微电子工艺原理-第5讲清洗工艺2-精选文档
微电子工艺原理-第5讲清洗工艺2
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金属杂质沉淀到硅表面的机理
通过金属离子和硅表面终端的氢原子之间的电荷 交换，和硅结合。（难以去除）
氧化时发生：硅在氧化时，杂质会进入
去除方法：使金属原子氧化变成可溶性离子
氧化
M
Mz+ + z e-
还原
去除溶液：H2O2：强氧化剂
第五讲之 Si片的清洗工艺
1、清洗的概念及超净室环境介绍 2、污染的类别及清除过程
2019-08-24
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引言
三道防线: 净化环境（clean room） 硅片清洗（wafer cleaning） 吸杂（gettering）
2019-08-24
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引言
1、净化环境
芯片代加工工厂的环境通过以下措施进行:
(1:1:6) (SC－2)
室温
洗清
80C,10min 金属离子
6 D.I. H2O
室温
洗清
7 HF+H2O (1:50) 8 D.I. H2O
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室温 室温
氧化层 洗清 干燥
2019-08-24
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其它先进湿法清洗工艺
(1) H2O + O3 (<1 ppb) 去除有机物
(2) NH4OH +H2O2 +H2O (0.05:1:5) 去除颗粒、有机物和金属
降低微粗糙度的方法： •减少NH4OH的份额 •降低清洗温度 •减少清洗时间
Ra(nm)
降低沟道内载流子的迁移 率，对热氧化生长的栅氧 化物的质量、击穿电压都 有破坏性的影响。
半导体第五讲硅片清洗(4课时)——芯片制造流程课件PPT
70～80C, 10min
碱性（pH值>7）
✓可以氧化有机膜
✓和金属形成络合物
✓缓慢溶解原始氧化层，并再氧化——可以去除颗粒
✓NH4OH对硅有腐蚀作用
RCA clean is
OH－
OH－
OH－
OH－ OH－
OH－
“standard process” used to remove organics,
heavy metals and
=0.02 ppb !!
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颗粒粘附
所有可以落在硅片表面的都称作颗粒。
颗粒来源：
✓空气 ✓人体 ✓设备 ✓化学品
超级净化空气
风淋吹扫、防护服、面罩、 手套等，机器手/人
超纯化学品 去离子水
特殊设计及材料 定期清洗
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各种可能落在芯片表面的颗粒
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❖粒子附着的机理：静电力，范德华力，化学键等 ❖去除的机理有四种：
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自然氧化层（Native Oxide）
➢ 在空气、水中迅速生长 ➢ 带来的问题：
✓ 接触电阻增大 ✓ 难实现选择性的CVD或外延 ✓ 成为金属杂质源 ✓ 难以生长金属硅化物
➢ 清洗工艺：HF＋H2O（ca. 1: 50）
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2、硅片清洗
有机物/光刻 胶的两种清 除方法：
SPM：sulfuric/peroxide mixture H2SO4(98％):H2O2(30％)=2:1~4:1 把光刻胶分解为CO2＋H2O （适合于几乎所有有机物）
alkali ions.
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SC-2: HCl(73%):H2O2(30%):DIH2O=1:1:6~1:2:8 70～80C, 10min 酸性（pH值<7）
半导体制造-清洗工艺介绍
半导体制造-清洗工艺介绍1. 引言清洗工艺在半导体制造过程中起着至关重要的作用。
半导体器件的制造需要在纳米级别上进行，因此在每一个制造步骤中都必须确保表面的洁净度。
清洗工艺能够去除表面的有机物、无机杂质、氧化膜等，确保半导体器件的品质和可靠性。
本文将介绍半导体制造中常用的清洗工艺和其工艺流程。
2. 清洗工艺分类根据清洗的目的和材料特征，清洗工艺可以分为物理清洗和化学清洗两种类型。
2.1 物理清洗物理清洗主要依靠力学作用去除表面的污染物。
常见的物理清洗技术包括超声波清洗和气流喷吹清洗。
超声波清洗通过高频声波振动产生的微小气泡爆裂来清洁表面。
