湿法刻蚀的关键是控制刻蚀剂的组成、浓度和刻蚀时间等参数，以实现对半导体材料的精确刻蚀。
常用的刻蚀剂有酸、碱和氧化剂等。
其中，酸性刻蚀剂主要用于硅和多晶硅的刻蚀，碱性刻蚀剂主要用于氮化硅和金属的刻蚀，氧化剂则常用于二氧化硅的刻蚀。
湿法刻蚀工艺技术的步骤通常包括：清洗、预处理、刻蚀和中和等。
首先，需要将待刻蚀的材料进行清洗，以去除表面的杂质和污染物。
然后，进行预处理，包括表面活化和掺杂等步骤，以提高材料的表面质量和电学性能。
接下来，将材料浸泡在刻蚀液中，通过调节刻蚀液的组成和浓度，来控制刻蚀速率和形成的纹理结构。
在刻蚀过程中需要不断搅拌和加热刻蚀液，以保证刻蚀效果的均匀性和稳定性。
最后，对刻蚀后的样品进行中和处理，以去除刻蚀剩余物质的残留。
湿法刻蚀工艺技术在半导体制造中有广泛的应用。
它可以用于制备微细结构，如微孔、微沟槽和微凸起等，用于制备电路和芯片的掩模板。
同时，湿法刻蚀还可以用于改变半导体材料的光学性质和表面形貌，用于制备太阳能电池、光学器件和显示器件等。
湿法刻蚀工艺技术的优点是加工精度高、刻蚀速度快、成本较低，同时具有良好的选择性和均匀性。
然而，湿法刻蚀也存在一些缺点，如对环境的污染、刻蚀剂的废液处理问题等。
在实际应用中，需要注意安全操作，严格控制刻蚀参数，以保证刻蚀效果的稳定性和可靠性。
总的来说，湿法刻蚀工艺技术是半导体制造中常用的一种加工技术，可以实现对半导体材料的精确刻蚀。
它在微电子、光电子和新能源等领域具有重要的应用价值，对推动科技进步和经济发展起到重要作用。
集成电路湿法工艺及湿法设备制造技术探析
集成电路湿法工艺及湿法设备制造技术探析摘要：集成电路制造中，湿法工艺指需要用到化学药剂的工艺，工艺的合理应用对于集成电路的性能和质量影响巨大。
从集成电路的内涵出发，分析了集成电路湿法清洗、湿法去胶和湿法刻蚀工艺，针对湿法设备制造技术进行了探讨，并且以湿法刻蚀工艺为例，对其应用实践进行了阐述。
关键词：集成电路；湿法工艺；湿法设备；制造技术前言：集成电路的主要基材为硅材料，在集成电路制造过程中硅片表面会引入很多的杂质、污染物、颗粒产生，会严重影响集成电路的性能和使用寿命。
从提高集成电路质量的角度，需要对制造过程中的杂质、污染物、颗粒进行清理，湿法工艺在其中有着非常广泛的应用。
湿法工艺的有效应用，可以实现对材料表面杂质及金属离子的充分去除，从而提高集成电路性能和使用效率，保障集成电路整体的质量。
1 集成电路概述集成电路属于微型电子器件或者部件，主要是采用半导体工艺技术，将多个电子元件如晶体管、二极管、电阻和电容集成在一个硅衬底上，并通过硅片上的金属线路层作为各器件的电信号连接，封装后形成相应的微型结构。
集成电路的出现，进一步推动了电子元件的微型化、智能化和低功耗。
集成电路也被称为微芯片、微电路，具有体积小、使用寿命长、可靠性高，在电脑、手机、汽车等行业被广泛应用，通过集成许多不同元件并设计复杂的电子电路来实现不同的使用需求。
2 集成电路湿法工艺的分析2.1湿法清洗工艺对常用的湿法清洗工艺进行分析，主要分为两种，一是栅氧化前清洗。
栅氧是CMOS工艺的核心，其会直接影响CMOS器件的可靠性。
在栅氧处理前，需要借助栅氧清洗工艺进行预处理，将表面氧化层和杂质去除，保障硅表面的洁净和平整，之后通过炉管氧化，获取高质量氧化层。
湿法栅氧清洗中，化学物品会直接接触硅，其对于硅表面的损害性及硅表面的洁净度会决定产品的性能。
结合实际分析，无论工艺如何先进，都不可能完全去除杂质，因此，除了提高化学品的纯度，所有的工艺技术都是尽可能提高杂质去除能力。
湿法清洗及腐蚀工艺
湿法清洗及湿法腐蚀目录一：简介二：基本概念三：湿法清洗四：湿法腐蚀五：湿法去胶六：在线湿法设备及湿法腐蚀异常简介七．常见工艺要求和异常一：简介众所周知，湿法腐蚀和湿法清洗在很早以前就已在半导体生产上被广泛接受和使用，许多湿法工艺显示了其优越的性能。
伴随IC集成度的提高,硅片表面的洁净度对于获得IC器件高性能和高成品率至关重要, 硅片清洗也显得尤为重要.湿法腐蚀是一种半导体生产中实现图形转移的工艺,由于其高产出,低成本,高可靠性以及有很高的选择比仍被广泛应用.二 基本概念腐蚀是微电子生产中使用实现图形转移的一种工艺，其目标是精确的去除不被MASK 覆盖 的材料，如图1：图 1腐蚀工艺的基本概念 ：E T C H R A T E (E /R ) ------腐蚀速率：是指所定义的膜被去除的速率或去除率，通常用Um/MIN ，A/MIN 为单位来表示。
