硅片,作為制造硅半導體電路的基礎,源自高純度的硅材料。這一過程中,多晶硅被熔融并摻入特定的硅晶體種子,隨后緩緩拉制成圓柱狀的單晶硅棒。經過精細的研磨、拋光及切片步驟,這些硅棒被轉化為硅片,業界通常稱之為晶圓,其中8英寸和12英寸規格在國內生產線中占據主導地位。
晶圓加工主要采取兩種方式:單片加工與批量加工,即同時處理一片或多片晶圓。隨著半導體元件尺寸的持續縮小,相關的加工與檢測設備也愈發尖端,這導致了晶圓加工數據的新特性。同時,元件尺寸的微縮加劇了空氣中微粒對晶圓加工質量和可靠性的影響,而潔凈度的提升又使得微粒數量呈現出新的數據特征。
晶圓表面的化學污染物及微粒雜質對器件性能、可靠性乃至集成電路的成品率構成嚴重威脅,因此,在大規模集成電路制造過程中,采用晶圓清洗工藝以獲得超凈晶圓顯得尤為重要。晶圓清洗可通過物理方法(干法)、化學方法(濕法)或氣相法實施。
晶圓的標準清洗工藝流程:
所謂晶圓清洗,是指在集成電路制造流程中,運用化學或物理手段清除晶圓表面的污染物及氧化物,以滿足特定的清潔度標準。清洗過程中,關鍵在于既要徹底清除各類雜質,又不能損傷晶圓本身。
針對微粒的清除,主要有溶解、氧化分解、利用電排斥作用分離粒子與硅片表面、以及對硅片表面進行輕微腐蝕等四種機制。
對于金屬微粒的去除,常采用SC-2溶液或HPM溶液以降低晶圓表面的金屬含量。然而,SC-2溶液可能因結晶而增加清洗后晶圓表面的微粒數量,因此,使用HF替代HCL,或結合O3與HF替代SC-2溶液,同樣能有效去除金屬微粒。
至于有機污染物的清除,則多選用SPM溶液或紫外線/臭氧干洗技術。濕法清洗后的晶圓需經過徹底干燥,確保表面無殘留水跡,方可進入后續工藝階段。目前,旋轉干燥、Marangoni干燥和熱異丙醇霧化干燥是三種最常見的干燥方式。
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原文標題:半導體硅片清潔流程
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