半导体制程RCA清洗IC——芯片制造流程课件PPT
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半导体rca清洗工艺
半导体rca清洗工艺嘿，朋友！今天咱们来聊聊半导体 RCA 清洗工艺。
这玩意儿啊，就像是给半导体芯片做了一场深度的“沐浴”，把那些脏东西、杂质啥的统统洗掉，让芯片能清清爽爽地工作。
你想想，半导体芯片就像一个超级精细的微缩城市，里面的电路就像是错综复杂的道路和管道。
要是这些道路和管道里堆满了灰尘和杂物，那还能正常运转吗？肯定不行！所以这 RCA 清洗工艺就派上用场啦。
这 RCA 清洗工艺，那可不是随便搞搞的。
它有一套严格又精细的流程，就跟大厨做菜一样，每一步都得恰到好处。
先来说说第一步，化学浸泡。
这就好比给芯片泡个“药水澡”，让那些顽固的污渍先松松劲儿。
这药水可是精心调配的，得有合适的成分和浓度，多一点少一点都不行，要不然芯片就得“闹脾气”。
然后是冲洗环节，这就像是打开水龙头给芯片来个“大水冲澡”。
可别小看这冲洗，水流的速度、压力都得控制好，不然冲得太猛，芯片上的“小零件”都得被冲跑了。
还有啊，在整个清洗过程中，温度的控制也特别重要。
温度高了，芯片可能会“中暑”；温度低了，那些污渍又洗不干净，这可真是个技术活！而且，这清洗的环境也得讲究。
得像手术室一样干净，一粒灰尘都不能有。
不然那些灰尘飘到芯片上，之前的努力不就都白费啦？你说，这半导体 RCA 清洗工艺是不是特别复杂又精细？要是哪一个环节出了差错，那芯片可就没法正常工作啦，说不定整个电子产品都会出问题。
所以啊，从事这方面工作的人，那可得有十足的耐心和细心，就像绣花一样，一针一线都不能出错。
总之，半导体 RCA 清洗工艺就像是给半导体芯片做了一次精心的呵护，让它们能够以最佳的状态为我们服务。
这工艺虽然复杂，但却至关重要，你说是不是？。
集成电路制造工艺课件——芯片制造流程课件PPT
离基与材料发生化学反应，形成挥发物，实现刻蚀。 选择性好、对衬底损伤较小，但各向异性较差
• 反应离子刻蚀(Reactive Ion Etching，简称为 RIE)：通过活性离子对衬底的物理轰击和化学 反应双重作用刻蚀。具有溅射刻蚀和等离子 刻蚀两者的优点，同时兼有各向异性和选择 性好的优点。目前，RIE已成为VLSI工艺中应 用最广泛的主流刻蚀技术
N+
P+
有源区
集成电路的内部单元(俯视图)
晶体管光学照片
8mm低噪声放大器版图
晶体管SEM照片
沟道长度为0.15微米的晶体管 栅长为90纳米的栅图形照片
100 m 头发丝粗细
30m
50m 30~50m (皮肤细胞的大小)
1m 1m (晶体管的大小)
90年代生产的集成电路中晶体管大小与人 类头发丝粗细、皮肤细胞大小的比较
N沟道MOS晶体管
CMOS集成电路(互补型MOS集成电路)： 目前应用最为广泛的一种集成电路，约占 集成电路总数的95%以上。
集成电路制造工艺
• 图形转换：将设计在掩膜版(类似于照相
底片)上的图形转移到半导体单晶片上
• 掺杂：根据设计的需要，将各种杂质掺杂
在需要的位置上，形成晶体管、接触等
• 制膜：制作各种材料的薄膜
杂质掺杂
• 掺杂：将需要的杂质掺入特定的半 导体区域中，以达到改变半导体电 学性质，形成PN结、电阻、欧姆接 触
行为仿真
是
综合、优化——网表
否 时序仿真
是 布局布线——版图
—设计业—
后仿真 是
Sing off
集成电路芯片设计过程框架
否
From 吉利久教授
芯片制造过程 —制造业—
• 反应离子刻蚀(Reactive Ion Etching，简称为 RIE)：通过活性离子对衬底的物理轰击和化学 反应双重作用刻蚀。具有溅射刻蚀和等离子 刻蚀两者的优点，同时兼有各向异性和选择 性好的优点。目前，RIE已成为VLSI工艺中应 用最广泛的主流刻蚀技术
N+
P+
有源区
集成电路的内部单元(俯视图)
晶体管光学照片
8mm低噪声放大器版图
