臭氧在半導(dǎo)體晶片清洗工藝中的應(yīng)用

發(fā)布于：2021-05-08

相關(guān)標(biāo)簽：耐臭氧龜裂耐大氣臭氧

近年來(lái)，在半導(dǎo)體工業(yè)中，逐漸確立了將臭氧運(yùn)用于晶圓清洗工藝中，這主要是利用了臭氧在水相中氧化有機(jī)污染物和金屬污染物的性能。

臭氧在半導(dǎo)體工業(yè)中的應(yīng)用主要包括了：

濕法清洗
干法清洗
CVD化學(xué)氣相沉積
疏水性
TEOS正硅酸乙酯

臭氧在半導(dǎo)體工業(yè)清洗中的應(yīng)用

1. 晶片生產(chǎn)過(guò)程

晶片生產(chǎn)過(guò)程

晶片是晶體的薄片，由純硅（=硅）生長(zhǎng)而成，用于生產(chǎn)電子元件，例如集成電路（IC）。硅本身不導(dǎo)電，必須將其他離子引入其基質(zhì)以使其導(dǎo)電（離子注入）。晶體結(jié)構(gòu)的這些變化以復(fù)雜的幾何圖案進(jìn)行，以實(shí)現(xiàn)所需的導(dǎo)電性能。上圖顯示了晶片生產(chǎn)的簡(jiǎn)易過(guò)程。

①氧化：

在硅晶片（SiO2）的表面上產(chǎn)生氧化層。該二氧化硅層是表面上的隔離層。它通常在含有氧氣，水蒸氣或其他氧化劑（O2，O3，H2O2）的環(huán)境中生長(zhǎng)。

離子污染：來(lái)自人類，溶劑

②光刻：

在光刻工藝中，產(chǎn)生所需電性能的幾何圖案被轉(zhuǎn)移到晶片的表面。

a)晶片已涂有光刻膠，它可以作為一種薄膜使用，其作用類似于照相機(jī)中的照相膠卷?？梢酝ㄟ^(guò)使用掩模在光刻膠中顯影圖像。通過(guò)光掩模，晶片使用紫外線輻射曝光。輻射會(huì)改變其化學(xué)鍵，使其在已曝光的地方（正性光刻膠）更易溶解。

b)在光刻膠顯影并去除后，正像保留在光刻膠中的晶片上。

③蝕刻和離子注入：

在此工藝步驟中，蝕刻劑（氣體或液體）會(huì)去除不受光刻膠保護(hù)的二氧化硅。離子被植入未保護(hù)的二氧化硅中。隨著離子的注入，表面的結(jié)構(gòu)將改變。

④光刻膠剝離：

去除光刻膠。由于幾何圖案非常復(fù)雜，因此可能需要多次遍歷該序列才能獲得所需的結(jié)構(gòu)。

每個(gè)晶片的處理步驟都是潛在的污染源。因此，晶圓的清洗必須在每個(gè)加工步驟之后進(jìn)行，因此是制造過(guò)程中最經(jīng)常重復(fù)的步驟。

2. 晶片清洗

①晶片污染物介紹

有效的晶片清洗是將所有影響元件功能或可靠性的污染物去除?？赡艿奈廴疚锟梢苑譃橐韵聨最悾?/p>

a)顆粒：主要來(lái)自周圍環(huán)境和人類（皮膚，頭發(fā)，衣服），但溶劑和移動(dòng)的零件也可以作為顆粒源。

b)有機(jī)雜質(zhì)：例如沒(méi)有完全去除光刻膠或溶劑

c)原子污染：來(lái)自溶劑或機(jī)器的金屬元素膜

由于晶片的處理步驟都有特定類型的污染物，因此對(duì)晶片的清洗往往需要幾個(gè)清洗步驟才能去除晶體上的所有污染物。

②晶片清洗的方法介紹

現(xiàn)有的清洗方法可以分為濕法清洗和干法清洗。

濕法清洗過(guò)程使用溶劑，酸，表面活性劑和去離子（DI）水的組合來(lái)噴射和溶解表面上的污染物。每次使用化學(xué)藥品后，用去離子水沖洗。晶片表面的氧化有時(shí)會(huì)整合到清洗步驟中。常見(jiàn)的濕法清洗有：RCA清洗，IMEC清洗法，單晶片清洗，稀釋化學(xué)法等。

