《炬丰科技-半导体工艺》DI-O3水在晶圆表面制备中的应用

炬丰科技

2021-7-6 09:36:27

1465 半导体工艺

书籍：《炬丰科技-半导体工艺》

文章：DI-O3水在晶圆表面制备中的应用

编号：JFSJ-21-034

作者：炬丰科技

网址：http://www.wetsemi.com/index.html

摘要

由于集成电路 (IC) 规模的不断减小以及对降低成本、提高产量和环境友好性的要求不断提高，半导体器件制造创新技术的发展从未停止过。最近在硅湿法清洗工艺中引入臭氧技术以取代传统的 RCA 方法引起了业界的兴趣，但显然值得更多的关注用于商业利用和实施。本文综述了臭氧化去离子水（DI-O3 水）在硅片表面制备中的应用，包括去除有机杂质、金属污染物和颗粒以及光刻胶剥离。

介绍

自半导体技术起源以来，清洁衬底表面在固态微电子器件制造中的重要性已得到公认。基于使用强无机酸、碱和氧化剂的腐蚀性化学物质，例如 SPM (H2SO4 + H2O2)、APM (NH4OH + H2O2)、HPM (HCl + H2O2)、HF 等，

已广泛应用于湿法清洗工艺，以去除硅片表面上的光刻胶、颗粒、轻质有机物、金属污染物和天然氧化物。然而，随着硅电路和器件架构的规模不断缩小（例如从 VLSI 到 ULSI 技术），探索有效和可靠的清洁方法以实现更好的晶片表面质量的研发从未放缓。另一方面，为了满足日益严格的低拥有成本（CoO）和高环境/安全监管标准的要求，清洁技术的创新也需求旺盛。

臭氧因其强大的氧化能力而受到赞赏，通常用于废物处理和饮用水消毒行业。最近在半导体湿法清洗工艺中引入臭氧引起了越来越多的兴趣，因为该技术通过满足上述需求的许多方面已被证明对工业应用非常有前景。如图 1 中的电位-pH 图所示，臭氧化超纯水 (UPW) 具有比 H2SO4、HCl、HNO3 和 NH4OH 更高的还原-氧化（氧化还原）电位，这些离子在传统湿法清洁方法中长期使用。在这种情况下，强氧化能力使臭氧水再次成为令人满意的试剂，无论是单独工作还是与其他化学品混合，对于半导体制造中的湿法清洗工艺。通过适当的应用，它可以避免使用一些需要在高温下操作的高腐蚀性化学品，从而减少 CoO，包括化学品费用、冲洗水量、安全问题、酸处理和废物处理问题等。

虽然已经发表了令人鼓舞的结果并且也可以使用商业工具，但目前在半导体行业中湿臭氧清洁技术的实施仍然有限。因此，本文的目的是作为系统审查 DI-O3 水应用及其在晶圆中的优势的工具。

半导体器件制造中的硅片清洗应用范围很广，例如 IC 预扩散清洗、IC 栅极前清洗、IC 氧化物 CMP 清洗、硅后抛光清洗等。这些应用一般包括以下基本工艺：1、去除有机杂质2、去除金属污染物3、去除颗粒4、去除原生氧化物。其中，单独使用 DI-O3 水无法去除原生氧化物，但臭氧技术可以在裸硅上重新生成干净的氧化物以满足某些工艺要求，如上一节所述。对于其他过程，DI-O3 水可以单独工作，也可以与其他化学品结合以达到清洁目的。

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