晶体管SEM照片
沟道长度为0.15微米的晶体管 栅长为90纳米的栅图形照片
100 m 头发丝粗细
30m
50m 30~50m (皮肤细胞的大小)
1m 1m (晶体管的大小)
90年代生产的集成电路中晶体管大小与人 类头发丝粗细、皮肤细胞大小的比较
N沟道MOS晶体管
CMOS集成电路(互补型MOS集成电路)： 目前应用最为广泛的一种集成电路，约占 集成电路总数的95%以上。
集成电路制造工艺
• 图形转换：将设计在掩膜版(类似于照相
底片)上的图形转移到半导体单晶片上
• 掺杂：根据设计的需要，将各种杂质掺杂
在需要的位置上，形成晶体管、接触等
• 制膜：制作各种材料的薄膜
杂质掺杂
• 掺杂：将需要的杂质掺入特定的半 导体区域中，以达到改变半导体电 学性质，形成PN结、电阻、欧姆接 触
行为仿真
是
综合、优化——网表
否 时序仿真
是 布局布线——版图
—设计业—
后仿真 是
Sing off
集成电路芯片设计过程框架
否
From 吉利久教授
芯片制造过程 —制造业—
半导体第五讲硅片清洗(4课时)——芯片制造流程课件PPT
70～80C, 10min
碱性（pH值>7）
✓可以氧化有机膜
✓和金属形成络合物
✓缓慢溶解原始氧化层，并再氧化——可以去除颗粒
✓NH4OH对硅有腐蚀作用
RCA clean is
OH－
OH－
OH－
OH－ OH－
OH－
“standard process” used to remove organics,
heavy metals and
=0.02 ppb !!
12
颗粒粘附
所有可以落在硅片表面的都称作颗粒。
颗粒来源：
✓空气 ✓人体 ✓设备 ✓化学品
超级净化空气
风淋吹扫、防护服、面罩、 手套等，机器手/人
超纯化学品 去离子水
特殊设计及材料 定期清洗
13
各种可能落在芯片表面的颗粒
14
❖粒子附着的机理：静电力，范德华力，化学键等 ❖去除的机理有四种：
19
自然氧化层（Native Oxide）
➢ 在空气、水中迅速生长 ➢ 带来的问题：
✓ 接触电阻增大 ✓ 难实现选择性的CVD或外延 ✓ 成为金属杂质源 ✓ 难以生长金属硅化物
➢ 清洗工艺：HF＋H2O（ca. 1: 50）
20
2、硅片清洗
有机物/光刻 胶的两种清 除方法：
SPM：sulfuric/peroxide mixture H2SO4(98％):H2O2(30％)=2:1~4:1 把光刻胶分解为CO2＋H2O （适合于几乎所有有机物）
alkali ions.
22
SC-2: HCl(73%):H2O2(30%):DIH2O=1:1:6~1:2:8 70～80C, 10min 酸性（pH值<7）
芯片制造流程ppt课件
芯片制作过程– 电路连接
The portions of a chip that conduct electricity form the chip’s interconnections. A conducting metal (usually a form of aluminum) is deposited on the entire wafer surface. Unwanted metal removed during lithography and etching leaves microscopically thin lines of metal interconnects. All the millions of individual conductive pathways must be connected in order for the chip to function. This includes vertical interconnections between the layers as well as horizontal Interconnections across each layer of the chip.