其原理是声波在介质中传播时会产生较大的压力差，导致液体分子产生振动和剪切力，从而去除污染物。
气流喷吹清洗则是利用高速气流产生的冲击力来破碎并吹走污染物。
这种清洗技术适用于一些对液体敏感的材料，可以避免因液体残留而引起的问题。
2.2 化学清洗化学清洗通过使用化学品与污染物之间的化学反应来去除污染物。
常见的化学清洗技术包括酸洗、碱洗和溶剂洗。
酸洗是通过将酸性溶液与表面进行接触，以去除金属氧化物和有机物。
常用的酸洗液包括硫酸、盐酸和氢氟酸等。
碱洗则是通过将碱性溶液与表面进行接触，以去除有机物和酸性残留物。
常用的碱洗液包括氨水和氢氧化钠等。
溶剂洗则是利用有机溶剂对表面进行溶解和清洗。
常用的溶剂包括丙酮、甲醇和醚类溶剂等。
3. 清洗工艺流程清洗工艺流程根据具体的制造需求和清洗目的而定，一般可以包括以下几个步骤：3.1 表面准备在开始清洗之前，需要对待清洗表面进行准备工作。
包括去除灰尘、涂层或化学物质等，以确保清洗的有效性。
3.2 预清洗预清洗是清洗工艺的第一步，旨在去除表面的大颗粒污染物以及附着在表面的杂质。
3.3 主清洗主清洗是清洗工艺的核心步骤，主要是通过物理或化学手段去除表面的难以清除的污染物。
可以根据需要选择合适的物理或化学清洗技术。
3.4 冲洗冲洗是为了去除清洗液中的残留物，防止其对后续工艺步骤产生影响。
清洗工艺概述
1、多晶材料本身各类缺陷较单晶材料多，少数载流子寿命短；
2、多晶硅材料表面绒面的陷光效果较单晶材料差。 少数载流子寿命是由于材料本身的特性决定的，当材料选定后就很难改变，所以，要 缩小多晶硅太阳电池与单晶硅太阳电池之间效率上的差距，提高多晶硅材料表面的陷 光效果是最有希望的办法，也就是采用绒面技术。 目前，已经出现的多晶硅绒面技术主要有： 1、机械刻槽：对硅片的厚度要求很高，会增加材料成本； 2、等离子蚀刻：陷光效果最好，但是对设备及加工系统要求较高； 3、酸腐蚀：成本最低，绒面的陷光效果在不断改善，已大量应用在多晶硅电池生产过 程中，该技术国内最早申请专利是无锡尚德季敬佳博士、施正荣博士于2006年3月份 申请的。
1、Si + 4HNO3 = SiO2 + 4NO2 + 2H2O
2、SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O 3、SiF4 + HF= H2SiF6 1.1、NO2 + H2O = HNO3 + HNO2
1.2、Si + HNO2 = SiO2 + NO +H2O
1.3、HNO3 + NO + H2O = HNO2 这种腐蚀方法是对多晶硅进行各向同性腐蚀与晶粒的晶向无关,因此可以在多 晶硅表面形成均匀的多晶硅绒面。
喷淋
刻蚀槽 冲洗1 碱洗
H2O
HF/HNO3/H2SO4 H2O KOH
喷淋水膜
去除非扩散面PN结 漂洗 中和残留酸
冲洗2
酸洗 冲洗3 风刀 下料
H2O
HF H2O 空气 无
漂洗
去除扩散面磷硅玻璃层 漂洗 热风吹干 下片
RENA工艺控制规范（参考）
蚀刻槽 碱洗槽
《集成电路工艺原理》实验一 清洗
实验一清洗一、概述随着硅片关键尺寸的持续缩小，对晶圆表面质量的要求也越来越高；表面的颗粒、金属沾污、有机物和自然氧化层、微粗糙度等都将会严重影响器件的成品率和进入下一步工艺的品质。
在制造过程中，几乎每道工序都涉及到清洗；集成度越高，制造工序越多，所需的清洗工序也越多。
贯穿整个ULSI制造工艺，单个硅晶圆需要清洗上百次，晶圆表面的清洗就成为了半导体生产中至关重要的环节。
清洗领域目前占统治地位的硅片表面清洗方法是湿法工艺，工业标准湿法清洗工艺是RCA清洗工艺，由SC-1和SC-2化学溶液组成。
第一步，标准清洗-1（SC-1）应用水，过氧化氢和氨水的混合溶液的组成，从5:1:1到7:2:1变化，加热温度在75~85℃之间。
SC-1去除有机残余物，并同时建立一种从晶片表面吸附金属的条件。
在工艺过程中，一层氧化膜不断形成又分解。
第二步，标准清洗-2（SC-2）应用水，过氧化氢和盐酸，按照6:1:1到8:2:1的比例混合的溶液，其工作温度为75~85℃之间。
SC-2去除碱金属离子，氢氧根及复杂的残余金属。
它会在晶片表面留下一层保护性的氧化物。
在结合RCA溶液清洗产生了新的湿法工艺，兆声波清洗是其中之一。
兆声清洗采用接近MHz的超声能量，利用气穴现象和声流，在更低的温度下（30℃）实现了更有效的颗粒去除。
兆声清洗可以清除亚微米的污染且不会出现超声清洗诱生的蚀损斑。
随着新材料如高K介质和金属栅电极的引入，以及关键尺寸的紧缩，需要多重选择性刻蚀的化学溶液，在大批量生产的湿法制程中需要对高稀释的多组分清洗化学剂进行实时监控，精确、快速地分析各组分成分和浓度以达到更好的成品率控制。
其中光谱法和电阻分析法多用于单组分解决方案，而滴定法具有高精度和稳定性，但对于实时监控却显得过于缓慢；现在采用了一种近红外光谱法（NIR）进行分析，这种超低噪音的NIR分析法可以探测高稀释溶液光谱变化，采用的多通道技术可吸收多个组分光谱，并解析多个方程式以得到准确的结果，分析仪可同时监控组分浓度和工艺参数。
微电子器件制造中晶片清洗技术研究
