不同的湿法晶片清洗技术方法

湿法晶片清洗

虽然听起来可能没有极紫外(EUV)光刻那么性感，但对于确保成功的前沿节点、先进半导体器件制造，湿法晶片清洗技术可能比EUV更重要，这是因为器件的可靠性和最终产品的产量都与晶片的清洁度直接相关，因为晶片要经过数百个图案化、蚀刻、沉积和互连工艺步骤。

晶片上的单个颗粒就足以造成致命的缺陷或偏移，最终导致器件故障，当今最先进的节点设备用于智能汽车、医疗保健和工业应用等关键应用。因此，器件可靠性比以往任何时候都更加重要。这意味着更严格的设备分类和宁滨，从而影响产量。不幸的是，许多传统的晶片清洗方法不仅不足以用于先进的节点技术，它们还会对finFETs和硅通孔等精密结构造成损坏。所以选择正确的湿法晶片清洗技术不应该是事后才想到的，而是应该作为稳健制造工艺流程的一部分仔细考虑。

考虑到这一点，让我们看看湿法晶片清洗技术是如何从一门艺术发展成为一门科学的，以及湿法晶片清洗技术是如何专门针对先进技术节点的需求而开发的。

有几个清洗步骤？ 45纳米节点技术需要大约150-200个单独的清洗工艺步骤。10纳米节点处理使用了3倍于此的数量，大约800个清洗过程步骤，包括:光致抗蚀剂条、蚀刻后剥离、植入带、常规晶圆清洗、用于多重图案化和EUV的背面清洗、缩小技术节点需要双重、三重甚至四重图案化光刻工艺。这给整个工艺流程增加了数百个额外的步骤，包括额外的清洗步骤，虽然EUV的引入减少了工艺步骤的数量，但现在甚至可以实现更精细的功能，这增加了对不会损坏精细结构的高级晶片表面制备的需求。

几十年来，不同的湿法晶片清洗技术方法已经被用于从晶片表面去除不想要的颗粒、污染物和金属，为工艺的下一步做准备。

湿式工作台方法

在早期，当晶片测量直径为150毫米，技术节点在45纳米以上时，湿式工作台批处理就足够了。湿法工作台湿法晶片清洗的动机是产量和便利性。作为批处理，25-50个晶片可以有效地通过清洗步骤。

这种简单的工艺包括将一批晶圆浸入开放式湿式工作台的化学清洗剂中，以去除颗粒、金属和其他污染物。不幸的是，湿法工作台清洗难以控制，并且不足以从更精细的沟槽和通孔中去除亚微米颗粒，事实上浸没过程导致化学物质沿着晶片向下流动，留下颗粒。此外，作为一个开放的过程，有健康和安全的影响。结果今天湿工作台方法仅用于氮化硅剥离，随着晶圆变得越来越大，过孔、沟槽和互连技术变得越来越小，清洗和表面处理变得越来越复杂。焦点从单纯的清洁转移到表面处理，目标是确保晶片表面没有颗粒而不被损坏，并为下一步(如薄膜沉积)进行优化。这需要更科学的方法来微调清洁以适应环境。

分批喷雾法

在湿法晶片清洗技术的发展中，接下来采用了批量喷雾，喷射晶片增加了化学物质的速度，提高了从晶片特征上去除颗粒的能力，因为晶圆批次被封闭在喷涂室中，所以这是一个更安全的系统。然而由于是批处理，它仍然受到相关的挑战，其中之一是由喷涂的晶片粘在一起产生的镜像效应，因此化学物质不能到达晶片表面来清洁它们。

单次湿法晶片清洗

使用喷雾方法的单一湿法晶片清洗技术现在是对200和300毫米晶片上制造的从45纳米以下的技术节点执行许多清洗步骤的优选方法，喷雾更容易控制，虽然产量可能是个问题，但由于晶片更干净、缺陷更少，产量提高的好处抵消了这一点。传统喷雾方法的挑战在于，气溶胶不能总是达到适当的角度或深度来彻底清洁垂直特征和深孔。此外，喷射的力量可能会损坏精细的部件。

兆频超声波喷雾清洗

采用最先进的空间交替相移(SAPS)兆频超声波清洗工艺，将单次湿法晶片清洗提升到了一个新的水平，充分清洁晶片和造成损坏之间只有一线之隔，SAPS使得控制兆频超声波单元和晶片之间的距离成为可能。此外我们的SAPS工艺使用兰姆波渗透硅，并使化学物质的边界层变薄，以微调背面清洗，最后我们专有的适时激励气泡振荡(波特)兆频超声波技术通过稳定空化来清洁28纳米及以下的“敏感”结构，以防止清洁过程中气泡内爆造成的损坏。结果是，从最平坦的表面和最深的过孔到最精密的结构，都实现了均匀、无损伤的清洁。

 

　　审核编辑：汤梓红