微電子工藝清洗技術(shù)的應(yīng)用分析

張爽

摘 要：當(dāng)前的社會(huì)是一個(gè)高速發(fā)展的社會(huì)，其主要依賴的就是科技的進(jìn)步。而在當(dāng)前的科技中，最為高端的就是微電子產(chǎn)業(yè)。其承載的主要作用就是制作一些精密的電子儀器。尤其是手機(jī)，電腦一類，但是在進(jìn)行微電子產(chǎn)品制作的時(shí)候，卻存在著很多的問題，其中主要是對于硅片的清洗工作。因?yàn)槲㈦娮又惺褂玫墓杵话泱w積較小，這就讓清洗的工作變得非常的困難。如果更好的進(jìn)行硅片的清洗就成為了當(dāng)前最為重要的一個(gè)課題。本文就從當(dāng)前的微電子清洗情況進(jìn)行探究，來得出如何更好的在微電子工藝領(lǐng)域進(jìn)行清洗技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：微電子行業(yè)；新型濕法清洗工藝；應(yīng)用

在當(dāng)前來看，微電子工藝主要的用途就是將一些精密儀器變得更加的微型，更加的精密。但是，在微電子工業(yè)的生產(chǎn)中，卻常常存在著一個(gè)問題，那就是硅片的清洗較為困難。這主要是因?yàn)楣杵那逑丛谖㈦娮赢a(chǎn)品的生產(chǎn)中是非常重要的一個(gè)部分。因此就需要強(qiáng)化硅片清洗的能力，才能夠保證工廠正常的運(yùn)行。

一、微電子工藝清洗的必要性

眾所周知，微電子工藝最核心的部分就是硅片的運(yùn)用，這些硅片就是微電子核心最基礎(chǔ)的組成部分，其主要承載的就是運(yùn)行和儲(chǔ)存的任務(wù)。因此，在進(jìn)行硅片處理的時(shí)候，是一定要小心的。而且，許多的公司在得到硅片的時(shí)候，都是硅片的原始狀態(tài)，這樣原始狀態(tài)的硅片其實(shí)是非常難以進(jìn)行運(yùn)用的。因?yàn)槠洳粌H質(zhì)量參差不齊，更是有著許多的污漬。這些污漬會(huì)嚴(yán)重的影響到硅片的使用，讓一些硅片無法發(fā)揮作用。因此就需要對硅片進(jìn)行清洗，但是這種清洗卻不是簡單的清洗。因?yàn)楣杵且环N較為脆弱的電子元件，如果單純的使用水流沖洗，那么就會(huì)對硅片造成致命的損傷。所以，就需要采用特殊的辦法去清理硅片上的污漬，這樣才能夠讓硅片得以保存完好，并且付諸使用。因此，如何清洗硅片一直是微電子公司最頭疼的問題。因?yàn)楣杵系奈蹪n是分為很多的類型的，不可能都采用同一種方法進(jìn)行清洗。因此就需要采用特別多的方法進(jìn)行清洗，這也極大的耽誤了工作的效率。所以就需要進(jìn)行清洗技術(shù)的升級，這樣才能夠提高工作的效率，接下來筆者就為大家介紹污染物的種類有哪些。

二、污染物的類別

在當(dāng)前來看，硅片外部形成污染物的種類其實(shí)有很多種，但主要的原因還是因?yàn)楣杵瑢儆陔娮釉囊环N。其外部是有著很多的自有磁場，這些磁場會(huì)對空氣中的一些污染物進(jìn)行自然的吸納，從而就導(dǎo)致了硅片內(nèi)部出現(xiàn)了很多的污染物，這些污染物會(huì)極大的影響硅片的使用。因此在進(jìn)行清洗之前，最先需要做的就是辨別污染的類型。

（一）分子型污染物

分子型污染物是硅片表面最常見的一種污染物。其主要的產(chǎn)生原因分為兩個(gè)部分，一個(gè)是必然性原因，一個(gè)是偶然性原因。必然性原因主要是因?yàn)楣杵谥谱鞯臅r(shí)候是必須要進(jìn)行打磨和拋光處理，這樣的方法就造成了整個(gè)硅片的內(nèi)部會(huì)殘留一部分有機(jī)質(zhì)，這些有機(jī)質(zhì)可能是硅片材質(zhì)的碎屑，也可能是打磨機(jī)器的碎屑。總體而言這一類是不可避免的，在沒有清洗之前必然存在的。另一類是人們在進(jìn)行硅片處理時(shí)，或者運(yùn)輸時(shí)，導(dǎo)致手指或者其他的肢體對硅片進(jìn)行了觸碰。手指或者肢體表面上的有機(jī)質(zhì)就會(huì)有殘留在硅片內(nèi)部，這也就導(dǎo)致了分子型污染物的出現(xiàn)。