SMIC
0.13u
Cu
BEOL
Flow
1M L D D FL O W
C V D S IN D E P FSG D EP S IO N D E P V IA P H O T O V IA D R Y E T C H V IA C L E A N B A R C C O A T IN G PLUG ETCH BACK M TO X PH O TO M T DRY ETCH M T CLEAN STO P LA Y ER R EM O V E P O S T -S L R C L E A N T a N /T a & C u S E E D C U P L A T IN G M 2CU CM P
半导体制造工艺流程_图文
MOS电容
SiO2 P+
AL
N+ N-epi
P-SUB
Al P+
主要制程介绍
矽晶圓材料（Wafer）
圓晶是制作矽半導體IC所用之矽晶片，狀似圓 形，故稱晶圓。材料是「矽」， IC（ Integrated Circuit）厂用的矽晶片即為 矽晶體，因為整片的矽晶片是單一完整的晶體 ，故又稱為單晶體。但在整體固態晶體內，眾 多小晶體的方向不相，則為复晶體（或多晶體 ）。生成單晶體或多晶體与晶體生長時的溫度 ，速率与雜質都有關系。
外延层电阻
SiO2
R
N+
R
P+
P
P+
N-epi
P-SUB
集成电路中电阻5
MOS中多晶硅电阻
多晶硅
SiO2氧化层Si源自其它：MOS管电阻集成电路中电容1
SiO2 P+
A-
N+E P+-I
N+-BL P-SUB
B+
A-
B+
N P+ Cjs
发射区扩散层—隔离层—隐埋层扩散层PN电容
集成电路中电容2
N+
後段backend构装packaging测试制程initialtestandfinaltest一晶圆处理制程晶圆处理制程之主要工作为在矽晶圆上制作电路与电子元件如电晶体电容体逻辑闸等为上述各制程中所需技术最复杂且资金投入最多的过程以微处理器microprocessor为例其所需处理步骤可达数百道而其所需加工机台先进且昂贵动辄数千万一台其所需制造环境为为一温度湿度与含尘particle均需控制的无尘室cleanroom虽然详细的处理程序是随著产品种类与所使用的技术有关
SiO2 P+
AL
N+ N-epi
P-SUB
Al P+
主要制程介绍
矽晶圓材料（Wafer）
圓晶是制作矽半導體IC所用之矽晶片，狀似圓 形，故稱晶圓。材料是「矽」， IC（ Integrated Circuit）厂用的矽晶片即為 矽晶體，因為整片的矽晶片是單一完整的晶體 ，故又稱為單晶體。但在整體固態晶體內，眾 多小晶體的方向不相，則為复晶體（或多晶體 ）。生成單晶體或多晶體与晶體生長時的溫度 ，速率与雜質都有關系。
外延层电阻
SiO2
R
N+
R
P+
P
P+
N-epi
P-SUB
集成电路中电阻5
MOS中多晶硅电阻
多晶硅
SiO2氧化层Si源自其它：MOS管电阻集成电路中电容1
SiO2 P+
A-
N+E P+-I
N+-BL P-SUB
B+
A-
B+
N P+ Cjs
发射区扩散层—隔离层—隐埋层扩散层PN电容
集成电路中电容2
N+
後段backend构装packaging测试制程initialtestandfinaltest一晶圆处理制程晶圆处理制程之主要工作为在矽晶圆上制作电路与电子元件如电晶体电容体逻辑闸等为上述各制程中所需技术最复杂且资金投入最多的过程以微处理器microprocessor为例其所需处理步骤可达数百道而其所需加工机台先进且昂贵动辄数千万一台其所需制造环境为为一温度湿度与含尘particle均需控制的无尘室cleanroom虽然详细的处理程序是随著产品种类与所使用的技术有关
半导体制程简=PPT课件
– 例如：硅、硅化 物、金属导线等 等。
– 另外，在去除光 阻止后，通常还 需要有一步清洗， 以保证晶园表面 的洁净度。
-
30
2.7 金属蚀刻
• Metal Etch
– 金属蚀刻用于制作芯片中的金属导线。 – 导线的形状由Photo制作出来。 – 这部分工作也使用等离子体完成。
-
31
2.8 薄膜生长
– Develop & Bake