E /R U N IF O R M I T Y ------ 腐蚀速率均匀性,通常用三种不同方式来表示:U N I F O R M I T Y A C R O S S T H E W A F E RW A F E R T O W A F E RL O T T O L O T腐蚀速率均匀性计算U N I F O R M I T Y =（E R H I G H - E R L O W ）/（E R H I G H + E R L O W ）*100% S E L E C T I V I T Y -------选择比是指两种膜的腐蚀速率之比,其计算公式如下:S E L A /B = （E /R A ）/（E /R B ）选择比反映腐蚀过程中对另一种材料（光刻胶或衬底）的影响，在腐蚀工艺中必须特别注意SEL ，这是实现腐蚀工艺的首要条件。
G o o d s e l e c t i v i t y P o o r s e l e c t i v i t y (U n d e r c u t )I S O T R O P Y -------各向同性：腐蚀时在各个方向上具有相同的腐蚀速率；如湿法腐蚀就是各向同性腐蚀。
半导体湿法清洗工艺
半导体湿法清洗工艺引言：半导体湿法清洗工艺是半导体制造过程中的关键步骤之一。
在半导体制造过程中，清洗工艺的质量直接关系到半导体产品的性能和可靠性。
本文将从湿法清洗的原理、工艺流程以及常见的清洗溶液等方面进行介绍。
一、湿法清洗的原理湿法清洗是指利用化学反应或物理作用将半导体表面的杂质、氧化物和有机物等污染物去除的方法。
清洗的目的是为了提高半导体表面的洁净度，减少杂质对器件性能的影响。
在湿法清洗中，常用的化学反应有酸碱中和反应、氧化还原反应等。
物理作用包括溶解、扩散、吸附等。
二、湿法清洗的工艺流程湿法清洗工艺流程通常包括预清洗、主清洗和后清洗等步骤。
1. 预清洗：预清洗是将半导体器件浸泡在预清洗溶液中，去除大部分的杂质和有机物。
常用的预清洗溶液有去离子水、酸碱溶液等。
2. 主清洗：主清洗是采用一定的清洗溶液对半导体器件进行深度清洗。
常用的主清洗溶液有酸、碱、氧化剂等。
清洗时间和温度需要根据具体的清洗要求进行调整。
3. 后清洗：后清洗是将清洗后的半导体器件进行最后的处理，去除残留的清洗溶液和杂质。
常用的后清洗溶液有去离子水、纯净水等。
三、常见的清洗溶液在半导体湿法清洗工艺中，常见的清洗溶液有硝酸、盐酸、氢氟酸、过氧化氢等。
1. 硝酸：硝酸是一种强氧化剂，可以去除半导体表面的有机物和氧化物。
但是硝酸对一些金属有腐蚀作用，需要谨慎使用。
2. 盐酸：盐酸是一种常用的酸性清洗溶液，可以去除半导体表面的氧化物和杂质。
但是盐酸也对一些金属有腐蚀作用，使用时需要注意控制浓度和清洗时间。
3. 氢氟酸：氢氟酸是一种强酸，可以去除半导体表面的氧化物和硅酸盐等。
但是氢氟酸对人体有较大的危害，需要在严格的安全条件下使用。
4. 过氧化氢：过氧化氢是一种氧化性较强的清洗溶液，可以去除半导体表面的有机物和氧化物。
过氧化氢对一些金属有腐蚀作用，需谨慎使用。
结论：半导体湿法清洗工艺是半导体制造过程中不可或缺的一环。
通过湿法清洗可以有效去除半导体表面的杂质和氧化物，提高半导体产品的性能和可靠性。
第4讲 清洗与湿法腐蚀
硅湿法腐蚀-单晶硅特性
硅湿法腐蚀-单晶硅特性
硅湿法腐蚀-单晶硅特性
• (abc) is any plane perpendicular to the [abc] vector • [abc] in a cubic crystal is just a direction vector • (…)/[…] indicate a specific plane/direction • {…}/<…> indicate equivalent planes/direction Angles between directions can be determined by scalar product: the angle between [abc] and [xyz] is given by ax+by+cz = |(a,b,c)|×|(x,y,z)|×cos(theta)
标准清洗-去除有机物清洗技术
硫酸＋双氧水(Piranha) 在进行RCA清洗之前，若是硅片表面沾附有机物污染， 会造成疏水 性（ hydrophobic ）表面，使后续的 RCA 清洗步骤效率降低。有机 物污染可藉由H2SO4/H2O2 (硫酸/双氧水)按4:1比例的混合液加温至 120-130 ℃去除。硫酸可以造成有机物使脱水而碳化，而双氧水可 将碳化产物氧化成一氧化碳或二氧化碳气体。
标准清洗-污染来源
污染物主要来源于以下几个方面 硅片盒 硅片操作 工艺设备 空气 衣服 电荷积聚 分为以下五类 颗粒污染 金属杂质 有机物污染 原生氧化层 静电电荷
