φ300mm硅片抛光后清洗工艺的挑战--清除深亚微米颗粒的方案

随着半导体制造业的工艺进步,线宽尺寸的不断减小,对表面覆膜硅片清洗的质量要求也变得越来越严格。当前这类清洗涵盖了从硅片表面有效地去除深亚微米颗粒(<100nm)和将金属杂质数量控制在1E+10(原子)个?cm2以下这两项要求。传统的洗刷机(Scrubber)清洗方式及兆声波缸槽式湿法清洗工艺正面临这些新的不断深化的工艺技术要求的挑战。根据最新《国际半导体技术指南(ITRS)》对提高硅片表面加工水平和深亚微米颗粒去除能力要求,论证了能同时实现上述目标的清洗方法。这个方法采用以传统缸槽整批处理式湿法清洗机台和单片兆声波清洗机相结合的方案,整批处理式湿法机台的沉浸技术被应用于包括去有机膜、去原生氧化层和去金属杂质的硅片表面处理。与之相比,单片兆声波清洗通过提供一个均衡的兆声波能场,增强了去除深亚微米颗粒的能力,从而更高质量地完成硅片表面清洗。为了验证这种方法的有效性,对φ300mm再生抛光片进行上述清洗工艺的效果评定。     

多层铜布线表面CMP后颗粒去除研究

针对目前清洗技术存在的问题进行了详细分析,研究了微电子材料表面污染物的来源及其危害,并介绍了表面活性剂在颗粒去除方面的作用。研究了化学机械抛光(CMP)后Cu布线片表面的颗粒吸附状态,分析了铜片表面颗粒的吸附机理。采用非离子表面活性剂润湿擦洗方法,使Cu表面的颗粒处于易清洗的物理吸附状态。利用金相显微镜和原子力显微镜(AFM)在清洗前后进行对比分析,实验采用聚乙烯醇(PVA)刷子分别对铜片和铜布线片进行清洗,发现非离子界面活性剂能够有效去除化学机械抛光后表面吸附的杂质,达到了较好的清洗效果。     

盛美推出12英寸单片清洗技术用于清洗10nm超微颗粒

盛美半导体（上海）有限公司近日发表了十二英寸单片兆声波清洗设备的最新工艺，本工艺用于45nm技术及以下节点的十二英寸高端硅片清洗。盛美独家具有自主知识产权的清洗技术可以去除数十纳米超微小颗粒，同时使硅片表面的材料损失降到最低，并且不影响硅片表面的平整度。     

硅抛光片表面颗粒度控制

硅片表面的颗粒、有机物、金属、吸附分子、微粗糙度、自然氧化层等会严重影响器件性能,其中表面颗粒度会引起图形缺陷、外延缺陷、影响布线的完整性,是高成品率的最大障碍。探讨了如何减少硅表面颗粒度的方法。第一部分从兆声波清洗的机理出发,研究了清洗温度及清洗时间对硅抛光片表面颗粒度的影响;第二部分通过实验对比了增加多片盒清洗工艺对硅抛光片表面颗粒度的影响。     

非离子型表面活性剂结合金刚石膜电化学氧化的新型抛光后晶片清洗工艺

本文针对抛光后晶片的颗粒和有机污染物提出了一种新型清洗方法,它结合了非离子表面活性剂和掺硼金刚石膜（BDD）阳极电化学氧化的优势。非离子表面活性剂可以在抛光后晶片上形成一层保护膜,使晶片表面颗粒易于去除。颗粒去除对比实验结果通过金相显微镜观察得知,体积比为1%的非离子表面活性剂的颗粒去除效果最佳。然而表面活性剂保护膜本身属于有机物,它最终也需要被去除。金刚石膜阳极电化学氧化（BDD-EO）可以用来去除有机物,因为它可以有效降解有机物。三个有机污染物去除对比实验分别为：一是先用非离子表面活性剂再用BDD-EO,二是单纯用BDD-EO去除有机物,第三种是用传统RCA清洗技术。通过XPS检测结果表明,用BDD-EO清洗的晶片表面的有机残留明显少于传统RCA技术,并且晶片表面的非离子表面活性剂也可以有效去除。     

