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湿法清洗
两类主要的污染源为颗粒和膜,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,有时膜沾污也会变成颗粒沾污。
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。
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,但重新沉积在表面的颗粒无法用 SC-2 去除。
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.
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
D: 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.
湿法腐蚀
湿法腐蚀种类及所用药液
1: SIO2 腐蚀:
•湿法腐蚀 SIO2 在微电子技术应用中通常是用 HF 来实现,其反应方程式为: SIO2+6HF----àH2 +SIF6+2H2O
•一般 HF 浓度为 49%,此反应对于控制来说太快,因此常采用缓冲 HF 来替代(BOE 或 BHF),加 入 NH4F,可以减少 F-的分解,从而使反应更稳定,而且非缓冲 HF 对胶和接口产生不良影响. 有资 料表明,BHF 中 NH4F 的浓度过大而会严重影响其 E/R 的均匀性及 E/R 线性。同时研究表明, 在低温下生成固态的 NH4HF2,这些固态物质能产生颗粒并导致药液组分的变化,当 NH4F 含 量(重量比)为 15%时,能有效的解决此问题。在腐蚀 SIO2 时,为了适应不同的工艺要求(如 去除 SIO2 的膜厚,为更好的控制 E/R),可以选择不同的 HF 浓度配比及工艺条件进行腐蚀。
2:SI 腐蚀:
•不管单晶硅和多晶硅,都能被 HNO3 和 HF 的混和液腐蚀掉,反应最初是由 HNO3 在表面形 成一层 SIO2,然后被 HF 溶解掉,其反应方程式为:
•SI + HNO3 + 6HF----àH2SIO6 + HNO2 + H2 + H2O
•常把 CH3COOH 作为缓冲溶剂,因可以减少 HNO3 的分解以提高 HNO3 的浓度.
3:SIN 腐蚀
•SIN 可被沸腾(160C 左右)的 85%的 H3PO4 溶液所腐蚀,然而胶常被去掉,因此有时采用 SIO2 作为掩蔽层来对 SIN 进行腐蚀,SIO2 图形有光刻胶形成,然后去胶,接下来进行 H3PO4 对 SIN 腐 蚀.
•我们一般是在场氧化后进行 SIN 的全剥,由于是在高温下进行了氧化,因此在 SIN 表面有一层 SINO 层, 此层不溶于 H3PO4 而溶于 HF,因此在进 H3PO4 槽时必须先进 HF 槽以去除 SINO 膜, 然后进行 SIN 的全剥.
4:AL 腐蚀
•湿法AL 及AL 合金腐蚀常在加热的H3PO4+HNO3+ CH3COOH及水的混合液中进行,温度 大约是 35C— 45C,典型的组分为: 80%H3PO4 +5%HNO3+5%CH3COOH+10% H2O,其 E/R 常受到 诸多因素的影响,如温度,药液组分,AL 膜的纯度以及合金组分等.
•在反应时会产生 H2,当 H2 附在 AL 表面时会阻碍反应,因此在腐蚀时加入鼓泡以减小此问题,由 于 H2 及其它问题,如溅射时的沾污及自然氧化层的影响,一般在腐蚀时假如 10— 50%的过腐蚀量 以确保能完全腐蚀干净.湿法 AL 腐蚀也常单用 80%的 H3PO4 进行腐蚀.
5: TI 腐蚀
•TI 腐蚀常在 SALICIDE 工艺中应用,由于 TI 与 SI 形成的 TISI 不易被 H3PO4 腐蚀 ,而 TI 能 被 H3PO4 所腐蚀掉,这样在源漏处的 TI 被保留下来,以减小源漏处的方块电阻.
6:TIW 腐蚀
•在TELCOM工艺中,为增加薄膜电阻的稳定性,须在SICR薄膜上长一层TIW,在TIW腐蚀中 采用常温的 H2O2 进行腐蚀。采用的工艺条件是在室温下腐蚀 30MIN。