濕法刻蝕是集成電路制造工藝最早采用的技術(shù)之一。雖然由于受其刻蝕的各向同性的限制,使得大部分的濕法刻蝕工藝被具有各向異性的干法刻蝕替代,但是它在尺寸較大的非關(guān)鍵層清洗中依然發(fā)揮著重要的作用。尤其是在對氧化物去除殘留與表皮剝離的刻蝕中,比干法刻蝕更為有效和經(jīng)濟(jì)。濕法刻蝕的對象主要有氧化硅、氮化硅、單晶硅或多晶硅等。濕法刻蝕氧化硅通常采用氫氟酸(HF)為主要化學(xué)載體。為了提高選擇性,工藝中采用氟化銨緩沖的稀氫氟酸。為了保持 pH 值穩(wěn)定,可以加入少量的強(qiáng)酸或其他元素。摻雜的氧化硅比純氧化硅更容易腐蝕。濕法化學(xué)剝離( Wet Removal)主要是為了去除光刻膠和硬掩模(氮化硅)。熱磷酸 (H3PO4)是濕法化學(xué)剝離去除氮化硅的主要化學(xué)液,對于氧化硅有較好的選擇比。在進(jìn)行這類化學(xué)剝離工藝前,需要將附在表面的氧化硅用 HF 酸進(jìn)行預(yù)處理,以便將氮化硅均勻地清除掉。
濕法清洗與濕法刻蝕類似,主要是通過化學(xué)反應(yīng)去除硅片表面的污染物,包括顆粒、有機(jī)物、金屬和氧化物。主流的濕法清洗就是濕化學(xué)法。雖然干法清洗可以替代很多濕法清洗,但是目前尚未找到可以完全取代濕法清洗的方法。濕法清洗常用的化學(xué)品有硫酸、鹽酸、氫氟酸、磷酸、過氧化氫、氫氧化銨、氟化銨等,在實(shí)際應(yīng)用中視需要以一種或多種化學(xué)品按照一定比例與去離子水調(diào)配組成清洗液,如 SC1、SC2、DHF、BHF 等。
清洗常用于氧化膜沉積前工藝,因為氧化膜的制備必領(lǐng)在絕對清潔的硅片表面上進(jìn)行。常見的硅片清洗流程見下表 。
序號 | 清洗工藝步驟 | 工藝目的 |
1 | 熱的H2SO4/H2O2 | 去除有機(jī)物和金屬 |
2 | 超純水 | 清洗 |
3 | 稀釋的HF(DHF) | 去除自然氧化層 |
4 | 超純水 | 清洗 |
5 | NH4OH/H2O2/H2O | 去除顆粒 |
6 | 超純水清洗(室溫、80~90℃、室溫) | 清洗 |
7 | HCL/H2O2/H2O | 去除金屬 |
8 | 超純水 | 清洗 |
9 | 稀釋的HF(DHF) | 去除自然氧化層 |
10 | 超純水 | 清洗 |
11 ?? |
干燥 | 干燥 |
1970 年,由美國無線電公司的 W. Kern 和D.Puotinen 提出了 RCA 濕法清洗方法。在這種方法中,1號清洗液(RCA1 或 SC1)是堿性溶液,能去除表面顆粒物和有機(jī)物質(zhì);2號清洗液(RCA2 或 SC2)是酸性溶液,能去除表面金屬污染物和顆粒。近年來,清洗技術(shù)在霧化蒸汽清洗( Vapor Clean)、超聲波輔助清洗等新技術(shù)支撐下,在高端芯片制造工藝中獲得了更廣泛的應(yīng)用。
審核編輯 :李倩
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原文標(biāo)題:濕法刻蝕和清洗(Wet Etch and Cleaning)
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