多层Cu布线化学机械抛光后颗粒的去除问题

针对多层Cu布线化学机械抛光后去除表面吸附颗粒时难以解决的氧化腐蚀问题,分析了颗粒在抛光后Cu表面上存在的两种吸附状态即物理吸附和化学吸附。采用在清洗剂中加入非离子表面活性剂的方法,使Cu表面的颗粒处于易清洗的物理吸附状态;为解决由于Cu在停止化学机械抛光后,具有高能的新加工表面被残留抛光液继续氧化和腐蚀,影响清洗效果的问题,采用在清洗剂中添加防蚀剂BTA的方法在Cu表面形成Cu-BTA单分子致密膜,有效控制了表面氧化和腐蚀。利用光学显微镜对采用不同清洗剂清洗过的Cu表面进行观察分析,发现在清洗剂中添加表面活性剂和防蚀剂BTA,不仅有效去除了表面沾污的颗粒,又保证了清洗后表面的完美与平整。     

多结化合物电池用p型Ge抛光片清洗技术研究

对多结化合物太阳电池用的p型Ge抛光片的清洗技术做了研究.Ge抛光片的清洗可以采用酸性清洗液和碱性清洗液相结合的方式.酸性清洗液的主要作用是去除晶片表面的有机物;碱性清洗液的主要作用是去除晶片表面的颗粒.清洗液的温度和组分影响着抛光片的清洗效果.通过实验结果确定了p型Ge抛光片的清洗方案,采用这一清洗方案清洗的Ge抛光片,表面质量可以达到"开盒即用"的水平.运用晶片清洗机理分析了各种清洗液的功能和作用.     

硅晶片表面污染物去除的关键工艺

硅晶片的清洗通常是在一个“过流(overflow)”清洗槽中进行,其中流过晶片的水流平均速度为1cm蛐s,而在晶片表面的速度则为零。清洗效率受到污染物从硅片表面扩散出并进入到水流速率的限制。报告了清洗效率的提高熏通过对初次将污染物扩散进停滞层的1min循环进行重复,然后“倾倒”清洗槽,从而去除大部分污染的停滞层。通过旋转晶片,并利用离心力去除更大部分的停滞层,每个清洗循环可将清洗效率再提高10倍眼1演。与目前的浸泡式清洗技术相比,本方法可以完全去除可溶性污染物,而使用的水量降低20倍。     

盛美12英寸单片清洗设备实现商用

盛美半导体12英寸单片清洗设备近日成功进入世界知名芯片制造厂商生产线。盛美半导体12英寸单片兆声波清洗设备用于65nm技术节点以下的12英寸高端硅片清洗，盛美独家具有自主知识产权技术可使兆声波能量在12英寸硅片上非常均匀地分布（非均匀度的一个均方差小于2％），该技术在不损伤硅片微结构的条件下使颗粒去除效率达到99．2％。     

单片晶圆兆声清洗的仿真模型研究

通过研究单片晶圆兆声清洗过程中兆声头在晶圆表面的运动轨迹和能量积累过程,构建了单晶圆清洗的兆声能量分布和颗粒去除过程的数学模型。通过Mathematica 9.0对模型进行了运算和简化,经过离散化处理后,运用MATLAB对几种硅片转速和兆声臂转速的组合在硅片上的能量分布和颗粒分布进行了模拟仿真。发现简单组合比例下清洗效果与转速比例和清洗轨迹复杂程度密切相关,而固定半径扫描可以使能量分布更均匀,减少局部能量集中对晶圆IC的破坏,并且可以缩短清洗时间。     

微腐蚀去除硅衬底表面损伤及污染物研究

硅片CMP工艺会引入表面缺陷和沾污,通常采用NaOH和KOH作为腐蚀溶液,利用微腐蚀法将硅片表面的损伤污染层剥离,以免导致IC制备过程中产生二次缺陷,但会不可避免地引入金属离子。制备了一种用螯合剂和表面活性剂复配的新型清洗液,利用螯合剂对硅片表面损伤层进行微腐蚀,同时采用表面活性剂去除硅片表面吸附的微粒。经台阶仪和原子力显微镜检测,该清洗液能有效去除硅片表面损伤层和颗粒,同时螯合剂本身不含金属离子,并且对金属离子有螯合作用,可有效避免传统腐蚀液中金属离子带来的二次污染。     

新型兆声清洗去除集成电路衬底硅片表面污染物的分析研究

集成电路衬底硅片表面存在污染物会严重影响器件可靠性，非离子表面活性剂能有效控制颗粒在硅单晶片表面的吸附状态，使之保持易清洗的物理吸附．在清洗液中加入特选的非离子表面活性剂，大大提高了兆声清洗去除颗粒的效率和效果。实验表明当活性剂在清洗液的配比为1％，颗粒去除率可达95%以上。     