微电子器件制造中晶片清洗技术研究一、绪论自微电子器件问世以来，其已经成为现代信息科技、通讯、电子等领域最重要的组成部分。
而在微电子器件的制造中，晶片清洗技术也占据着至关重要的地位。
晶片清洗技术主要是对微电子器件加工过程中产生残留的污染物进行清除，以保证器件质量的稳定性和可靠性。
本文将围绕微电子器件制造中的晶片清洗技术展开深入探讨。
二、微电子器件制造中的晶片清洗技术1. 晶片清洗的原理晶片清洗是通过在纯水或其他含有清洗剂的浸泡液中对晶片进行清洗，使其表面的有害化学物质或杂质得以去除。
由于微电子器件晶片上的金属导线、绝缘层和结构尺寸都非常微小，故晶片清洗的要求也比较高。
在晶片清洗过程中，要保证清洗剂的品质和浓度，否则会对晶片产生细微的影响或短路等损坏。
此外，由于晶片上的零部件非常微小，清洗过程中的时间和温度控制也非常关键。
2. 晶片清洗的方法在微电子器件制造中，有许多清洗晶片的方法，例如机械清洗、超声波清洗、等离子体清洗、气体清洗和化学清洗等。
其中，化学清洗是目前最多被采用的一种方法。
化学清洗主要是采用化学溶解和化学反应的原理，通过浸泡或喷涂等方式，使有害化学物质得以清洗掉。
本方法具有高效、均匀、可重复性好等优点。
3. 晶片清洗后处理的方法晶片清洗后需要对其进行后处理，目的是去除残余的清洗剂和水分以及提高晶片表面的平整度和增强其吸附性。
后处理一般采用干燥、氧化和铝化等方法。
干燥是指将清洗后的晶片晾干或加热干燥，同时通过紫外线消毒和紫外线正离子发生器去除污染物。
氧化和铝化是一种添加氧化剂和铝剂的化学方法，可以使晶片表面变得更加平整，增强吸附性和附着力。
三、晶片清洗技术的发展趋势晶片清洗技术目前已经非常成熟，但随着微型芯片制造工艺的不断提升，对晶片清洗技术也提出了更高的要求。
未来的晶片清洗技术方向主要有三个：一是增强对微小污染物的清除能力；二是提高清洗过程对晶片的保护性能；三是快速清洗技术的发展。
在面对越来越严谨的环境要求下，晶片清洗技术的规范化和标准化将成为未来晶片清洗技术发展的重要趋势。
微电子行业新型湿法清洗工艺分析
少对环境的污染 二 ^O;清洗工艺的改进 随着硅晶体用量的过人们的科研创新^O;清洗工艺获 得一定的改进清洗效果更加明显
^O;清洗工艺对硅片表面附着的颗粒和锌金属污染物的 处理效果明显但是对铜和铁金属污染物的清洗效果非常不理 想 人们就改进了 ^O;清洗工艺研制了 O<=溶液即按照一 定的比例制成硝酸氢氟酸和过氧化氢的混合溶液对硅化合 物产生强腐蚀作用无论硅晶体表面呈现亲水性还是疏水性 都可以有效清除表面的各种污染物包括铜金属和铁金属污染 物 然后再将 @A"( 和浓度较低的 @N溶液混合起来清除铜 铁等金属污染物的残留物
关键词微电子行业新型湿法清洗工艺应用
44随着信息技术的深入发展和广泛应用微电子工业迎来了 快速发展的契机对电路集成程度的要求也越来越高 硅片表 面的清洁程度严重影响着集成电路元器件的性能对器件成品 率的高低也有着至关重要的影响 因此在电子器件制作的每 一步工艺开始前都需要采用清洗工艺去除硅片表面附着的各 种污染物或者杂质保证器件的性能可靠提高器件生产的成 品率
一污染物的类别 硅片表面化学键悬空会形成自由力场在这个自由力场的 作用下集成电路制作流程中产生的污染物会吸附在硅片表面 或者硅片的氧化膜中对电子元器件的生产产生不利的影响 一 分子型污染物 分子型污染物主要是一些有机杂质 首先由于抛光工艺 的需要硅片在制造过程中会受到石蜡油污等物质的污染也 可能会因操作工手指的碰触或者容器中未清洗干净的有机杂 质而受到侵害 其次生产过程中残留的有机溶液或者光阻剩
三 湿法清洗需要注意的事项 用湿法清洗工艺清除硅晶体表面污染物的时候需要根据 材质的不同采取不同的腐蚀溶液如果操作不当也许会对硅 晶体上其他的膜层产生影响不利于电子器件性能的稳定 另 外采取湿法清洗工艺清洗污染物的时候要注意污染物的类 型然后再选择浸润的时间 如果污染物杂质是氧化物则需 要较长时间的浸润过程而对其他污染物类型清洗的时候可 以先做片子然后根据结果再确定具体的浸润时间 除此之外还可 以 采 用 单 片 清 洗 法 该 种 方 式 依 然 是 现 阶 段下半导体厂家最为常用的一种清洗设备但是此类设备沾污 去除率不甚理想究其根本原因是由于在清洗过程中采用的 是纯净水与高纯化学试剂但是沾污依然会停留在清洗液之 中容易造成二次污染 基于此研究人员成功研发出了 @N* "( 旋转式清洗法该种清洗方式可以去除表面的金属沾污颗 粒等等应用前景非常好 三结语 如何实现微 电 子 业 的 节 能 并 降 低 排 放 以 及 实 现 效 率 提 高制造成本降低对环境保护和国民经济可持续发展有着极 其重要的作用和意义 综上所述微电子工业的发展对半导体 和集成电路的性能提出了更高的要求新型湿法清洗工艺可以 有效去除包括铜铁等重金属污染物在内的各种污染物保证 电子器件的质量和性能的稳定性有着传统清洗工艺所无法取 代的优势在微电子工业中应用非常普遍 参考文献 $ 张瑾杜海文&宽禁带半导体材料清洗技术研究 5 &电 子工艺技术 )%%0%3 & ) 韩恩山王焕志常亮胡建修&微电子工业中清洗工艺 的研究进展 5 &微电子学)%%0%) & ( 盛金龙&#O制造中清洗技术发展的分析 5 &半导体技 术)%%0%( & 3 童志义&向 06-7工艺提升中的半导体清洗技术 5 & 电子工业专用设备)%%6%1 &