光刻胶或其它有机物 家具 金属腐蚀 溶剂和化学试剂 操作人员
标准清洗-污染来源
颗粒污染
在半导体制造中，可以接受的颗粒尺寸应该小于最小器件特征 尺寸的一半。对于64-k的DRAM器件，可以忍受0.25um直径的 颗粒，但对于 4-M的DRAM器件, 只能容许 0.05um直径的颗 粒污染。 典型颗粒的直径:
湿法刻蚀关键工艺
湿法刻蚀关键⼯艺 摘要：太阳能电池湿刻蚀⼯艺是⼀种常⽤的化学清洗⽅法。
⽂章简单介绍了湿法刻蚀⼯艺，然后公开了⼀种光伏太阳能电池⽚及其刻蚀⽅法，详细地分析了太阳能电池湿法刻蚀⼯艺。
根据本发明的光伏太阳能电池⽚及其刻蚀⽅法，可有效降低后续的污⽔处理难度。
湿法刻蚀是⼀种常⽤的化学清洗⽅法，主要⽬的是为了将掩膜图形正确复制到涂胶硅⽚上，进⽽达到保护硅⽚特殊区域的⽬的。
从半导体制造⾏业开始初期，硅⽚制造和湿法刻蚀就紧密联系到了⼀起。
当前湿法刻蚀主要⽤于残留物去除、漂去氧化硅、⼤尺⼨图形刻蚀等⽅⾯，具有设备简单、材料选择⽐⾼，对器件损伤⼩等优点。
1湿法刻蚀⼯艺简介 湿法刻蚀⼯艺主要是利⽤液体张⼒和滚轮使硅⽚在刻蚀液液⾯上漂浮，刻蚀掉刻蚀⾯硅⽚背⾯和四周的反应，能达到背⾯抛光和周边刻蚀的效果。
利⽤湿法刻蚀清洗电池背⾯，可提升电池短路电流和开路电压，进⽽提升电池使⽤效率。
并且波长在1000~1100nm范围内，背抛光太阳能电池背⾯反射率会⽐绒⾯太阳能电池⼤，更有助于长波的利⽤率。
2太阳能刻蚀步骤 当前光伏太阳能电池⽚进⾏刻蚀时，⼀般使⽤2种或3种酸混合后实现的，多种酸混合时，其⽐例难以调试，且在后续的污⽔处理过程中，由于酸的种类多，各种酸的沸点也不⼀致，从⽽增加了回收的⼯序和成本，并且混合酸中含有硫酸，在⽣产过程中会增加安全隐患[1]。
此外，使⽤现有设备中的混合酸对硅⽚背⾯进⾏刻蚀后反射率提升幅度并不⼤，不能有效提升电池⽚的转化效率。
本研究旨在提供⼀种光伏太阳能电池⽚及其刻蚀⽅法，以解决现有技术中⽤种酸的混合物对制作光伏太阳能电池⽚的基底进⾏刻蚀⽽导致的后续污⽔处理困难、安全性不够⾼以及所得到的基底的背⾯不够光滑的问题。
为了实现上述⽬的，根据本发明的⼀个⽅⾯，提供了⼀种光伏太阳能电池⽚的刻蚀⽅法，包括以下步骤：预处理步骤，对制作光伏太阳能电池⽚的基底进⾏预处理，去除基底的背⾯的磷硅玻璃层；刻蚀步骤，将经过预处理之后的基底放⼊刻蚀槽，利⽤碱性溶液对基底的背⾯进⾏刻蚀。
半导体制造-清洗工艺介绍
半导体制造-清洗工艺介绍引言半导体制造是一个复杂且精密的过程，其中清洗工艺是非常重要的一环。
清洗工艺旨在去除半导体表面的杂质、污染物和残留物，以保证半导体器件的性能和可靠性。
本文将介绍半导体制造中常见的清洗工艺，包括湿法清洗和干法清洗，并重点讨论其中的一些关键技术。
湿法清洗湿法清洗是半导体制造中常用的清洗方法之一。
通过使用溶剂和化学溶液来去除表面污染物。
下面介绍几种常见的湿法清洗方法：酸洗酸洗是一种常见的湿法清洗方法，主要用于去除金属表面的氧化物、铁锈和有机物。
酸洗的主要原理是利用酸性溶液对金属表面进行腐蚀，将污染物溶解掉。
常用的酸洗溶液包括盐酸、硝酸和磷酸等。
酸洗的注意事项包括控制酸洗液的浓度和温度，防止过度腐蚀和金属表面的受损。
碱洗碱洗是另一种常见的湿法清洗方法，主要用于去除表面的有机污染物和胶质物。
碱洗的原理是利用碱性溶液的腐蚀性，将污染物溶解掉。
一般常用的碱洗溶液包括氨水、氢氧化钠和氢氧化钙等。
碱洗的注意事项包括控制碱洗液的浓度和浸泡时间，以避免过度腐蚀和引起其它问题。
水洗水洗是清洗工艺中的基础步骤，主要用于去除酸洗或碱洗后残留的酸碱溶液和溶解的污染物。
清洗时使用去离子水或超纯水，以减少金属离子、离子和微粒对器件的损害。
水洗的重要性在于去除表面的离子和杂质，确保半导体器件的性能和可靠性。
干法清洗与湿法清洗相比，干法清洗更适用于对表面精度要求较高的情况。
干法清洗一般使用气体或等离子体来去除表面的污染物。
下面介绍几种常见的干法清洗方法：高压气体清洗高压气体清洗是一种通过高速喷射气体来清洗半导体表面的方法。
通过气体的冲击力和气体分子的热量，将表面颗粒和污染物去除。
常用的气体包括氧气、氮气和氩气等。
高压气体清洗的优点在于不会对表面造成机械损伤，并且能够清除微小的颗粒和残留物。
等离子体清洗等离子体清洗是一种通过等离子体来清洗表面的方法。
等离子体是一种激发状态下的气体，具有高能量和高活性，可以去除表面的污染物和杂质。
中科院苏州纳米所实习报告