窄间隙介质阻挡放电清除硅片表面颗粒污染物

硅片清洗技术已成为制备高技术电子产品的关键技术。采用窄间隙介质阻挡放电方法研制了低温氧等离子体源,把氧离解、电离、离解电离成O、O-、O+和O2(a1Δg)等低温氧等离子体,其中O-和O2(a1Δg)活性粒子进一步反应形成高质量浓度臭氧气体,再溶于酸性超净水中,用于去除硅片表面颗粒污染物。实验结果表明:当等离子体源输入功率为300 W时,臭氧气体质量浓度最高为316 mg/L;高质量浓度臭氧气体溶于pH值为3.8的超净水中形成臭氧超净水,质量浓度为62.4 mg/L;在硅片清洗槽内,高质量浓度臭氧超净水仅用30 s就可去除硅片表面的Cu、Fe、Ca、Ni和Ti等金属颗粒物,去除率分别为98.4%、95.2%、88.4%、85.2%和64.1%。本方法与目前普遍使用的RCA清洗法相比,具有无需大剂量化学试剂和多种液体化学品、清洗工艺简单、投资及运行成本低等优势。因此,窄间隙介质阻挡放电清洗硅片表面颗粒污染物技术具有广阔的市场应用前景。     

A lubrication model between the soft porous brush and rigid flat substrate for post-CMP cleaning

A 3D lubrication model between a soft porous brush and rigid flat surface in the post-CMP (chemical mechanical polishing) cleaning process for wafer or hard-disc surface is set up in this article. The mesh porous structure of the brush and the kinematic relations between the brush and the surface are taken into account. The flow governing equations for cleaning process are deduced with Newtonian fluids between the brush nodule and the substrate. The distributions of fluid pressure and hydrodynamic removal moment are calculated. The simulation results show that the fluid pressure has negative regions in inlet area. The removal force is depended on system parameter, location, time and particle size. The load and hydrodynamic moment increase with the increase of brush velocity and deflection of brush nodule, which is effective for cleaning. A low wafer rotation speed is recommended to keep the cleaning uniformity. The removal moment is increasing during the cleaning process. The hydrodynamic drag force decreases rapidly with decreasing of particle size. The models are coincident with the actual process and can be used as reference for designing a higher level cleaning process and the analysis of the formation of particle defect.     

绿色二氧化碳超临界清洗设备

半导体IC清洗技术由于水溶液的表面张力大而无法进入硅片上器件的狭缝与电路线条间隙中进行清洗,同时不易干燥,且干燥时会造成二次污染,从而使得整个工艺耗水量大且清洗效果不佳.以超临界流体为媒体的清洗技术是克服以上缺点的最佳途径.提出并研制了一种绿色二氧化碳超临界清洗设备,它利用超流体二氧化碳来进行硅片的清洗和无张力的超临界干燥,而且该设备还可以对微细结构进行无粘连的牺牲层释放.设备的成本低,二氧化碳使用量少,并且可以循环使用,属于绿色无污染的新型半导体清洗设备.     

一种有效去除CMP后表面吸附杂质的新方法

CMP后大量颗粒吸附在芯片表面,根据颗粒在芯片表面的吸附状态,确立优先吸附模型.利用特选的表面活性剂优先吸附在芯片表面可以有效控制杂质的吸附状态,使之处于易于清洗的物理吸附.实验表明,特选的非离子界面活性剂能够有效去除CMP后表面吸附的杂质,达到较好的清洗效果.     

金刚石膜电化学清洗硅片表面有机沾污的研究

采用金刚石膜电极的电化学方式在专用水基清洗剂中不断产生强氧化剂过氧焦磷酸根离子(P2O4-8),并将此方式作为金刚石膜电化学清洗工艺步骤的第一步,用于氧化去除硅片表面的有机沾污.通过与RCA清洗进行对比实验,并应用X射线光电子谱和原子力显微镜进行清洗效果的检测,结果表明,本清洗工艺处理后的硅片表面有机碳含量更少,微粗糙度小,明显优于现有的RCA清洗工艺.     

太阳电池用Ge抛光片清洗技术的研究进展

Ge抛光片作为化合物太阳电池的衬底材料已引起人们的广泛关注。制备工艺要求衬底材料的表面具有稳定的化学特性和高的清洁度,因此,Ge抛光片的清洗技术显得尤为重要。Ge在常温下既不与浓碱发生反应,也不与单一的强酸反应,其清洗机理与Si、GaAs等材料相差较大。在实验和查阅文献的基础上,阐述了Ge抛光片的清洗机理,介绍了太阳电池用Ge抛光片表面的宏观沾污和微观沾污的清洗方法和过程、同时对Ge抛光片表面的氧化状态进行了分析。另外,还对目前国内外Ge抛光片清洗技术的研究现状及技术水平做了介绍,指出了Ge抛光片清洗技术存在的问题,并对其发展趋势进行了展望。