IC在制造过程中的清洗流程(PPT文档)
FSI
RCA工艺 ——— 工作机台介绍 Conventional Wet Bench
RCA工艺 ——— 工作机台介绍
Conventional Wet Bench
设备组成： 中央控制系统及晶圆输入端 串联式化学酸槽、碱槽及洗涤槽 检测系统，包括流量监测，温度检测，酸槽化
学浓度校准 旋转、干燥设备
STEP3 DHF
HF (0.5% - 2%) (30 sec)
STEP6 Rinse DI water (18MΩ.cm)
STEP5 SC1
(1:1:5) NH4OH + H2O2
+H2O (70C0 10min)
STEP4 Rinse DI water (18MΩ.cm)
STEP7 SC2
(1:1:5) HCL + H2O2
定时
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
温度设定
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
酸槽盖板打开
酸槽盖板放置
化学石英槽
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
晶圆处理
晶圆、晶舟
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
晶圆转移
清洗开始
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
时间设定
化学清洗完成
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
晶舟放入冲洗槽
取出架托
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
关闭清洗槽盖板
开始清洗
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
旋转脱水
晶舟移入
旋转脱水
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
脱水结束
微电子清洗工艺
深能级金属离子的吸杂：
高扩散系数＋间隙扩散方式＋聚集并占据非理想缺陷（陷阱）位置
2018-11-27
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激活 可动，增加扩散速度。替位原子 间隙原子 Aus＋I AuI Aus AuI＋ V 踢出机制 分离机制
引入大量的硅间隙原子，可以使金Au和铂Pt等替位 杂质转变为间隙杂质，扩散速度可以大大提高。
HEPA: High Efficiency Particulate Air 恒温，恒湿，恒尘， 恒压，恒震，恒静
2018-11-27 1 3
引言
风 4
引言
净化级别：每立方英尺空气中含有尺度大于0.5mm的粒子 总数少于X个。（1立方英尺=0.283立方米）
第五讲之 Si片的清洗工艺
1、清洗的概念及超净室环境介绍 2、污染的类别及清除过程
2018-11-27
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引言
三道防线: 净化环境（clean room） 硅片清洗（wafer cleaning） 吸杂（gettering）
2018-11-27
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引言
1、净化环境 芯片代加工工厂的环境通过以下措施进行:
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金属杂质沉淀到硅表面的机理
通过金属离子和硅表面终端的氢原子之间的电荷 交换，和硅结合。（难以去除） 氧化时发生：硅在氧化时，杂质会进入
去除方法：使金属原子氧化变成可溶性离子 M
氧化
Mz+ + z e-
还原
去除溶液：H2O2：强氧化剂
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2018-11-27
电负性 Cu+e Si Cu2-+2e CuSi++e Cu
半导体制造工艺清洗工艺
目录
CONTENTS
• 清洗工艺概述 • 清洗前的准备 • 清洗方法 • 清洗效果评估 • 清洗工艺的未来发展
01
清洗工艺概述
清洗工艺的定义和重要性
清洗工艺定义
清洗工艺是半导体制造过程中的重要环节，主要目的是去除半导体材料表面的 污垢、杂质和残留物，以确保产品的质量和性能。
定期对清洗后的表面进行检测，以 确保清洗效果的稳定。
异常处理
当检测到异常时，及时采取措施进 行处理，以确保清洗效果的可靠性 。
