半导体清洗：半导体污染物的分类

半导体清洗：半导体污染物的分类

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）都需要湿法或干法清洗。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。

污染物的分类

IC的制造过程中需要使用一些有机和无机化合物。制造过程一直在洁净室进行，但存在人为干预，因此会导致晶圆的各种环境污染。污染物根据其存在形式分为四类：颗粒物、有机物、金属污染物和氧化物。

1、颗粒物

聚合物、光刻胶和刻蚀杂质构成了大部分颗粒物。通常，颗粒粘附在硅表面，影响后续工艺的几何特征和电性能的发展。虽然颗粒与表面之间的附着力是多种多样的，但以范德华力为主，因此去除颗粒的主要方法是用物理或化学方式将颗粒底切（undercut）来逐渐去除。由于颗粒与硅表面的接触面积减少，最终被去除。

2、有机物

人体皮肤油脂、洁净室空气、机械油、有机硅真空油脂、光刻胶、清洗溶剂和其它有机污染物都可以在IC工艺中找到。每种污染物以不同的方式影响工艺，但主要是通过产生有机层来阻止清洗溶液到达晶圆表面。因此，去除有机物通常是清洗的第一步。

3、金属污染物

在IC制工艺中，金属互连材料用于连接独立器件。光刻和刻蚀用于在绝缘层上创建接触窗口，然后使用蒸发、溅射或化学气相沉积（CVD）来构建金属互连。为了构建互连，首先需要刻蚀Al-Si、Cu等薄膜，然后对沉积的介电层进行化学机械抛光（CMP）。该工艺有可能在构建金属互连时产生各种金属污染。为了去除金属污染，必须采取适当的清洗步骤。

4、氧化物

在含氧气和水的环境中，硅原子很容易被氧化形成氧化层，称为天然氧化层。由于过氧化氢具有很强的氧化能力，用APM和HPM溶液清洗后，会在硅表面形成化学氧化层。一旦晶圆被清洗，表面氧化物必须被清除，以保证栅极氧化物的质量。CVD在工艺中产生的氧化物，如氮化硅和氧化硅也应在清洗中被选择性去除。

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