湿制程工艺探讨

集成电路湿法工艺的目的：

半导体集成电路制程主要以20世纪50年代以后发明的四项基础工艺（离子注入、扩散、外延生长及光刻）为基础逐渐发展起来的。

由于集成电路内各元件及连线相当微细，因此制造过程中，如果遭到尘粒、金属的污染，很容易造成晶片内电路功能的损坏，形成短路或断路等，导致集成电路的失效以及影响几何特征的形成。

湿法工艺作用是在不破坏晶圆表面特性及电特性的前提下，有效地使用化学药液清除残留在晶圆上之微尘、金属离子、自然氧化层及有机物之杂质。

I C 芯片清洗工艺分类：

SC1清洗(Standard clean1)：

目的：主要是去除颗粒沾污（粒子）也能去除部分金属杂质。

 SC1 成分组成：   NH4OH: H2O2: H2O=1:2:50  30~50C

去除颗粒的原理:

硅片表面由于H2O2氧化作用生成氧化膜（约6nm呈亲水性），该氧化膜又被NH4OH腐蚀，腐蚀后立即又发生氧化，氧化和腐蚀反复进行，因此附着在硅片表面的颗粒也随腐蚀层而落入清洗液内。

SC1槽通常使用兆声波方式。兆声清洗时，由于兆声加速度作用，能去除 ≥ 0.2 μm 颗粒，而且又可避免超声洗晶片产生损伤。

SC2清洗(Standard clean1) ：

目的：用于去除硅片表面的钠、铁、镁、钙等金属沾污。在室温下SC2就能除去Fe和Zn。

SC2 成分组成：   HCL: H2O2: H2O=1:1:50  30~50C

去除金属离子的原理:

盐酸中氯离子与残留金属离子发生络合反应形成易溶于水溶液的络合物，可从硅的底层去除金属污染物。

SC2清洗发展趋势：

根据报道，经过大量实验发现HF+H2O2液清洗去除金属的能力比较强，在一些IC芯片制造厂，常使用HF+H2O2来代替SC2清洗。

自然氧化层刻蚀-HF Etch：

DHF可以去除硅片表面的自然氧化膜，因此，附着在自然氧化膜上的金属将被溶解到清洗液中，同时DHF抑制了氧化膜的形成。因此可以很容易地去除硅片表面的Al，Fe，Zn，Ni等金属，DHF也可以去除附着在自然氧化膜上的金属氢氧化物。

DHF 成分组成：   H2O：HF=100：1

在DHF湿法刻蚀后，硅晶圆片表面形成硅氢键，而呈现疏水性表面。 因此HF槽后用去离子水溢流（OFR）的方式冲洗表面残留的HF酸

DHF对硅晶圆片表面的硅几乎不腐蚀，HF对不同材料的刻蚀情况如下： PSG >> SiO2>> Si3N4 >>Si

氮化硅刻蚀(H3PO4 Etch) ：

目的：用于去除作为硬掩膜的Si3N4层,为下一步工序做准备。

刻蚀液：160C  浓度87%左右的H3PO4溶液，在160C的H3PO4对Si3N4的刻蚀速率最高。

为了更好的控制这步反应过程，一般使用2个H3PO4溶液槽来做刻蚀Si3N4的工艺。第1槽主要去处大部分的Si3N4层，第2槽用来做过刻蚀。

 

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