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什么是半导体湿法清洗？半导体清洗工艺中常用的原材料有哪些？
分类：
行业动态
作者：
来源：
广东
发布时间：
2025-02-03
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上世纪50年代以后，随着离子注入、扩散、外延生长和光刻四种基本工艺的发明，半导体工艺逐渐发展起来。芯片被颗粒和金属污染，容易导致短路或开路等失效，因此除了在整个生产过程中避免外部污染外，在制造过程中（如高温扩散和离子注入等）都需要清洗。这些清洗工作涉及使用化学溶液或气体去除残留在晶圆上的颗粒物、金属离子和有机杂质，同时保持晶圆表面洁净和良好的电性能。
一、为什么说半导体清洗是芯片良率的“保镖”？
芯片制造需要在无尘室中进行，如果在制造过程中，有沾污现象，将影响芯片上器件的正常功能。据估计，80％的芯片电学失效都是由沾污带来的缺陷引起的。沾污杂质是指半导体制造过程中引入的任何危害芯片成品率及电学性能的物质，具体的沾污包括颗粒、有机物、金属和自然氧化层等。
一般来说，工艺越精细对于控污的要求越高，而且难度越大，随着半导体芯片工艺技术节点进入28纳米、14纳米等更先进等级，工艺流程的延长且越趋复杂，产线成品率也会随之下降。造成这种现象的一个原因就是先进制程对杂质的敏感度更高，小尺寸污染物的高效清洗更困难，解决的方法主要是增加清洗步骤。在80-60nm制程中，清洗工艺大约100多个步骤，而到了10nm制程，增至200多个清洗步骤。
二、什么是半导体湿法清洗？
半导体清洗主要分为湿法清洗和干法清洗。
湿法清洗使用液体化学品和去离子水通过氧化、蚀刻和溶解晶圆表面污染物、有机碎屑和金属离子污染。常用的湿法清洗有：RCA清洗、稀释化学品清洗、IMEC清洗和单晶圆清洗等方法。
1.RCA清洗
该工艺用于去除溶剂清洗工艺后存在于晶圆表面的有机材料、重离子等。过程中使用溶剂、酸、表面活性剂和水来喷射、净化、氧化、蚀刻和溶解晶片表面污染物、有机物及金属离子污染，通常会使用APM（NH₄OH/H₂O₂/H₂O,亦称为SC1清洗液）、Hydrochloric acid/hydrogen peroxide/DI water mixture(HPM;HCI/H₂O₂/H₂O at 65~80℃，通常也称为SC2清洗液)、Sulphuricacid（硫酸）/hydrogenperoxide（过氧化氢）/DI water（去离子水）混合物、Hydrofluoric acid（氢氟酸）或者diluted hydrofluoric acid（稀释氢氟酸）(HF或DHF at 20~25℃)。
每次使用化学品后，都需要用超纯水（Ultrapurewater，UPW）彻底冲洗。RCA清洗在兆声能量加持下，可减少化学品及DI水的用量，缩减晶圆在清洗液中的浸蚀时间，削弱湿法清洗的各向同性对积体电路特征的影响，同时可延长清洗液使用寿命。
2.化学品清洗
在RCA清洗的基础上，对SC1、SC2采用稀释混合使用，可以节省化学品和去离子水用量。稀释APM（1:1:50）可以去除晶圆表面的颗粒和碳氢化合物。在去除金属污染物时，稀释HPM（1:1:60）和稀释HCl（1:100）可以媲美传统HPM。采用合适的HCl浓度可有效抑制溶液中的颗粒沉积在晶圆表面。
3.IMEC清洗
比利时微电子中心提出了一种简化的臭氧化和稀释化学品清洗方法，以节省化学品和去离子水使用。第一步通过硫酸或臭氧化去离子水等消除有机污染物，并形成一层薄薄的化学氧化物，以确保有效去除颗粒。第二步使用HF和HCl混合稀释液去除氧化层和颗粒，同时抑制Cu和Ag等金属离子的沉积。第三步是在硅表面产生亲水性，以确保干燥时不产生干燥斑点或残留水印。
4.单晶圆清洗
由于设备工艺技术关键尺寸的缩小和新材料的引入，大直径晶圆前道工序的表面处理愈发重要。上述传统的清洗方法极难在确保高效清洁的同时，最大限度地减少表面和微结构的损伤。因此，业界倾向采用单晶圆清洗，以降低交叉污染的风险，从而提高产品良率并降低成本。