清洗效果的优化与改进
优化清洗液配方
根据清洗效果评估结果，优化清洗液的配方 ，以提高清洗效果。
引入新型清洗技术
引入新型的清洗技术，以提高清洗效果。
改进清洗工艺参数
根据清洗效果评估结果，调整清洗工艺参数 ，以提高清洗效果。 新技术的研发纳米技术
纳米技术能够实现微观尺度的清 洗，有效去除纳米级别的污染物 ，提高半导体的表面质量和性能 。
超声波清洗技术
超声波清洗技术利用超声波的振 动和空化作用，能够深入到物体 表面和孔隙中，有效去除难以用 常规方法去除的污垢和杂质。
环保与可持续发展
绿色清洗技术
随着环保意识的提高，绿色清洗技术 成为清洗工艺的发展趋势，旨在减少 对环境的污染和资源的浪费。
空气洁净度
保持空气洁净度，减少空气中的 尘埃和微粒对清洗效果的影响。
03
清洗方法
湿法清洗
湿法清洗是使用化学溶液 对半导体器件进行清洗的 方法。
常用的湿法清洗剂包括酸 、碱、氧化剂和络合剂等 ，可根据不同杂质选择合 适的清洗剂。
ABCD
湿法清洗可以去除表面污 垢、有机物和金属离子等 杂质，提高器件的表面洁 净度。
微电子工艺中的清洗技术现状与展望论文
微电子工艺中的清洗技术现状与展望论文随着社会主义经济制度改革进程不断推进，我国市场经济程度越来越高，在这一时代背景下，微电子工艺的研究就被众多行业的企业家们提上了战略的日程。
但是，由于微电子技术的产物具有质量轻、体积小、与其他部件切合紧密等特征，从而致使对微电子的清洗工作越来越复杂。
微电子是科技产品的必备组成部分，其清洁度将直接影响到产品的散热功能、使用性能。
因此，对于微电子清洗技术的研究就变得愈发重要。
1微电子工艺清洗技术的理论研究在微电子元器件的制造过程当中，由于其体积小、制造过程复杂等众多客观原因存在，将会很有可能导致微电子元器件在其步骤繁琐的制造过程当中受到污染。
这些污染物质通常会物理吸附或者是化学吸附等多种方式在电子元器件生产过程当中吸附在其表面。
比如说，硅胶材质的硅片在其制造过程中污染物质通常会以离子或者是以粒子形式吸附在硅片的表面。
这些污染物质还有可能存在于硅片自身的氧化膜当中。
产生这一现象的原因并不奇怪，这是由于这些污染物质破坏掉了硅片表面的化学键，从而导致了在其表面形成了自然的力场，让众多污染物质轻松吸附或者直接进入到硅片的氧化膜当中。
在产生这种现象之后，要清洗硅片就非常困难了。
在清洗过程中，既要保持不能去破坏硅片的结构，又要保持能够对污染物质进行彻底的清洗，以便其对产品结构当中的其他元器件产生污染，这一问题就变得非常棘手，愈发困难了。
在当前微电子行业的大多企业或是研究所讲微电子的清洗技术两类：一种叫做湿法清洗；另一种叫做干法清洗。
这两种技术都能够保持比较高的清洗度，并且能够在不破坏电子元器件的化学键的基础上祛除电子元器件表面或是氧化膜内存在的污染物和杂质。
2微电子工艺清洗技术的现状研究由于我国行业的发展更重视对服务业的发展和我国微电子行业的起步和发展较晚，从而致使当前我国微电子工艺的清洗技术比较落后，并且存在诸多的问题。
2.1湿法清洗技术研究湿法清洗这一技术，是由上个世纪六十年代的一名美国科学家所研究发明出来的。
微电子工艺原理第讲清洗工艺
微电子工艺原理第讲清洗工艺清洗工艺是微电子制造过程中至关重要的一环，它对于器件性能和可靠性有着直接关系。
本文将从微电子工艺的角度介绍清洗工艺的原理、流程及影响因素。
清洗工艺的原理微电子器件的制造过程中，为了保证器件的品质，需要在每个制造步骤结束后进行清洗。
清洗的目的是除去沉积在表面的杂质、有机物及其他污染物，以便下一个制造步骤的顺利进行。
同时，清洗的质量还直接影响着器件性能和可靠性。
附着在表面的杂质可以降低器件的电学特性，影响其性能。
比如，杂质可能会影响制作金属电极的粘附性和导电性；有机物可以在高温和高压下分解并释放有害气体，导致器件失效。
通过对器件表面进行清洗，可以去除这些潜在的污染物，保证下一步的制造步骤可以在清洁的表面上进行，从而获得更好的器件性能。
清洗工艺的原理主要来源于化学和物理两方面。
化学清洗是通过合适的化学试剂去除表面的污染物，主要依靠化学反应来促进污染物的溶解和分离。
物理清洗则主要通过物理力学的方法，如振动、压缩和吸附等，去除表面的污染物。
清洗工艺的流程清洗工艺的流程主要包括前处理、主处理和后处理。
1.前处理在进行清洗之前，需要先将器件表面的半导体材料、金属材料或其他材料，进行表面预处理。
通常的处理方法包括：•去胶：使用某些有机物或者无机酸腐蚀去除器件表面的胶与封装材料，其中无机酸常见的有HF、KOH等。
•消毒：使用高温下的气体流去除器件表面的细菌以及器件内部的空气，以保证器件内外的干净。
•研磨：使用硅砂等磨料对器件表面进行研磨，以去除表面的氧化或锈蚀层。
在研磨过程中，还可以控制磨料的大小和硬度，以使磨料对表面不会产生附着物。
•水/氧化学气相清洗：使用去离子水或化学气相清洗器件表面，去除表面残留的杂质，以减少清洗过程中对器件的损伤。
2.主处理主处理是清洗工艺的核心步骤。
根据清洗方法的不同，主处理可以分为以下三个步骤：•预清洗：使用去离子水或去离子水混合有机溶剂对器件表面进行清洗，以去除表面的污染物，为下一步的清洗做准备。