一、实习目的了解专业理论知识，了解相关微纳加工技术，包括光刻、薄膜沉积、刻蚀、CMP及封装工艺将理论与工艺操作结合，熟悉超净间工作环境，了解元器件加工生产工序和生产设备，加强理论跟实践密切相结合，提升专业素质和专业技能。
二、实习单位及岗位介绍实习单位：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所纳米加工公共平台实习岗位：工艺实习员岗位介绍：纳米加工平台是集微米、纳米加工和检测手段于一体，具有先进的、有特色的多功能的加工平台。
在纳米加工平台的工艺实习员在优秀的老师的指导下完成样品微米、纳米加工和检测，按照要求并做好记录，完成必要的报告文献。
三、实习安排四、实习内容及过程7.4全班同学在老师的带领下一起乘车抵达苏州，办理入住并熟悉周围环境。
7.5入所教育及超净间参观一，苏纳所简介经老师介绍及相关资料的查询我了解到苏纳所的概况：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所（简称中科院苏州纳米所）由中国科学院与江苏省人民政府、苏州市人民政府和苏州工业园区共同出资创建，位于风景秀丽的苏州工业园区独墅湖科教创新区内。
根据中国科学院调整科技布局的规划，面向国际科技前沿、国家战略需求与未来产业发展，开展相关领域基础性、战略性、前瞻性研究。
建设公共技术平台，为我国现代制造业与高新技术产业发展不断提供新的知识与技术，发挥国家研究机构的骨干与引领作用。
当前主要的研究内容：信息领域，能源领域，环境领域，生命与医学领域。
老师同时也为我们介绍了苏纳所研究生招生，待遇，以及发展等情况。
二，纳米加工平台老师首先为我们介绍了微电子技术整体的发展：从1947年肖克利团队发明第一个锗晶体管到60年代后集成电路的出现及发展，一直到今天仍在蓬勃发展的超大规模集成电路，微电子技术在人类社会信息化的过程中起到了不可替代的巨大作用。
而在发展过程中它又衍生出许多的交叉学科，如微机电系统，生物芯片等，也都是具有广阔应用前景的技术。
纳米加工平台的定位及特色：国际先进水平，面向国内外开放的纳米科学研究和成果转化的公共技术平台。
微电子加工中的湿法蚀刻技术
微电子加工中的湿法蚀刻技术在微电子加工中，人们通常使用蚀刻技术来制造微电子元器件。
蚀刻技术是一种在表面覆盖涂层的基板或硅片上通过化学反应从上面腐蚀掉一部分薄膜的工艺。
蚀刻技术分为干法和湿法两种，而本文将重点介绍一种常见的湿法蚀刻技术。
一、湿法蚀刻技术简介湿法蚀刻技术是一种利用溶剂和氧化剂等化学液体溶解材料的方法，从而在光刻工艺后将表面覆盖的光刻胶或金属掩模起模后的所需槽口或者图形刻写到基板表面的过程。
在微电子加工中，湿法蚀刻技术被广泛应用于制作电路板，芯片和其他微电子器件。
二、湿法蚀刻技术的优势与干法蚀刻技术相比，湿法蚀刻技术具有许多优势。
首先，它可以实现亚微米级高分辨率，可以在非常小的表面区域内进行刻写。
其次，湿法蚀刻技术可以准确地控制腐蚀速度，从而实现所需的形状和尺寸，提高制造效率和良率。
第三，相对于干法蚀刻技术，湿法蚀刻技术更加适用于大规模生产，且可选择多种不同的湿法溶液以获得合适的蚀刻速率和剖面特征。
三、湿法蚀刻技术的步骤湿法蚀刻技术通常包含以下几个步骤：1.基板清洗 - 清洗基板以确保表面没有灰尘和污垢，从而保证成品质量。
2.光刻制备 - 将光刻胶或其他掩膜材料盖在基板上。
3.曝光 - 利用掩膜进行曝光处理，并通过曝光方式使掩膜达到所需形状。
4.腐蚀 - 放入湿法溶液进行腐蚀刻蚀。
5.去除光刻胶 - 溶解光刻胶以使后续步骤成为可能。
6.清洗 - 清洗基板以暴露所需形状。
四、湿法蚀刻技术的注意事项在使用湿法蚀刻技术时，有一些需要注意的事项。
例如，湿法蚀刻技术中需要频繁使用化学物质，特别需要注意对化学品的安全管理充分，需要在严格的实验室条件下进行操作。
此外，由于微小的误差可能会导致整个制造过程失败，湿法蚀刻技术需要高度精确的控制，需要使用高质量的设备和材料。
总之，湿法蚀刻技术是制造微电子器件中极其重要的工艺之一，其优点包括了高准确度、可大规模生产等，但需要注意安全管理及高度精确的控制等问题。
(整理)湿法清洗及腐蚀工艺
湿法清洗及湿法腐蚀目录一：简介二：基本概念三：湿法清洗四：湿法腐蚀五：湿法去胶六：在线湿法设备及湿法腐蚀异常简介七．常见工艺要求和异常一：简介众所周知，湿法腐蚀和湿法清洗在很早以前就已在半导体生产上被广泛接受和使用，许多湿法工艺显示了其优越的性能。