主要步骤是在室温下重复使用DI-O3/DHF清洗液，去离子水（DI-O3）产生氧化硅，同时DHF刻蚀氧化硅，消除颗粒物和金属污染物，快速喷涂即可以达到令人满意的清洗效果，而不会出现交叉污染。最后的冲洗可使用DI水或臭氧化DI水。使用异丙醇与大量氮气混合进行干燥处理可以避免水渍。单晶片清洗可降低化学品的消耗量，同时可提高晶圆的成本效益。
三、半导体清洗工艺中常用的原材料有哪些？
去离子水：用于预清洗和终清洗。
酸性溶液：如盐酸-过氧化氢混合液、氢氟酸等，用于去除金属离子和氧化物。
碱性溶液：如氨水-过氧化氢混合液，用于去除颗粒物和部分有机物。
溶剂：如丙酮、异丙醇等，用于去除油脂和其他有机物。
络合剂：如乙二胺四乙酸等，用于与金属离子形成稳定的络合物。
等离子气体：如氧气、氩气等，用于等离子清洗。
四、半导体湿法清洗设备一般有哪些？
清洗槽：用于放置清洗液和待清洗的半导体器件，确保充分接触和清洗效果。
温控系统：控制清洗液的温度，以适应不同的清洗工艺需求。
漂洗装置：用于提供足够的纯化水，并实现连续的漂洗操作。
干燥设备：如烘箱或气流吹干系统，用于快速将器件表面的水分蒸发和去除。
五、半导体湿法清洗过程控制
温度控制：不同清洗液可能需要不同的温度范围，应根据要求进行精确控制。
时间控制：根据清洗剂和待清洗器件的特性，确定适宜的浸泡时间。
浓度和稀释：根据清洗效果和要求，调整清洗剂的浓度和纯化水的使用比例。
气泡控制：避免清洗过程中的气泡产生，并通过气泡除尘剂去除残余气泡。
六、半导体芯片清洗设备配件PFA产品简介
在半导体芯片的生产制造过程中会产生各种沾污杂质，需要用半导体清洗设备进行多次清洗，清洗不可避免会用到清洗剂，清洗剂往往有腐蚀性，丹凯高纯PFA材料产品因具有耐高温、耐腐蚀、低离子析出的特点，成为半导体清洗设备的理想配件。半导体清洗设备配件PFA产品主要有以下几种：
1、PFA管：PFA软管、PFA硬管
2、PFA接头：PFA焊接接头、PFA入珠接头、PFA扩口接头
3、PFA阀门：PFA旋塞阀、PFA隔膜阀
4、PFA注塑件
深圳市丹凯科技有限公司，位于中国深圳，是一家国家高新技术企业，也是一家专精特新企业。
深圳市丹凯科技有限公司，专业从事FEP、PFA、PTFE、PVDF等氟塑料管棒板膜制品的研发、生产、销售和服务的智造企业。PTFE、PFA、FEP、PVDF氟塑料制品行业专家，集研发、生产、销售和服务于一体的专业供应商。
ShenZhen DanKai Technology Co.,ltd. is an intelligent manufacturing enterprise specializing in the R & D, production, sales and service of FEP, PFA, PTFE,PVDF and other fluoroplastic tube, bar, sheet and film products as well as other insulating materials.
公司拥有国际标准的资深研发团队和国外引进的氟塑料制品生产线，部分氟塑料制品通过ISO9001、SGS、FDA认证。
主要产品有：①管类：铁氟龙管、四氟管、PTFE聚四氟乙烯管，FEP管，PFA管，PVDF管；②热缩管类：PTFE热缩管，FEP热缩管，PFA热缩管，PVDF热缩管；③板棒膜类：PTFE板棒膜，FEP板棒膜，PFA板棒膜，PVDF板棒膜；④其他绝缘材料类：硅胶、PU、PE、PVC、UPE等；⑤特殊类：PFA进口接头，螺旋管，弹簧管，旋切管，焊条，三通，直通，垫片，接头，锥棒，扩口管，封口管，编织管，波纹管等。同时可应客户要求订制加工生产各种规格的氟塑料产品。
本文由铁氟龙管小姐姐原创，欢迎关注，带你一起长知识！
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