微电子工艺清洗技术分析
微电子工艺清洗技术分析【摘要】随着科学技术的发展，我国的微电子技术得到了快速发展，使电子元件的集成程度越来越高，给微电子器件的清洗工作带来了很大的挑战，其清洗质量对电子设备的质量也会造成严重的影响。
对此，本文对微电子工艺清洗方法的现状进行了分析，并提出了有效的清洗对策。
【关键词】微电子设备；清洗技术；干法清洗现阶段，我国的微电子技术的迅速发展使电子设备向微型化、集成化方向发展，这导致微电子器件的清洗工作越来越复杂，其清洗质量也会影响电子元件的质量和使用寿命。
因此，提高微电子工艺的清洗技术水平具有十分重要的意义。
1微电子工艺清洗技术的原理微电子产品在生产加工过程中会因各种因素的影响导致产品受到污染。
一般情况下，这些污染物会通过物理吸附或化学吸附等方式存留在产品表面，对产品的质量和使用寿命会造成严重的影响。
例如，在生产硅片时，一些污染物的离子或粒子会存留在硅片表面或氧化膜中。
这主要是因为生产加工过程中，硅片的化学键受到了破坏，加剧了污染物的吸附力度。
这种情况给硅片的清洗工作带来了很大的难度。
目前，我国使用的微电子清洗手段主要有两种，即干法清洗和湿法清洗。
2微电子工艺清洗技术的现状随着微电子技术的发展，微电子器件具备高精密等特点，电子元件的价值比较高，电子元件中存在污染物会严重影响其质量和使用寿命。
因此，微电子器件的清洗工作十分重要。
微电子工艺清洗法最早由美国发明并实施的，主要使用的是湿法，可利用有机溶剂或化学溶剂与污染物发生反应，并通过物理作用来达到清洗的目的，但部分化学溶剂会与电子元件发生反应，对电子元件造成损伤，因此，在清洗时要根据电子元件的材料来选择合适的溶剂。
另外，干法清洗方式与湿法清洗方式相对应，主要以等离子技术和气相技术为主，这种清洗方法不会对电子元件造成损伤，但清洗效果不如湿法清洗技术，一些金属氧化物无法清洗干净。
3微电子工艺清洗技术的应用3.1湿法清洗技术。
3.1.1化学溶剂清洗法。
SMT 清洗工艺PPT课件
设备不同又可分为批量式（间隙式）清洗和连续式清洗2种类型；根据清洗方法不同还
可以分为高压喷洗清洗、超声波清洗等几种形式。对应于不同的清洗方法和技术有不同
的清洗设备系统，可根据不同的应用和产量的要求选择相应的清洗工艺技术和设备。
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2.污染物类型
•
污染物是各种表面沉积物或杂质，以及被SMA表面吸附或吸收的一种能使SMA的性能降
第6页/共41页
•
3.溶剂的种类和选择
•
清除极性和非极性残留污物，要使用清洗溶剂。清洗溶剂分为极性和非极性溶剂两大
类：极性溶剂包括有酒精、水等，可以用来清除极性残留污物；非极性溶剂包括有氯化物和
氟化物两种，如三氯乙烷、F－113等，可以用来清除非极性残留污物。由于大多数残留污
物是非极性和极性物质的混合物，所以，实际应用中通常使用非极性和极性溶剂混合后的溶
求较高和表面涂敷的产品应选用1MΩ～18MΩ的纯水。 • 制纯水设备以自来水为原料，一般包括粗滤、细滤、去离子装置，去离子装置又分为电渗析、离子交换树脂、反
渗透三种方法，具体使用要根据进水水质和用户要求的出水电阻率水平来设计方案。清洗废水如果达不到国家的 排放标准，必须经过污水处理达标后才能进行排放。污水处理设备应根据污水的污染物组成进行设计，一般都包 含以下功能：过滤或沉淀颗粒物、去除油性污染、化学法沉淀金属离子、中和等。由于使用水为清洗主要材料， 所以在使用中必须注意以下几点： • ① 水质要保证达标，不能在清洗过程中因水质问题而引入新的污染。 • ② 干燥要充分，否则对以后的保存、防护涂覆都有影响。 • ③ 针对焊剂、焊料不同，可选用皂化水洗、纯水洗。 • ④ 由于水洗不如溶剂清洗的宽容度高，因此，对工艺控制相应要求较严格，如水温、压力、走带速度、皂化剂含 量等应综合考虑。同时，清洗效果与印制板的装联密度也有一定的相关性。
微电子工艺流程(PDF 44页)
5、去除氮化硅
• 将晶圆表面的氮化硅，利用干法刻蚀的方法 将其去除掉。
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6、P阱离子注入
• 利用离子注入的技术，将硼打入晶圆 中，形成P型阱。接着利用无机溶液， 如硫酸或干式臭氧（O3）烧除法将光刻 胶去除。
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7、P阱退火及氧化层的形成
3、淀积氮化硅
• 利用低压化学气相沉积（LPCVD）的技术， 沉积一层氮化硅，用来做为离子注入的mask 及后续工艺中，定义P型井的区域。
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4、P阱的形成
•将光刻胶涂在晶圆上之后，利用光刻技术， 将所要形成的P型阱区的图形定义出来，即将 所要定义的P型阱区的光刻胶去除掉。
