半导体清洗方法：湿法清洗，RCA清洗法，稀释化(2)

Ultrapurewater（UPW）通常叫作DI水，UPW采用臭氧化的水稀释化学品以及化学清洗后晶片的冲洗液。RCA清洗附加兆声能量后，可减少化学品及DI水的消耗量，缩短晶片在清洗液中的浸蚀时间，减轻湿法清洗的各向同性对积体电路特征的影响，增加清洗液使用寿命。

3稀释化学法

在RCA清洗的基础上,对SC1、SC2混合物采用稀释化学法可以大量节约化学品及DI水的消耗量。并且SC2混合物中的H2O2可以完全去掉。稀释APMSC2混合物（1:1:50）可以有效地从晶片表面去除颗粒和碳氢化合物。强烈稀释HPM混合物（1:1:60）和稀释HCI（1:100）在清除金属时可以象标准SC2液体一样有效。采用稀释HCL溶液的另外一个优点是，在低HCL浓度下颗粒不会沉淀。因为pH值在2～2.5范围内硅与硅氧化物是等电位的，pH值高于该点，硅片表面带有网状负电荷；低于该点，硅片表面带有网状正电荷。这样在PH值高于2～2.5时，溶液中的颗粒与硅表面带有相同的电荷，颗粒与硅表面之间形成静电屏蔽，硅片在溶液中浸蚀期间这种屏蔽可以阻止颗粒从溶液中沉积到硅表面上。但在pH值低于2时，硅片表面带正电荷，而颗粒带负电荷，这样一来就不会产生屏蔽效果，导致硅片在溶液中浸蚀时颗粒沉积到硅表面。有效控制HCL浓度可以阻止溶液中颗粒沉积到硅表面。采用稀释RCA清洗法可使全部化学品消耗量减少于86%。稀释SC1,SC2溶液及HF补充兆声搅动后,可降低槽中溶液使用温度，并优化了各种清洗步骤的时间，这样导致槽中溶液寿命加长，使化学品消耗量减少80～90%。实验证明采用热的UPW代替凉的UPW可使UPW消耗量减少75～80%。此外，多种稀释化学液由于低流速/或清洗时间的要求可大大节约冲洗用水。

4IMEC清洗法

在湿法清洗中，为了减少化学品和DI水的消耗量，常采用IMEC清洗法。

第一步，去除有机污染物，生成一薄层化学氧化物以便有效去除颗粒。通常采用硫酸混合物，但出于环保方面的考虑而采用臭氧化的DI水，既减少了化学品和DI水的消耗量又避免了硫酸浴后较困难的冲洗步骤。用臭氧化的DI水完全彻底去除HMDS（六甲基二硅胺烷）比较困难，因为在室温下，臭氧可在溶液中高浓度溶解，但反应速度较慢，导致HDMS不能完全去除；较高温度下，反应速度加快，但臭氧的溶解浓度较低，同样影响HMDS的清除效果。因此为了较好的去除有机物，必须使温度、浓度参数达到最优化。.

第二步，去除氧化层，同时去除颗粒和金属氧化物。Cu，Ag等金属离子存在于HF溶液时会沉积到Si表面。其沉积过程是一个电化学过程，在光照条件下，铜的表面沉积速度加快。通常采用HF/HCL混合物在去除氧化层和颗粒的同时抑制金属离子的沉积。添加氯化物可抑制光照的影响，但少量的氯化物离子由于在Cu2+/Cu+反应中的催化作用增加了Cu的沉积，而大量的氯化物离子添加后形成可溶性的高亚铜氯化物合成体抑制铜离子沉积。优化的HF/HCL混合物可有效预防溶液中金属外镀，增长溶液使用时间。:

第三步，在硅表面产生亲水性，以保证干燥时不产生干燥斑点或水印。通常采用稀释HCL/O3混合物，在低pH值下使硅表面产生亲水性，同时避免再发生金属污染，并且在最后冲洗过程中增加HNO3的浓度可减少Ca表面污染。

从表中可以看出IMEC清洗法可达到很低的金属污染，并以其低化学品消耗及无印迹的优势获得较好的成本效率。

5单晶片清洗

大直径晶片的清洗采用上述方法不好保证其清洗过程的完成，通常采用单晶片清洗法，如下图所示，其清洗过程是在室温下重复利用DI-O3/DHF清洗液，臭氧化的DI水（DI-O3）产生氧化硅，稀释的HF蚀刻氧化硅，同时清除颗粒和金属污染物。根据蚀刻和氧化的要求采用较短的喷淋时间就可获得好的清洗效果，不会发生交叉污染。最后冲洗不是采用DI水就是采用臭氧化DI水。为了避免水渍，采用浓缩大量氮气的异丙基乙醇（IPA）进行干燥处理。单晶片清洗具有或者比改良的RCA清洗更好的清洗效果，清洗过程中通过采用DI水及HF的再循环利用，降低化学品的消耗量，提高晶片成本效益。

6干法清洗

干法清洗采用气相化学法去除晶片表面污染物。气相化学法主要有热氧化法和等离子清洗法等，清洗过程就是将热化学气体或等离子态反应气体导入反应室，反应气体与晶片表面发生化学反应生成易挥发性反应产物被真空抽去。各种污染物的去除措施分别列于表4。在CI包容环境中退火是一种典型的热氧化过程，在氧化炉中进行，氩（Ar）溅射通常在溅射淀积前现场进行。等离子清洗采用激光、微波、热电离等措施将无机气体激发到等离子态活性粒子，活性粒子与表面分子反应生成产物分子，产物分子进一步解析形成气相残余物脱离表面。

文章来源：《湿法冶金》 网址: http://www.sfyjzz.cn/zonghexinwen/2021/0215/410.html