• 曝光完毕之后，晶园送回Track进行显影，洗掉被曝 过光的光阻。
• 然后再进行烘烤，使没有被洗掉的光阻变得比较坚硬 而不至于在下一步蚀刻的时候被破坏掉。
-
24
2.4 酸蚀刻
• Acid Etch
– 将没有被光阻覆盖的薄膜腐蚀掉，是酸蚀刻的 主要任务。
– 蚀刻完毕之后，再将光阻洗去。
• 一般而言通常使用 正光阻。只有少数 层次采用负光阻。
-
20
• 曝光
– Exposure
• 曝光动作的目的是将光罩上的图形传送到晶园上。 • 0.13um，0.18um就是这样做出来的。 • 曝光所采用的机台有两种：Stepper和Scanner。
-
21
• 左图是当今 市场占有率 最高的ASML 曝光机。
半导体制程简介
——芯片是如何制作出来的
-
1
基本过程
• 晶园制作 – Wafer Creation
• 芯片制作 – Chip Creation
• 后封装 – Chip Packaging
-
2
第1部分 晶园制作
-
3
1.1 多晶生成
• Poly Silicon Creation 1
– 目前半导体制程所使用的主要原料就是晶园 (Wafer)，它的主要成分为硅(Si)。
– 另外，在去除光 阻止后，通常还 需要有一步清洗， 以保证晶园表面 的洁净度。
-
30
2.7 金属蚀刻
• Metal Etch
– 金属蚀刻用于制作芯片中的金属导线。 – 导线的形状由Photo制作出来。 – 这部分工作也使用等离子体完成。
-
31
2.8 薄膜生长
– Develop & Bake
• 曝光完毕之后，晶园送回Track进行显影，洗掉被曝 过光的光阻。
• 然后再进行烘烤，使没有被洗掉的光阻变得比较坚硬 而不至于在下一步蚀刻的时候被破坏掉。
-
24
2.4 酸蚀刻
• Acid Etch
– 将没有被光阻覆盖的薄膜腐蚀掉，是酸蚀刻的 主要任务。
– 蚀刻完毕之后，再将光阻洗去。
• 一般而言通常使用 正光阻。只有少数 层次采用负光阻。
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20
• 曝光
– Exposure
• 曝光动作的目的是将光罩上的图形传送到晶园上。 • 0.13um，0.18um就是这样做出来的。 • 曝光所采用的机台有两种：Stepper和Scanner。
-
21
• 左图是当今 市场占有率 最高的ASML 曝光机。
半导体制程简介
——芯片是如何制作出来的
-
1
基本过程
• 晶园制作 – Wafer Creation
• 芯片制作 – Chip Creation
• 后封装 – Chip Packaging
-
2
第1部分 晶园制作
-
3
1.1 多晶生成
• Poly Silicon Creation 1
– 目前半导体制程所使用的主要原料就是晶园 (Wafer)，它的主要成分为硅(Si)。
《半导体清洗工艺》课件
清洗液的种类
介绍常用的半导体清洗液类型，如酸碱清洗剂、 溶剂和生物缓冲液。
清洗液的性能指标
讨论选择清洗液时需要考虑的性能指标，如清 洁度、去离子率和残留物。
四、清洗实施
1
清洗室环境要求
了解半导体清洗室的环境要求，如温度控制、湿度控制和压力控制。
2
清洗步骤
详细介绍半导体清洗的步骤，包括浸泡、超声波清洗和喷淋清洗。
《半导体清洗工艺》PPT 课件
欢迎来到《半导体清洗工艺》的课程！在本课程中，我们将深入探讨半导体 清洗的重要性、准备工作、清洗液的选择、清洗实施、清洗之后的处理，以 及常见问题和清洗工艺的改进。
一、清洗工艺的重要性
半导体清洗工艺的意义
了解清洗工艺对半导体制造的重要性，包括确 保产品质量、提高芯片性能和延长芯片寿命。
清洗工艺的优势
了解清洗工艺与其他清洗方法相比的优势和好 处，如高效、可追溯性和环保。
二、清洗前的准备工作
1 设备检查
了解清洗前对设备进行的必要检查，以确保其正常运行和安全。
2 工具准备
了解在清洗过程中所需的工具及其使用方法。
3 安全注意事项
了解清洗操作中的安全注意事项，以保护自己和周围的环境。
三、清洗液的选择
八、总结
清洗工艺的关键
总结清洗工艺的关键因素，如设备可靠性和操作人员技术。
未来的发展方向