1. 洁净室和清洗 2. 氧化和化学气相淀积 3. 光刻和腐蚀 4. 扩散和离子注入 5. 金属连接和平面化 三. 标准CMOS工艺流程
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1、初始清洗
• 初始清洗就是将晶圆放入清洗槽中，利用化学或物理的 方法将在晶圆表面的尘粒或杂质去除，防止这些杂初始 清洗就是将晶圆放入清洗槽中，利用化学或物理的方法 将在晶圆表面的尘粒或杂质去除，防止这些杂质尘 粒， 对后续的工艺造成影响，使得器件无法正常工作。
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18、利用氢氟酸去除电极区域的氧化层 • 除去氮化硅后，将晶圆放入氢氟酸化学
槽中，去除电极区域的氧化层，以便能 在电极区域重新成长品质更好的二氧化 硅薄膜，做为电极氧化层。
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19、电极氧化层的形成
• 此步骤为制做CMOS的关键工艺，利用 热氧化法在晶圆上形成高品质的二氧化 硅，做为电极氧化层。
微电子清洗工艺共49页
60、生活的道路一旦选定，就要Leabharlann 敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
微电子清洗工艺
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
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4、自然氧化层
在空气、水中迅速生长 带来的问题：
接触电阻增大 难实现选择性的CVD或外延 成为金属杂质源 难以生长金属硅化物
清洗工艺：HF＋H2O（ca. 1: 50）
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典型的湿法化学清洗药品
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Si片的清洗工艺
Piranha（SPM：sulfuric/peroxide mixture） H2SO4(98％):H2O2(30％)=2:1~4:1 把光刻胶分解为CO2＋H2O 金属 （适合于几乎所有有机物） 氧等离子体干法刻蚀：把光刻胶分解为 气态CO2＋H2O （适用于大多数高分子膜）
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各种可能落在芯片表面的颗粒
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清洗的原理
粒子附着的机理：静电力，范德华力，化学键等
去除的机理有四种：
1 溶解 2 氧化分解 3 对硅片表面轻微的腐蚀去除 4 粒子和硅片表面的电排斥
• 去除方法：湿法刻蚀, megasonic（超声清洗）
HEPA(high-efficiency particulate arresting ) filters and recirculation for the air.(高效过滤器和空气再循环) “Bunny suits” for workers.(工作人员的超净工作服) Filtration of chemicals and gases.(高纯化学药品和气体) Manufacturing protocols.(严格的制造规程)
例1. 一集成电路厂 产量＝1000片/周× 100芯片/片，芯 片价格为$50/芯片，如果产率为50％，则正好保本。若 要年赢利$10,000,000，产率增加需要为 年产能=年开支 为1亿3千万 1000× 100× 52× $50× 50% =$130,000,000
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产率提高3.8%，将带来 年利润1千万美元！ 1
HEPA: High Efficiency Particulate Air 恒温，恒湿，恒尘， 恒压，恒震，恒静
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引言
风淋室
From Intel Museum
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引言
净化级别：每立方英尺空气中含有尺度大于0.5mm的粒子 总数少于X个。（1立方英尺=0.283立方米）
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污染物的类别及清洗过程
污染物可能包括：微尘，有机物残余，重 金属，碱离子
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1、颗粒
颗粒：所有可以落在硅片表面的都称作颗粒。
颗粒来源： 空气 人体 设备 化学品 超级净化空气 风淋吹扫、防护服、面罩、 手套等，机器手/人 特殊设计及材料 定期清洗 超纯化学品 去离子水