干法清洗（也稱為氣相清洗）基于激發(fā)能，例如等離子體，輻射或熱激發(fā)。

這些清洗方法對(duì)臭氧濃度和流速的要求取決于具體的應(yīng)用。對(duì)于清洗過(guò)程，通常會(huì)提到約5至20 mgL-1的液體濃度，要去除光刻膠，則需要更高的濃度（50 mgL-1或更高）。因此，保證氣體中的臭氧濃度和水中的臭氧濃度在晶片清洗過(guò)程中是非常重要的。德國(guó)ANSEROS安索羅斯提供的臭氧發(fā)生器可以保證最高的臭氧輸出量，且可以使用的材料完全不含金屬，意味著臭氧氣體和臭氧水是顆粒干凈的。

在半導(dǎo)體清洗工藝中哪些工藝需要臭氧或者臭氧水？

APCVD和CVD（化學(xué)氣相沉積）機(jī)器是在腔體中使用臭氧氣體，在腔體后使用臭氧破壞器（CAT-HO-8000）。

臭氧發(fā)生器運(yùn)用在CVD上

硅片在水槽或旋轉(zhuǎn)盤中的濕法清洗都使用高濃度的臭氧水，通常達(dá)到50ppm（50克O3/m3水）或根據(jù)要求更高。

德國(guó)ANSEROS安索羅斯臭氧發(fā)生器COM-VD系列和臭氧水處理系統(tǒng)PAP-SC介紹

1. 臭氧發(fā)生器COM-VD系列

德國(guó)ANSEROS安索羅斯臭氧發(fā)生器COM-VD系列是專門為獲得高濃度臭氧而設(shè)計(jì)的。在低氧氣消耗量的氣相中，臭氧最高濃度可達(dá)到 300g O3/Nm3。

臭氧發(fā)生器COM-VD系列

臭氧發(fā)生器COM-VD能與ANSEROS安索羅斯AOPR反應(yīng)器配合使用，其質(zhì)量轉(zhuǎn)移效果非常好，可以將大量的臭氧轉(zhuǎn)換成液相，從而達(dá)到強(qiáng)力去除COD的目的。

臭氧發(fā)生器COM-VD系列產(chǎn)品特點(diǎn)：

?7?8最高臭氧濃度 ?7?8低耗氧量 ?7?8低功耗 ?7?8相關(guān)反應(yīng)性高 ?7?8低AOPR(高級(jí)氧化工藝)能耗

臭氧發(fā)生器COM-VD臭氧濃度

2. 臭氧水處理系統(tǒng)PAP-SC

在半導(dǎo)體加工中，需要一個(gè)完全干凈的臭氧系統(tǒng)。在加工過(guò)程中（晶圓/IMEC清洗/RCA清洗/SOM等），任何從臭氧系統(tǒng)排放到半導(dǎo)體表面的金屬和顆粒都會(huì)影響晶圓的質(zhì)量，包括臭氧系統(tǒng)的部件臭氧發(fā)生器COM-AD或臭氧分析儀WM，ANSEORS安索羅斯臭氧水系統(tǒng)PAP-SC在與臭氧接觸時(shí)完全不含金屬，因此ANSEROS安索羅斯臭氧水處理系統(tǒng)可用于濕法清洗和干法清洗，不管是有酸還是無(wú)酸。為了確保安全，ANSEORS安索羅斯臭氧水系統(tǒng)PAP-SC還包括一個(gè)臭氧破壞器CAT-HO。

臭氧水處理系統(tǒng)PAP-SC