展望清洗工艺未来的发展方向和可能的研究方向。
参考资料
书籍
列出一些有关半导体清洗工艺的重要书籍。
文献
引用一些相关的学术文献和研究论文。
报告
提供一些有关清洗工艺的行业报告和研究报告。
解释清洗后留有水痕的可能原因和解决方案。
清洗后留有化学物
IC制造流程简介ppt课件
(2) Low Pressure CVD (LPCVD)
The growth temperature is around 400 0C to 750 0C. Better step coverage ability.
(3) Plasma Enhanced CVD (PECVD)
The growth temperature is under 400 0C. In the case of the Al deposition and non-thermal process.
感光材料：
正片－經過顯影(Development)，材料所獲得 的圖案與光罩上相同稱為正片。
負片－如果彼此成互補的關係稱負片
11
Photolithography Process - 1
Apply resist after priming (spinner)
Wafer
Resist
Wafer
Resist Oxide
23
Major Parameters In CMP
SiO2 CMP:
• Down Force • Rotating Speed (p) • Type of The Pad
Metal and Si CMP:
• pH Measurement
* The lower the force-speed ratio the better the planarity
19
Physical Vapor Deposition
Metal Target
Gas In
Plate
Collimator
DC
Wafer To The Vacuum Pump
20
Chemical Vapor Deposition
The growth temperature is around 400 0C to 750 0C. Better step coverage ability.
(3) Plasma Enhanced CVD (PECVD)
The growth temperature is under 400 0C. In the case of the Al deposition and non-thermal process.
感光材料：
正片－經過顯影(Development)，材料所獲得 的圖案與光罩上相同稱為正片。
負片－如果彼此成互補的關係稱負片
11
Photolithography Process - 1
Apply resist after priming (spinner)
Wafer
Resist
Wafer
Resist Oxide
23
Major Parameters In CMP
SiO2 CMP:
• Down Force • Rotating Speed (p) • Type of The Pad
Metal and Si CMP:
• pH Measurement
* The lower the force-speed ratio the better the planarity
19
Physical Vapor Deposition
Metal Target
Gas In
Plate
Collimator
DC
Wafer To The Vacuum Pump
20
Chemical Vapor Deposition
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主要供应商
FSI
RCA工艺 ——— 工作机台介绍 Conventional Wet Bench
RCA工艺 ——— 工作机台介绍
Conventional Wet Bench
设备组成： ➢ 中央控制系统及晶圆输入端 ➢ 串联式化学酸槽、碱槽及洗涤槽 ➢ 检测系统，包括流量监测，温度检测，酸槽化
学浓度校准 ➢ 旋转、干燥设备
