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1、簡(jiǎn)介

半導(dǎo)體IC制程主要以四項(xiàng)基礎(chǔ)工藝（離子注入、擴(kuò)散、外延生長(zhǎng)及光刻）為基礎(chǔ)逐漸發(fā)展起來(lái)，由于集成電路內(nèi)各元件及連線相當(dāng)微細(xì)，因此制造過(guò)程中，如果遭到塵粒、金屬的污染，很容易造成晶片內(nèi)電路功能的損壞，形成短路或斷路等，導(dǎo)致集成電路的失效以及影響幾何特征的形成。因此在制作過(guò)程中除了要排除外界的污染源外，集成電路制造步驟如高溫?cái)U(kuò)散、離子植入前等均需要進(jìn)行濕法清洗或干法清洗工作。濕法清洗工作是在不破壞晶圓表面特性及電特性的前提下，有效地使用化學(xué)溶液清除殘留在晶圓上之微塵、金屬離子及有機(jī)物之雜質(zhì)。

2、IC污染物雜質(zhì)的分類

IC制程中需要一些有機(jī)物和無(wú)機(jī)物參與完成，另外，制作過(guò)程總是在人的參與下在凈化室中進(jìn)行，這樣就不可避免的產(chǎn)生各種環(huán)境對(duì)硅片污染的情況發(fā)生。根據(jù)污染物發(fā)生的情況，大致可將污染物分為顆粒、有機(jī)物、金屬污染物及氧化物。

2.1顆粒

顆粒主要是一些聚合物、光致抗蝕劑和蝕刻雜質(zhì)等。通常顆粒粘附在硅表面，影響下一工序幾何特征的形成及電特性。根據(jù)顆粒與表面的粘附情況分析，其粘附力雖然表現(xiàn)出多樣化，但主要是范德瓦爾斯吸引力，所以對(duì)顆粒的去除方法主要以物理或化學(xué)的方法對(duì)顆粒進(jìn)行底切，逐漸減小顆粒與硅表面的接觸面積，最終將其去除。

2.2有機(jī)物

有機(jī)物雜質(zhì)在IC制程中以多種形式存在，如人的皮膚油脂、凈化室空氣、機(jī)械油、硅樹脂真空脂、光致抗蝕劑、清洗溶劑等。每種污染物對(duì)IC 制程都有不同程度的影響，通常在晶片表面形成有機(jī)物薄膜阻止清洗液到達(dá)晶片表面。因此有機(jī)物的去除常常在清洗工序的第一步進(jìn)行。

2.3金屬污染物

IC電路制造過(guò)程中采用金屬互連材料將各個(gè)獨(dú)立的器件連接起來(lái)，首先采用光刻、蝕刻的方法在絕緣層上制作接觸窗口，再利用蒸發(fā)、濺射或化學(xué)沉積（CVD）形成金屬互連膜，如Al-Si，Cu等，通過(guò)蝕刻產(chǎn)生互連線，然后對(duì)沉積介質(zhì)層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）。這個(gè)過(guò)程對(duì)IC制程也是一個(gè)潛在的污染過(guò)程，在形成金屬互連的同時(shí)，也產(chǎn)生各種金屬污染。必須采取相應(yīng)的措施去除金屬污染物。

2.4原生氧化物及化學(xué)氧化物

硅原子非常容易在含氧氣及水的環(huán)境下氧化形成氧化層，稱為原生氧化層。硅晶圓經(jīng)過(guò)SC-1和SC-2溶液清洗后，由于雙氧水的強(qiáng)氧化力，在晶圓表面上會(huì)生成一層化學(xué)氧化層。為了確保氧化層的品質(zhì)，此表面氧化層必須在晶圓清洗過(guò)后加以去除。另外，在IC制程中采用化學(xué)汽相沉積法（CVD）沉積的氮化硅、二氧化硅等氧化物也要在相應(yīng)的清洗過(guò)程中有選擇的去除。

3、濕法清洗技術(shù)

濕法清洗采用液體化學(xué)溶劑和DI水氧化、蝕刻和溶解晶片表面污染物、有機(jī)物及金屬離子污染。通常采用的濕法清洗有RCA清洗法、稀釋化學(xué)法、 IMEC清洗法、單晶片清洗等。

RCA清洗法依靠溶劑、酸、表面活性劑和水，在不破壞晶圓表面特征的情況下通過(guò)噴射、凈化、氧化、蝕刻和溶解晶片表面污染物、有機(jī)物及金屬離子污染。在每次使用化學(xué)品后都要在超純水（UPW）中徹底清洗。

以下是常用清洗液及作用： 

1 APM通常稱為SC-1清洗液，其配方為：NH4OH:H2O2：H2O=1:1:5～1:2:7，以氧化和微蝕刻來(lái)底切和去除表面顆粒；也可去除輕微有機(jī)污染物及部分金屬化污染物。但硅氧化和蝕刻的同時(shí)會(huì)發(fā)生表面粗糙。

2 HPM通常稱為SC-2清洗液，其配方為：HCI: H2O2:H2O=1:1:6～1:2:8，可溶解堿金屬離子和鋁、鐵及鎂之氫氧化物，另外鹽酸中氯離子與殘留金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)形成易溶于水溶液的絡(luò)合物，可從硅的底層去除金屬污染物。

3 SPM通常稱為SC-3清洗液，硫酸與水的體積比是1:3，是典型用于去除有機(jī)污染物的清洗液。硫酸可以使有機(jī)物脫水而碳化，而雙氧水可將碳化產(chǎn)物氧化成一氧化碳或二氧化碳?xì)怏w。

4 UPW通常叫作DI水，UPW采用臭氧化的水稀釋化學(xué)品以及化學(xué)清洗后晶片的沖洗液。