伴随IC集成度的提高,硅片表面的洁净度对于获得IC器件高性能和高成品率至关重要, 硅片清洗也显得尤为重要.湿法腐蚀是一种半导体生产中实现图形转移的工艺,由于其高产出,低成本,高可靠性以及有很高的选择比仍被广泛应用.二 基本概念腐蚀是微电子生产中使用实现图形转移的一种工艺，其目标是精确的去除不被MASK 覆盖 的材料，如图1：图 1腐蚀工艺的基本概念 ：E T C H R A T E (E /R ) ------腐蚀速率：是指所定义的膜被去除的速率或去除率，通常用Um/MIN ，A/MIN 为单位来表示。
E /R U N IF O R M I T Y ------ 腐蚀速率均匀性,通常用三种不同方式来表示:U N I F O R M I T Y A C R O S S T H E W A F E RW A F E R T O W A F E RL O T T O L O T腐蚀速率均匀性计算U N I F O R M I T Y =（E R H I G H - E R L O W ）/（E R H I G H + E R L O W ）*100%S E L E C T I V I T Y -------选择比是指两种膜的腐蚀速率之比,其计算公式如下:S E L A /B = （E /R A ）/（E /R B ）选择比反映腐蚀过程中对另一种材料（光刻胶或衬底）的影响，在腐蚀工艺中必须特别注意SEL ，这是实现腐蚀工艺的首要条件。
G o o d s e l e c t i v i t y P o o r s e l e c t i v i t y (U n d e r c u t )I S O T R O P Y -------各向同性：腐蚀时在各个方向上具有相同的腐蚀速率；如湿法腐蚀就是各向同性腐蚀。
湿法清洗腐蚀简介
3
第一节 湿法清洗
硅片表面沾污 • 沉积在硅片表面的粒子、金属、有机物、湿气
分子和自然氧化膜的一种或几种。 • 有机物遮盖部分硅片表面，使氧化层和与之相
关的沾污难以去除
去除表面的有机沾污
然后再去除颗粒、金属沾污
最后溶解氧化层
2015/12/13
4
第一节 湿法清洗
硅片表面沾污杂质的来源和分类
根据污染物的物化性质通常分为颗粒、有机物杂 质、金属污染物三类。
RCA湿法清洗机为国内从事半 导体设备制造多年的苏州华林 科纳半导体设备技术有限公司 制造，广泛应用于半导体行业 硅片清洗、玻璃片清洗、去胶 清洗等工艺。设备制作品质精 良，设备与工艺结合功能全面， 同时充分考虑操作人员操作安 全，具有全面的安全防护措施。
12/13/2015
18
第一节 湿法清洗
兆声清洗 • 超声波清洗，由于空洞现象，能去除 ≥ 0.4 μm
颗粒。 • 兆声清洗，由于0.8Mhz的加速度作用，能去除
≥ 0.2 μm 颗粒，即使液温下降到40℃也能得到 与80℃超声清洗去除颗粒的效果，而且又可避 免超声洗硅片产生损伤。
12/13/2015
耗，可使化学液的消耗量减少85%以上。另外，
附加兆声或超声能量后，可大大降低溶液的使
用温度和反应时间，提高溶液的使用寿命，大
幅度降低了生产成本，同时，低浓度化学液对
12/13/人2015 体健康和安全方面都是有好处的。
31
第一节 湿法清洗
湿法清洗常用设备简介
用于MEMS生产过程中4、6寸标准硅片RCA标准清洗、氧 化前清洗。具有25片整盒工艺能力。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
12/13/2015
湿法清洗及湿法腐蚀
腐蚀速率均匀性计算 UNIFORMITY=（ERHIGH - ERLOW）/（ERHIGH + ERLOW）*100%
SELECTIVITY-------选择比是指两种膜的腐蚀速率之比,其计算公式如下: SEL A/B= （E/R A）/（E/R B）
越大。
PROFILE -------剖面形貌：是指在腐蚀后的剖面图形的拓扑结构，它主要影响台阶 覆盖等，为获得满意得剖面形貌，须进行不同性质得处理（如进行等离子体处理 或进行各向同性和各向异性腐蚀的组合）。常见得剖面形貌如下图：
三、湿法清洗
伴随 IC 集成度的提高,硅片表面的洁净度对于获得 IC 器件高性能和高成品率 至关重要。那么对清洗目的与要求就更严格。清洗是为减少沾污,因沾污会影响 器件性能,导致可靠性问题,降低成品率，这就要求在每层的下一步工艺前或下一 层前须进行彻底的清洗。由于有许多可能情形的沾污从而使清洗显得很复杂，下 面就讲一下沾污的种类以及各种去除方法。
C: RESIDUE CLEAN
主要用于去除在腐蚀时产生的付产品的清洗,如 AL 腐蚀后用 ACT-CMI， EKC265 等进行清洗,在钝化后进行清洗等. 清洗前后的 SEM 图片对比如下：
F: SPECIALITY CLEAN
具有特殊功效的清洗：如 FRECKLE 药液用于去除残留的 SI-渣等.