Conventional Bench Single Batch Plug Flow Multiple Batch Plug Flow Batch Spray Single Wafer Cleaner
干燥机
HF Vapor Clean
主要供应商
Sugai DNS TEL SCP DNS CFM Steag DNS Sugai TEL DNS FSI DNS SEZ
时间设定
RCA清洗技术
1
工艺
2
清洗现场
清洗工艺介绍
1. 化学清洗、晶圆清洗是什么
2. 晶圆清洗的重要性 3. 晶圆清洗的研究内容 4. 晶圆清洗中的化学原料及作用 5. 晶圆清洗的RCA工艺
1. 化学清洗是什么
化学清洗是利用各种化学试剂和有机溶剂清除附着在 物体表面上的杂质的方法。在半导体行业，化学清洗是 指清除吸附在半导体、金属材料以及用具表面上的各种 有害杂质或油污的工艺过程。
+H2O (70C0 10min)
STEP8 Rinse DI water (18MΩ.cm)
STEP9 DRY
Spin Rinse
Process Stop
DI Water
18.2MΩ.cm
H2O2
30 %
H2SO4
96 %
RCA工艺 ——— 化学溶剂
化学溶剂
SPM DHF APM HPM
HCl
37 %
BHF去除氧化层 （to 疏水性） 3. 碱洗（双氧水、氨水、水）：颗粒、有机物去除
BHF去除氧化层 （to 疏水性） 4. 酸洗（双氧水、盐酸、水）：微粒、金属去除
BHF去除氧化层 （to 疏水性） 5. 超纯水淋洗：去除离子
练习
1
工艺
2
清洗现场
RCA工艺 ——— 制程设备及供应商
湿法工作站
RCA清洗法是用于晶圆清洗的第一种工艺方法，也 是目前工业界最为广泛采用的工艺方法。该方法由RCA 公司的Kern 和 Puotinen在1965年发明，1970年发布。
RCA工艺流程
Process Start
STEP1 SPM
(4:1) H2SO4 + H2O2 (90C0 15min)
STEP2 Rinse DI water (18MΩ.cm)
B
IPA Dryer 工作原理及设备简图
C
Marangoni Dryer 工作原理及设备简图
第一部分小结：
➢ 晶圆清洗的目的、意义。 ➢ RCA标准工艺方法。 ➢ RCA工艺的常规机台原理及功能。
清洗现场操作过程
氢氟酸 专用烧杯
清洗区 专用提把
光阻、刻蚀 专用提把
液面高度 测量棒
专用吸笔
晶圆清洗
晶圆清洗是以整个批次或单一晶圆，藉由化学品的浸 泡或喷洒来去除脏污，并用超纯水来洗涤杂质，主要是 清除晶片表面所有的污染物，如微尘粒（Particle）、有机 物（Organic）、无机物、金属离子（Metal_Ions）等杂质
2. 晶圆清洗的重要性
在超大型集成电路（ULSI）制程中，晶圆清洗技术及洁净度，
是影响晶圆制程良率、品质及可靠度最重要的因素之一。据统
计，在标准的IC制造工艺中，仅涉及晶圆清洗和表面预处理的
工艺步骤就有100步之多，可以说晶圆清洗的好坏直接制约了IC
加工的水平。
3. 晶圆清洗的研究内容
➢ 杂质污染物的来源与类型分析 ➢ 杂质污染物对器件性能的影响 ➢ 清洗剂及其清除杂质的作用原理及清洗方法 ➢ 物体表面污染物测定、洁净度的检查方法 ➢ 清洗设备的改进、维护及自动化 ➢ 化学试剂在清洗过程中对人体的影响 ➢ 清洗工艺的安全操作问题
STEP3 DHF
HF (0.5% - 2%) (30 sec)
STEP6 Rinse DI water (18MΩ.cm)
STEP5 SC1
(1:1:5) NH4OH + H2O2
+H2O (70C0 10min)
STEP4 Rinse DI water (18MΩ.cm)
STEP7 SC2
(1:1:5) HCL + H2O2
定时
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
温度设定
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
酸槽盖板打开
酸槽盖板放置
化学石英槽
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