第五讲之 Si片的清洗工艺
1、清洗的概念及超净室环境介绍 2、污染的类别及清除过程
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引言
三道防线: 净化环境（clean room） 硅片清洗（wafer cleaning） 吸杂（gettering）
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引言
1、净化环境 芯片代加工工厂的环境通过以下措施进行:
OH－ OH－ OH－ OH－ OH－
OH－
RCA 是标准工艺可 以有效去除重金属、 有机物等.
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RCA——标准清洗
标准清洗液-SC2: HCl(73%):H2O2(30%):DIH2O=1:1:6~1:2:8 70～80C, 10min 酸性（pH值<7） 可以将碱金属离子及Al3＋、Fe3＋和Mg2＋在SC-1溶 液中形成的不溶的氢氧化物反应成溶于水的络合物 可以进一步去除残留的重金属污染（如Au） RCA与超声波振动共同作用，可以有更好的去颗粒作用 20～50kHz 或 1MHz左右。
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在ULSI级化学试剂中的颗粒浓度（数目/ml）
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2、金属的玷污
来源：化学试剂，离子注入、反应离子刻蚀等工艺 量级：1010原子/cm2 Fe, Cu, Ni, Cr, W,
Ti… Na, K, Li…
影响： 在界面形成缺陷，影响器件性能，成品率下降 增加p-n结的漏电流，减少少数载流子的寿命
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不同工艺过程引入的金属污染
离子注入
干法刻蚀 去胶
水汽氧化
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Fe Ni Cu 10 11 12 Log (concentration/cm2)
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金属杂质沉淀到硅表面的机理
通过金属离子和硅表面终端的氢原子之间的电荷 交换，和硅结合。（难以去除） 氧化时发生：硅在氧化时，杂质会进入
0.5um
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引言
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超净室的构造
高效过滤
超细玻璃纤 维构成的多 孔过滤膜： 过滤大颗粒， 静电吸附小 泵 颗粒 循 环 系 统
20～22C 40～46％RH
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排气除尘
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污染的危害
由于集成电路內各元件及连线相当微细，因此制造过程中，如 果遭到灰尘、金属的污染，很容易造成芯片内电路功能的损坏， 形成短路或断路，导致集成电路的失效！在现代的VLSI工厂中， 75%的产品率下降都来源于硅芯片上的颗粒污染。
去除方法：使金属原子氧化变成可溶性离子 M
氧化
Mz+ + z e-
还原
去除溶液：H2O2：强氧化剂
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电负性 Cu+e Si Cu2-+2e CuSi++e Cu
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反 应 优 先 向 左
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3、有机物的玷污
来源： • 环境中的有机蒸汽 • 存储容器 • 光刻胶的残留物 去除方法：强氧化 － 臭氧干法 － Piranha：H2SO4-H2O2 － 臭氧注入纯水
有机物/光刻 胶的两种清除 方法：
注意：高温工艺过程会使污染物扩散进入硅片或薄膜 前端工艺（FEOL）的清洗尤为重要
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RCA——标准清洗
标准清洗液-SC1（APM，Ammonia Peroxide Mixture）： NH4OH(28%):H2O2(30%):DIH2O=1:1:5～1:2:7 70～80C, 10min 碱性（pH值>7） 可以氧化有机膜 和金属形成络合物 缓慢溶解原始氧化层，并再氧化——可以去除颗粒 NH4OH对硅有腐蚀作用