二 基本概念
覆盖
腐蚀是微电子生产中使用实现图形转移的一种工艺，其目标是精确的去除不被 MASK 的材料，如图 1：
腐蚀工艺的基本概念 ：
图1
ETCH RATE (E/R) ------腐蚀速率：是指所定义的膜被去除的速率或去除率，通常 用 Um/MIN，A/MIN 为单位来表示。 E/R UNIFORMITY------ 腐蚀速率均匀性,通常用三种不同方式来表示:
腐蚀工艺教程
腐蚀工艺教程（湿法清洗部分）一、什么是半导体？半导体是介于导体和绝缘体之间的物质，它的电阻率在10-3~109范围内。
自然界中属于半导体的物质很多,用于制造半导体的材料主要是硅（Si）、锗（Ge）、砷化镓（GaAs)。
纯净的半导体电阻率很高,几乎不导电。
但在特定的条件下,如光照、掺杂等，它的电阻率可以降到几十欧姆甚至更低，并且随掺入的杂质不同呈不同的导电特性。
我们分别称之为P （空穴导电）型半导体和N（电子导电）型半导体.P型半导体和N型半导体相接触时，在接触面就形成了PN结。
PN结具有正向导通反向截止的特性，利用它可以制得常用的二极管。
在集成电路制造中，常用的衬底材料是硅单晶片，根据圆片加工过程中硅单晶切割的晶格方向的不同,可把它分为〈100>和〈111〉等晶向.在mos集成电路制造中，选用的是〈100>晶向的圆片。
二、什么是集成电路？不同导电类型的半导体组合在一起,可以做成二极管、三极管、电容、电阻,如果把这些元件做在同一块芯片上,完成一定的电路功能，就称之为集成电路。
集成电路可分为双极集成电路和MOS集成电路，MOS集成电路又可分为nMOS集成电路、pMOS集成电路和CMOS集成电路。
三、集成电路中的常用薄膜。
多晶硅常用在MOS器件中作为栅电极。
也可用于高电阻的电阻器，及局部电路的短连线二氧化硅集成电路中使用的二氧化硅膜可分为热二氧化硅和CVD淀积二氧化硅两类。
在MOS集成电路中，它有以下几种用途：作为对付掺杂剂注入或扩散进硅的掩膜，提供表面钝化，使器件一部分与一部分隔离，作为MOS器件的一个组成部分（如栅介质），作为金属步线之间的电绝缘。
氮化硅能阻挡钠离子的扩散，几乎不透潮气并具有很低的氧化速率。
用低压CVD（LPCVD）方法淀积的氮化硅膜,主要用作平面工艺的氧化掩膜；用等离子淀积（PECVD）的氮化硅膜,能在较低温度下生成，可作为钝化保护层。
Al-Si-Cu用在集成电路中作为金属互连线。
高功率垂直腔面发射激光器的湿法腐蚀工艺
Ｖ Ｓ Ｌ ｂ 片氧化 窗 口的形 貌 与腐蚀 速 率 的稳定 Ｃ Ｅ ：延 ｇ
性两 方 面人 手 ， 高功 率 Ｖ Ｓ Ｌ的湿法 腐蚀 工 艺 对 ＣＥ
进行 了实验研 究 。
工艺 制备 而成 ， 法 氧化 已经 成 为制 备 高 性 能 高 湿
功率 Ｖ Ｓ Ｌ的关 键技 术 。一 般 在 进 行 湿 法 氧 ＣＥ 化工 艺制备 高 功率 Ｖ Ｓ Ｌ器件 时 ， ＣＥ 首先 应 采用 腐 蚀工 艺在 高功 率 Ｖ Ｓ Ｌ外 延 片 的 Ｐ面腐 蚀 出环 ＣＥ 形氧 化 窗 口一 腐蚀 沟 槽 ， 曝 露 ｐ Ｄ Ｒ与 有 源 区 以 －Ｂ 之 间 的高 铝氧 化层 ， 而使 在 湿 法 氧 化工 艺 中 的 从 Ｈ： Ｏ水 蒸气 能够 充分 与氧 化层 中的 Ａ Ｇ Ａ ｌ ａ ｓ 发 生反应 ， 化后形 成 的氧化层 ， 实现 良好 的 电 氧 可 限制和折 射率 导 引 ， 现极 低 的 阈值 电 流 和较 高 实 的电光转 换 效 率 。这 里 氧 化 窗 口 的腐 蚀 深 度
近年来 ， 随着 湿 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 氧 化工 艺 在 垂 直 腔 面 发射
半 导体 激 光 器 （ Ｃ Ｅ 研 制 中 的应 用 ， 功 率 Ｖ Ｓ Ｌ） 高 Ｖ Ｓ Ｌ的性能 得到 极 大改 善 ， ＣＥ 其应 用 领 域 日益 广 泛 。 目前 ， 高功 率 Ｖ Ｓ Ｌ普 遍 采 用 湿 法 氧 化 ＣＥ
第３ ２卷
第 ６期
发 光 学 报
ＣＨ Ｉ ＮＥＳ Ｊ Ｅ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＬＵＭ Ｉ ＮＥＳ ＣＥＮＣＥ
Ｖｏ ． ２ Ｎｏ ６ Ｉ３ ．
２ １ 年 ６月 ０１
Ｊ ｎ ２０１ｌ ｕ．
．
文章 编 号 ：１０ －０ ２ ２ １ ） ６ ９ —５ ０７ ３ （０ ０ ￣５ ８０ ０ １
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湿法清洗及湿法腐蚀目录一：简介二：基本概念三：湿法清洗四：湿法腐蚀五：湿法去胶六：在线湿法设备及湿法腐蚀异常简介七．常见工艺要求和异常一：简介众所周知，湿法腐蚀和湿法清洗在很早以前就已在半导体生产上被广泛接受和使用，许多湿法工艺显示了其优越的性能。