晶圆处理
晶圆、晶舟
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
晶圆转移
清洗开始
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
泄露紧急按钮
废弃物 丢弃箱
急救药品布置
聚氯乙烯 防护服
防酸手套
聚氯乙烯 围裙
天然橡胶 高筒靴
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
样机图片
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
机台启动
压力表
启动开关
4. 晶圆清洗中的化学原料及作用
污染
可能污染源
微粒 金属 有机物 自然氧化物
机台、环境、水汽、化学品、容器 机台、环境、水汽、化学品、容器、离子植入、蚀刻
光阻残留、容器、化学品、建筑物油漆涂料挥发 化学品、环境、水、气体
4. 晶圆清洗中的化学原料及作用 SC-2 也可以
5. 晶圆清洗的RCA工艺
NH3·H2O
29 %
HF
0.5-2 %
RCA工艺 ——— 微粒去除机制
氧化去除
电离去除
微粒在氧化剂中被氧化 溶于酸碱去除
离子电性排斥去除
RCA工艺 ——— 微粒去除机制
超声波去除
改进的RCA 清洗
1. 水中超声清洗：灰尘、残余物去除 2. 浓硫酸、浓硫酸+双氧水：表面污染（有机物、重金属、微粒）
RCA工艺 ——— 工作机台介绍 Spray Chemical Cleaning Proce工艺 ——— 工作机台介绍
Wafer Dry Technology
A
Down Flow Spin Dryer
B
IPA Dryer
C
Marangoni Dryer
A
Down Flow Spin Dryer 工作原理及设备简图
FSI
RCA工艺 ——— 工作机台介绍 Conventional Wet Bench
RCA工艺 ——— 工作机台介绍
Conventional Wet Bench
设备组成： ➢ 中央控制系统及晶圆输入端 ➢ 串联式化学酸槽、碱槽及洗涤槽 ➢ 检测系统，包括流量监测，温度检测，酸槽化
学浓度校准 ➢ 旋转、干燥设备
Conventional Bench Single Batch Plug Flow Multiple Batch Plug Flow Batch Spray Single Wafer Cleaner
干燥机
HF Vapor Clean
主要供应商
Sugai DNS TEL SCP DNS CFM Steag DNS Sugai TEL DNS FSI DNS SEZ
时间设定
RCA清洗技术
1
工艺
2
清洗现场
清洗工艺介绍
1. 化学清洗、晶圆清洗是什么
2. 晶圆清洗的重要性 3. 晶圆清洗的研究内容 4. 晶圆清洗中的化学原料及作用 5. 晶圆清洗的RCA工艺
1. 化学清洗是什么
化学清洗是利用各种化学试剂和有机溶剂清除附着在 物体表面上的杂质的方法。在半导体行业，化学清洗是 指清除吸附在半导体、金属材料以及用具表面上的各种 有害杂质或油污的工艺过程。
+H2O (70C0 10min)
STEP8 Rinse DI water (18MΩ.cm)
STEP9 DRY
Spin Rinse
Process Stop
DI Water
18.2MΩ.cm
H2O2
30 %
H2SO4
96 %
RCA工艺 ——— 化学溶剂
化学溶剂
SPM DHF APM HPM
HCl
37 %
BHF去除氧化层 （to 疏水性） 3. 碱洗（双氧水、氨水、水）：颗粒、有机物去除
BHF去除氧化层 （to 疏水性） 4. 酸洗（双氧水、盐酸、水）：微粒、金属去除
BHF去除氧化层 （to 疏水性） 5. 超纯水淋洗：去除离子
练习
1
工艺
2
清洗现场
RCA工艺 ——— 制程设备及供应商
湿法工作站
RCA清洗法是用于晶圆清洗的第一种工艺方法，也 是目前工业界最为广泛采用的工艺方法。该方法由RCA 公司的Kern 和 Puotinen在1965年发明，1970年发布。
RCA工艺流程
Process Start
