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在空氣中或有氧存在的加熱的化學品清洗池中均可產生氧化反應。通常在清洗池中生成的氧化物,盡管很薄(10~20nm),但其厚度足以阻止晶圓表面在以后的工藝過程中發生正常的化學反應。這一薄層氧化物隔離了晶圓表面與導電的金屬層之間的接觸。
有氧化物的硅片表面具有吸性,而沒有氧化物的硅片表面具有憎水性。氫氟之間的接觸。酸是去除氧化物的首選酸。在初始氧化之前,當晶圓表面只有硅時,將其放入盛有氫氟酸 (49%)的池中清洗,以去除氧化物。
在以后的工藝中,當晶圓表面覆蓋著之前生成的氧化物時,用水和氫氟酸的混合溶液可將圓形的孔隙中的薄氧化層去除。這些溶液的強度從 100:1 到 10:(HO:HF)變化。強度的選擇取決于晶圓上氧化物的多少,因為水和氫氟酸的溶液既可將晶圓上孔中的氧化物刻蝕掉,又可將表面其余部分的氧化物去除。既要保證將孔中的氧化物去除,同時又不會過分地刻蝕其他的氧化層,就要選擇一定的強度。典型的稀釋溶液是 1:50 到 1:100。
如何處理硅片表面的化學物質一直以來是清洗工藝所面臨的挑戰。一般地,柵氧化前的清洗用稀釋的氫氟酸溶液,并將其作為最后一步化學品的清洗。這叫做HF 結尾。HF 結尾的表面是憎水性的,同時對低量的金屬污染是鐘化的。然而,憎水性的表面不容易被烘干,經常殘留水印。另一個問題是增強了顆粒的附著,而且還會使電鍍層脫離表面。
多年來,RCA 的配方經久不衰,至今仍是大多數爐前清洗的基本清洗工藝。隨著工業清洗的需求,化學品的純度也在不斷地進行改進。根據不同的應用,SC-1 和 SC-2 前后順序也可顛倒。如果晶圓表面不允許有氧化物在,則需加入氫氟酸清洗這一步。它可以放在 SC-1和 SC-2之前進行,或者在者之間,或者在 RCA 清洗之后。
晶圓表面金屬離子的去除曾是一個問題。這些離子存在于化學品中,并且不溶于大多數的清洗和刻蝕液中。通過加入一種整合劑,如乙烯基二胺乙酸,使其與這些離子結合,從而阻止它們再次沉積到晶圓上。在最初的清洗配方的基礎上,曾有過多種改進和變化。SC一1 稀釋液的比例為1:1:50 (而不是 1:1:5),SC-2 的稀釋液的比例為 1:1:60 (而不是 1:1:6)這些溶液被證明具有與比它們更濃的溶液配方同樣的清洗效果。稀釋液減少了化學品的使用和處理而具有成本優勢。
RCA 濕法清洗取得成功的一個重要原因是超純水和化學品的可用性。新的清洗方法,如現場化學品生成,比以前提供了更高級別的純度,產生了更有效的清洗效應。RCA 清洗生成大量的化學蒸氣,為防止化學蒸氣進入凈化間,增加了凈化間排放系統的負載。溶液的另一個問題是它具有隨時間推移改變溶液組分的效應。
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