伴随IC集成度的提高,硅片表面的洁净度对于获得IC器件高性能和高成品率至关重要, 硅片清洗也显得尤为重要.湿法腐蚀是一种半导体生产中实现图形转移的工艺,由于其高产出,低成本,高可靠性以及有很高的选择比仍被广泛应用.二基本概念腐蚀是微电子生产中使用实现图形转移的一种工艺，其目标是精确的去除不被ＭＡＳＫ覆盖 的材料，如图１： 图 １ 腐蚀工艺的基本概念 ： E T C H R A T E(E/R)------腐蚀速率：是指所定义的膜被去除的速率或去除率，通常用Um/MIN，A/MIN 为单位来表示。
E/R U N I F O R M I T Y------腐蚀速率均匀性,通常用三种不同方式来表示:U N I F O R M I T Y A C R O S S T H E W A F E RW A F E R T O W A F E RL O T T O L O T腐蚀速率均匀性计算U N I F O R M I T Y=（E R H I G H-E R L O W）/（E R H I G H+E R L O W）*100%S E L E C T I V I T Y-------选择比是指两种膜的腐蚀速率之比,其计算公式如下:S E L A/B=（E/R A）/（E/R B）选择比反映腐蚀过程中对另一种材料（光刻胶或衬底）的影响，在腐蚀工艺中必须特别注意SEL，这是实现腐蚀工艺的首要条件。
G o o d s e l e c t i v i t y P o o r s e l e c t i v i t y(U n d e r c u t)I S O T R O P Y-------各向同性：腐蚀时在各个方向上具有相同的腐蚀速率；如湿法腐蚀就是各向同性腐蚀。
具体如下图：A N I S O T R O P Y -------各向异性：腐蚀速率在纵向和横向上具有不同的腐蚀，一般纵向速率远大于横向速率；如干法腐蚀大多数是各向异性腐蚀。
具体如下图：A N I S O T R O P YC D （C D L O S S ）----条宽（条宽损失）：腐蚀对图形条宽的影响。
C D L O S S = P H O T O C D --F I N A L C DL O A D I N G E F F E C T ------ 负载效应：E/R 依赖于暴露的被腐蚀面积总量的一种现象，叫负载效应，一般在干法腐蚀工艺中较常用到。
这包括两个方面A ）E/R 取决于在腔体中的硅片数，在这种情况下，由于腐蚀性粒子的消耗，其总体E/R 会变慢。
B ）另一种是取决于单一硅片表面被腐蚀的面积。
但须注意被腐蚀的面积会随工艺的进程而有所变化。
O V E R E T C H ------ 过腐蚀：是指在正常腐蚀量的基础上增加的腐蚀量，一般用来保证腐蚀结果，但过量的过腐蚀也将造成异常（如CD 偏小，OXIDE LOSS 大等）。
CONTACT ANGLE-----接触角:是衡量表面张力的一种参数，表面张力越大，接触角越大。
剖面形貌：是指在腐蚀后的剖面图形的拓扑结构，它主要影响台阶覆盖等，为获得满意得剖面形貌，须进行不同性质得处理（如进行等离子体处理或进行各向同性和各向异性腐蚀的组合）。
常见得剖面形貌如下图： 三、湿法清洗伴随IC集成度的提高,硅片表面的洁净度对于获得IC器件高性能和高成品率至关重要。
那么对清洗目的与要求就更严格。
清洗是为减少沾污,因沾污会影响器件性能,导致可靠性问题,降低成品率，这就要求在每层的下一步工艺前或下一层前须进行彻底的清洗。
由于有许多可能情形的沾污从而使清洗显得很复杂，下面就讲一下沾污的种类以及各种去除方法。
沾污源及其检测 两类主要的沾污源为颗粒和膜，随器件尺寸的缩小，由颗粒所导致的缺陷数就增加，因此对清洗的要求就越来越高。
有时膜沾污会变成颗粒沾污。
1: 颗粒颗粒源主要包括: 硅晶尘埃,石英尘埃,灰尘,从净化间外带来的颗粒,工艺设备,净化服中的纤维丝,以及硅片表面掉下来的胶块,DI WATER中的细菌等，随特征尺寸的缩小，颗粒的大小会使缺陷上升，从而影响电路的成品率。
2: 薄膜型 硅片表面的另一种沾污源是膜沾污源，主要有油膜,药液残留,显影液,金属膜，有时膜可能会变成颗粒。
无论是化学清洗或湿法去胶工艺常被用来去除膜沾污同样也能去除颗粒，针对不同的沾污情况,采用分离的清洗程序各自去除,不仅是化学试剂的清洗还是颗粒清洗工艺,均是为获得一个洁净的硅片表面。
但提醒一下,如能去除沾污源是最有效的，虽然在当前工艺步能去除沾污，但必须保证在后续工艺中不被重新沾污.清洗的种类及其机理 1：擦片（包括超声擦片及高压喷淋和机械擦片相结合）超声擦片是让硅片浸没在带有超声或兆声的药液中，在超声的作用下药液中产生微小的泡，泡破裂产生冲击波，冲击硅片表面，使硅片表面的颗粒离去或松动，为防止脱离下来的颗粒再次沾污及重新沉积在硅片表面，脱落下来的颗粒必须被带走，常采用溢流和过滤的方法。
高压喷淋和机械毛刷擦片常用于抛光工艺后，及金属化，CVD外延等工艺前，毛刷擦片是利用一转旋的毛刷通过刷洗硅片表面(实际不于硅片直接接确),通过类似于溶剂的一种分离动作达到清洗的目的.2：溅射前自然氧化层的清洗(稀HF清洗) 当硅材料暴露在空气中时会产生SIO2膜,被称为自然氧化层,这些物质会对后续工艺产生严重的影响,如接确电阻,溅射时影响接口结合力,因此在溅射前须对自然氧化层进行清洗(一般用稀HF进行漂洗)。