（二）離子型污染物

微電子加工經(jīng)常會(huì)用到刻蝕工藝，來自刻蝕溶液的離子型污染物會(huì)吸附在硅晶體的表面。其中，對硅晶體產(chǎn)生重大侵害作用的是堿金屬離子。一旦集成電路中存在被堿金屬離子污染的電子器件，在電場或者高溫環(huán)境下，半導(dǎo)體空間極有可能會(huì)出現(xiàn)電荷層反型或者泄露的情況，導(dǎo)致電路故障的產(chǎn)生。

除了這兩種類型的污染物之外，還有其他類型的污染物。其形成的原因也是多種多樣的，為了保證硅片的清洗能夠做的更好，就需要發(fā)展全新的清洗技術(shù)，才能夠保證硅片得到有效的清洗。

三、微電子行業(yè)新型濕法清洗工藝的應(yīng)用

為了保證集成電路的性能，必須有效清除硅晶體表面附著的污染物和有害雜質(zhì)。我們經(jīng)常采用的清洗方法有兆聲清洗、全封閉清洗、干法清洗和濕法清洗等。濕法清洗是一種新型的清洗工藝，清洗效果較為突出。下面就濕法清洗做一簡單介紹。

（一）RCA清洗工藝

RCA清洗工藝對裸露的硅晶體或者表面附有氧化膜的硅晶體表面吸附的污染物有很好的清除效果。我們會(huì)按照一定的比例把H2O2和NH4OH混合成堿性溶液或者把過氧化氫與鹽酸一起配制成酸性溶液。過氧化氫有很強(qiáng)的氧化作用，NH4OH溶劑的融合作用也很明顯，在持續(xù)的氧化和融合效應(yīng)下，硅晶體表面的顆粒和重金屬污染物會(huì)被有效清除。然后為了保證清洗的效果，也可以使用濃度很小的鹽酸溶液來去除重金屬污染物和顆粒的殘留物，同時(shí)保證硅片表面的光滑度，減少對環(huán)境的污染。

（二）RCA清洗工藝的改進(jìn)

隨著硅晶體用量的增加和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，人們對清洗工藝的要求也越來越高，經(jīng)過人們的科研創(chuàng)新，RCA清洗工藝獲得一定的改進(jìn)，清洗效果更加明顯。

RCA清洗工藝對硅片表面附著的顆粒和鋅金屬污染物的處理效果明顯，但是對銅和鐵金屬污染物的清洗效果非常不理想。人們就改進(jìn)了RCA清洗工藝，研制了CSE溶液，即按照一定的比例制成硝酸、氫氟酸和過氧化氫的混合溶液，對硅化合物產(chǎn)生強(qiáng)腐蝕作用，無論硅晶體表面呈現(xiàn)親水性還是疏水性，都可以有效清除表面的各種污染物，包括銅金屬和鐵金屬污染物。然后再將HNO3和濃度較低的HF溶液混合起來，清除銅、鐵等金屬污染物的殘留物。

（三）濕法清洗需要注意的事項(xiàng)

用濕法清洗工藝清除硅晶體表面污染物的時(shí)候，需要根據(jù)材質(zhì)的不同采取不同的腐蝕溶液，如果操作不當(dāng)，也許會(huì)對硅晶體上其他的膜層產(chǎn)生影響，不利于電子器件性能的穩(wěn)定。另外，采取濕法清洗工藝清洗污染物時(shí)，要注意污染物的類型，然后再選擇浸潤的時(shí)間。如果污染物雜質(zhì)是氧化物，則需要較長時(shí)間的浸潤過程，而對其他污染物類型清洗的時(shí)候，可以先做片子，然后根據(jù)結(jié)果再確定具體的浸潤時(shí)間。

除此之外，還可以采用單片清洗法，該種方式依然是現(xiàn)階段下半導(dǎo)體廠家最為常用的一種清洗設(shè)備，但是此類設(shè)備沾污去除率不甚理想，究其根本原因，是由于在清洗過程中，采用的是純凈水與高純化學(xué)試劑，但是沾污依然會(huì)停留在清洗液之中，容易造成二次污染。基于此，研究人員成功研發(fā)出了HF/O3旋轉(zhuǎn)式清洗法，該種清洗方式可以去除表面的金屬沾污、顆粒等等，應(yīng)用前景非常好。

結(jié)語

如何實(shí)現(xiàn)微電子業(yè)的節(jié)能并降低排放，以及實(shí)現(xiàn)效率提高、制造成本降低，對環(huán)境保護(hù)和國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展有著極其重要的作用和意義。綜上所述，微電子工業(yè)的發(fā)展對半導(dǎo)體和集成電路的性能提出了更高的要求，新型濕法清洗工藝可以有效去除包括銅、鐵等重金屬污染物在內(nèi)的各種污染物，保證電子器件的質(zhì)量和性能的穩(wěn)定性，有著傳統(tǒng)清洗工藝所無法取代的優(yōu)勢，在微電子工業(yè)中應(yīng)用非常普遍。

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