書籍：《炬豐科技-半導(dǎo)體工藝》

文章：DI-O3水在晶圓表面制備中的應(yīng)用

編號：JFSJ-21-034

作者：炬豐科技

摘要

由于集成電路 (IC) 規(guī)模的不斷減小以及對降低成本 、提高產(chǎn)量和環(huán)境友好性的要求不斷提高，半導(dǎo)體器件制造創(chuàng)新技術(shù)的發(fā)展從未停止過。最近在硅濕法清洗工藝中引入臭氧技術(shù)以取代傳統(tǒng)的 RCA 方法引起了業(yè)界的興趣，但顯然值得更多的關(guān)注用于商業(yè)利用和實(shí)施。本文綜述了臭氧化去離子水（DI-O3 水）在硅片表面制備中的應(yīng)用，包括去除有機(jī)雜質(zhì)、金屬污染物和顆粒以及光刻膠剝離。

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介紹

自半導(dǎo)體技術(shù)起源以來，清潔襯底表面在固態(tài)微電子器件制造中的重要性已得到公認(rèn)。基于使用強(qiáng)無機(jī)酸、堿和氧化劑的腐蝕性化學(xué)物質(zhì)，例如 SPM (H2SO4 + H2O2)、APM (NH4OH + H2O2)、HPM (HCl + H2O2)、HF 等，

已廣泛應(yīng)用于濕法清洗工藝，以去除硅片表面上的光刻膠、顆粒、輕質(zhì)有機(jī)物、金屬污染物和天然氧化物。然而，隨著硅電路和器件架構(gòu)的規(guī)模不斷縮?。ɡ鐝?VLSI 到 ULSI 技術(shù)），探索有效和可靠的清潔方法以實(shí)現(xiàn)更好的晶片表面質(zhì)量的研發(fā)從未放緩。另一方面，為了滿足日益嚴(yán)格的低擁有成本（CoO）和高環(huán)境/安全監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)的要求，清潔技術(shù)的創(chuàng)新也需求旺盛。

臭氧因其強(qiáng)大的氧化能力而受到贊賞，通常用于廢物處理和飲用水消毒行業(yè)。最近在半導(dǎo)體濕法清洗工藝中引入臭氧引起了越來越多的興趣，因?yàn)樵摷夹g(shù)通過滿足上述需求的許多方面已被證明對工業(yè)應(yīng)用非常有前景。如圖 1 中的電位-pH 圖所示，臭氧化超純水 (UPW) 具有比 H2SO4、HCl、HNO3 和 NH4OH 更高的還原-氧化（氧化還原）電位，這些離子在傳統(tǒng)濕法清潔方法中長期使用。在這種情況下，強(qiáng)氧化能力使臭氧水再次成為令人滿意的試劑，無論是單獨(dú)工作還是與其他化學(xué)品混合，對于半導(dǎo)體制造中的濕法清洗工藝。通過適當(dāng)?shù)膽?yīng)用，它可以避免使用一些需要在高溫下操作的高腐蝕性化學(xué)品，從而減少 CoO，包括化學(xué)品費(fèi)用、沖洗水量、安全問題、酸處理和廢物處理問題等。

雖然已經(jīng)發(fā)表了令人鼓舞的結(jié)果并且也可以使用商業(yè)工具，但目前在半導(dǎo)體行業(yè)中濕臭氧清潔技術(shù)的實(shí)施仍然有限。因此，本文的目的是作為系統(tǒng)審查 DI-O3 水應(yīng)用及其在晶圓中的優(yōu)勢的工具。

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半導(dǎo)體器件制造中的硅片清洗應(yīng)用范圍很廣，例如 IC 預(yù)擴(kuò)散清洗、IC 柵極前清洗、IC 氧化物 CMP 清洗、硅后拋光清洗等。這些應(yīng)用一般包括以下基本工藝：1、去除有機(jī)雜質(zhì)2、去除金屬污染物3、去除顆粒4、去除原生氧化物。其中，單獨(dú)使用 DI-O3 水無法去除原生氧化物，但臭氧技術(shù)可以在裸硅上重新生成干凈的氧化物以滿足某些工藝要求，如上一節(jié)所述。對于其他過程，DI-O3 水可以單獨(dú)工作，也可以與其他化學(xué)品結(jié)合以達(dá)到清潔目的。

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