一般其浓度为HF：H2O=1：10—1：100。
3:化学清洗(主要是RCA 清洗及SH清洗和HF LAST 清洗)A: RCA清洗(两步工艺 SC-1， SC-2)主要是对SI和SIO2在高温作业前的清洗，如氧化，扩散，外延或合金工序前。
SC-1 组分：DI WATER + H2O2（30%）+ NH4OH（29%）主要去除硅片表面的颗粒，有机物以及金属杂质SC-2 组分：DI WATER + H2O2（30%）+ HCL（37%）主要去除硅片表面的原子和离子杂质沾污，SC-2不腐蚀SI和SIO2，但重新沉积在硅片表面的颗粒无法用SC-2去除。
典型的组分及工艺条件如下表：Ratio(by Vol.) Constituents Temp Time Purpose of CleanSC-1 5:1:1—5:1:0.25 DIwater:30%H2O2:29%NH4OH 75℃5Min 去除硅片表面的颗粒，有机物以及金属杂质SC-2 6:1:1 DIwater:30%H2O2:37%HCL 80℃5-10Min 去除碱离子，硅片表面的金属原子和难溶金属氧化物等清洗步骤： 1：预清洗: 如有胶,则先去胶,然后用DI WATER进行冲洗;2:去除有机残留及某些金属: 使用SC-1大约75-80C 10-15MIN;3:去除第2步形成的氧化膜: 在稀HF中漂20-30SEC,直接进入4;4:去除残留的金属原子及离子: 使用 SC-2 75-80C,10-15MIN5:甩干片子,通热N2保存.在清洗中，化学试剂的纯度是非常重要的，同时由于H2O2很容易分解，所以如在腐蚀槽中进行清洗时须经常加入新的H2O2。
SC-1药液以很低的速率腐蚀SI，这会使硅片表面微毛从而更易去除颗粒。
当前，对SC-1药液的组分进行了优化，降低NH4OH的浓度，会使去除颗粒的效果提高。
B: Piranha Clean 是指H2SO4及H2O2的混和液(98%H2SO4:30%H2O2 ==10:14:1) ，已被半导体工业长时间广泛使用，在H2SO4中加入H2O2有去除再次沉积在硅片上的颗粒，实现更有效的清洗，它主要用于去胶,去除有机残留,以及METAL 前的各层清洗,一般清洗时间为3-5MIN.当使用腐蚀槽进行清洗时有几个重要的因素需要考虑：a)：在H2SO4中加入H2O2是一个很强的放热反应，加入H2O2会使槽温升至90℃左右。
b):槽子的清洗效率可以在硅片进入腐蚀槽时用肉眼观察到，由于H2SO4和有机物反应时在H2O2的强氧化作用下生成H2O和CO2，会在硅片表面出现雾，如效率好时在硅片进入槽子几秒内出现雾。
c):H2O2在高温下易分解生成H2O和O2，此分解影响H2SO4的浓度和降低槽子的去胶效率，因此定期的加入（补充）H2O2是十分必要的。
C: RESIDUE CLEAN主要用于去除在腐蚀时产生的付产品的清洗,如AL腐蚀后用ACT-CMI，EKC265等进行清洗,在钝化后进行清洗等. 清洗前后的SEM图片对比如下：F: SPECIALITY CLEAN具有特殊功效的清洗：如 FRECKLE 药液用于去除残留的SI-渣等.常用于清洗的药液:H2O2, Dilute HF , NH4OH , NH4F， H2SO4 , HCL ,Speciality Etchant EKC265，DMF ，ACT-CMI四、湿法腐蚀湿法腐蚀工艺由于其低成本,高产出,高可靠性以及其优良的选择比是其优点而仍被广泛接受和使用。
基本上是各向同性,因此他们腐蚀后的尺寸要比定义的尺寸小,须在版上加一定量的BIAS.因此主要适用于大尺寸条宽的器件生产.同时现有的湿法腐蚀设备正朝着以下方向发展：1）自动化，2）在微处理器控制下提高在腐蚀状态下的重复性，以帮助工艺工程师提供更良好的控制，阻止人为因素的影响。
3）点控制过滤控制，以减小腐蚀过程中缺陷的产生，4）自动喷淋设备的开发。
所有这些，都使湿法腐蚀有一个更美好的前景。
与此同时，湿法腐蚀尤其不利的一面。
其主要缺点有:A: 腐蚀液及DI WATER的成本比干法腐蚀用气体成本高;B: 在处理化学药液时给人带来安全问题; C: 光刻胶的黏附性问题D: 有气体产生以及不彻底的腐蚀及均匀性差等问题E: 排风问题湿法腐蚀机理 湿法腐蚀的产生一般可分为3步:1: 反应物(指化学药剂)扩散到反应表面2: 实际反应(化学反应)3:反应生成物通过扩散脱离反应表面在实际应用中，湿法腐蚀通常用来在SI衬底或簿膜上生成一定的图形，光刻版是典型的被用于覆盖所期望的表面区域防止被腐蚀液腐蚀掉，而光刻版在腐蚀后常被去掉，因此在线择湿法腐蚀工艺时，必须线择腐蚀液，合适的形成版的材料（光刻胶）必须具有良好的抗腐蚀能力，良好的完整覆盖特性，光刻胶常被用来作为版层材料，但有时边缘的黏附性差，常采用HMDS 以增强其黏附性。