STEP1 SPM
(4:1) H2SO4 + H2O2 (90C0 15min)
STEP2 Rinse DI water (18MΩ.cm)
B
IPA Dryer 工作原理及设备简图
C
Marangoni Dryer 工作原理及设备简图
第一部分小结：
➢ 晶圆清洗的目的、意义。 ➢ RCA标准工艺方法。 ➢ RCA工艺的常规机台原理及功能。
清洗现场操作过程
氢氟酸 专用烧杯
清洗区 专用提把
光阻、刻蚀 专用提把
液面高度 测量棒
专用吸笔
晶圆清洗
晶圆清洗是以整个批次或单一晶圆，藉由化学品的浸 泡或喷洒来去除脏污，并用超纯水来洗涤杂质，主要是 清除晶片表面所有的污染物，如微尘粒（Particle）、有机 物（Organic）、无机物、金属离子（Metal_Ions）等杂质
2. 晶圆清洗的重要性
在超大型集成电路（ULSI）制程中，晶圆清洗技术及洁净度，
是影响晶圆制程良率、品质及可靠度最重要的因素之一。据统
计，在标准的IC制造工艺中，仅涉及晶圆清洗和表面预处理的
工艺步骤就有100步之多，可以说晶圆清洗的好坏直接制约了IC
加工的水平。
3. 晶圆清洗的研究内容
➢ 杂质污染物的来源与类型分析 ➢ 杂质污染物对器件性能的影响 ➢ 清洗剂及其清除杂质的作用原理及清洗方法 ➢ 物体表面污染物测定、洁净度的检查方法 ➢ 清洗设备的改进、维护及自动化 ➢ 化学试剂在清洗过程中对人体的影响 ➢ 清洗工艺的安全操作问题
STEP3 DHF
HF (0.5% - 2%) (30 sec)
STEP6 Rinse DI water (18MΩ.cm)
STEP5 SC1
(1:1:5) NH4OH + H2O2
+H2O (70C0 10min)
STEP4 Rinse DI water (18MΩ.cm)
STEP7 SC2
(1:1:5) HCL + H2O2
定时
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
温度设定
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
酸槽盖板打开
酸槽盖板放置
化学石英槽
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
晶圆处理
晶圆、晶舟
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
晶圆转移
清洗开始
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
泄露紧急按钮
废弃物 丢弃箱
急救药品布置
聚氯乙烯 防护服
防酸手套
聚氯乙烯 围裙
天然橡胶 高筒靴
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
样机图片
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
机台启动
压力表
启动开关
4. 晶圆清洗中的化学原料及作用
污染
可能污染源
微粒 金属 有机物 自然氧化物
机台、环境、水汽、化学品、容器 机台、环境、水汽、化学品、容器、离子植入、蚀刻
光阻残留、容器、化学品、建筑物油漆涂料挥发 化学品、环境、水、气体
4. 晶圆清洗中的化学原料及作用 SC-2 也可以
5. 晶圆清洗的RCA工艺
NH3·H2O
29 %
HF
0.5-2 %
RCA工艺 ——— 微粒去除机制
氧化去除
电离去除
微粒在氧化剂中被氧化 溶于酸碱去除
离子电性排斥去除
RCA工艺 ——— 微粒去除机制
超声波去除
改进的RCA 清洗
1. 水中超声清洗：灰尘、残余物去除 2. 浓硫酸、浓硫酸+双氧水：表面污染（有机物、重金属、微粒）
RCA工艺 ——— 工作机台介绍 Spray Chemical Cleaning Proce工艺 ——— 工作机台介绍
Wafer Dry Technology
A
Down Flow Spin Dryer
B
IPA Dryer
C
Marangoni Dryer
A
Down Flow Spin Dryer 工作原理及设备简图