集成电路湿法工艺与湿法设备制造技术研究关键思路分析

摘  要：本文对于常见集成电路湿法工艺应用要点展开分析，内容包括清洗工艺、湿法去胶工艺、湿法腐蚀工艺等，通过研究设备前端模块、设备进风/排风系统、无损伤超洁净擦洗设备、自动减薄腐蚀设备技术、槽体模块、干燥加工技术等湿法设备制造技术应用要点，其目的在于积累相应的应用经验，提高湿法设备制造结果的可靠性。

关键词：集成电路；湿法工艺；湿法清洗；湿法去胶工艺

集成电路湿法工艺是指在集成电路制造过程中需要使用化学药液的工艺，主要有湿法清洗、化学机械抛光、无应力抛光和电镀四大类，目前已经在许多领域中得到了应用。通过研究集成电路湿法工艺，以及湿法设备制造技术应用时需要注意的内容，不仅可以加快设备制作进度，而且可以保证各环节设备生产质量，提高设备最终生产质量的合理性。

1常见集成电路湿法工艺应用要点

1.1清洗工艺

1.1.1RCA 清洗工艺

从目前的应用情况来看，在清洗工艺的应用中，晶圆清洗也属于工艺中的非常重要的部分，它对清洗工艺设备应用效果的提升有着重要的辅助作用。RCA 清洗工艺在应用中可以硅表面进行彻底清洗和打磨，使其可以满足预设的光洁度要求。按要做好RCA 清洗工艺应用过程控制，可以确保各节点施工质量的合理性，从而提高作业结果的可靠性与合理性。RCA 清洗工艺在应用中，能够去除表面的天然氧化物、金属颗粒物、各类氧化物、其他混合杂质等，从而得到质量良好的硅氧化层。从目前的使用情况来看，RCA 清洗工艺在应用中主要用于来料清洗、材料氧化前清洗、材料扩散前清洗等环节，也是目前经常使用到的湿法清洗工艺。

1.1.2栅氧化前清洗工艺

从目前的应用情况来看，在清洗工艺的应用中，栅氧是工艺中的关键部分，它对清洗工艺设备应用效果的提升，起着决定性的作用。栅氧清洗技术在应用中可以表面进行充分清洗和打磨，以满足相应的光洁度要求，加大栅氧清洗工艺应用质量控制，也是工艺应用阶段需要重点关注的内容。栅氧化前清洗工艺在应用中，能够去除表面的天然氧化物、微量金属和其他混合杂质，从而产出清洁平坦的硅表面；随后会进入加热管当中进行氧化，以获得良好的氧化层。在湿法栅氧清洗工艺应用过程中，化学物质会与硅表面进行直接接触，此状态下，硅表面的清洁度和损伤情况将直接影响到最终成品的质量。然而，无论使用哪一类生产工艺，都无法清除掉所有杂质，而且还有可能引入新杂质。基于此，在该技术的实际应用中，除了可以提高成品最终纯度，技术在应用中还可以提高去除杂质能力，从而将杂质下调到较低水平，从而提高器件的生产效率、保证生产成品的最终质量。

1.2湿法去胶工艺

此类工艺的应用原理在于，利用化学液或者等离子对于硅片表层保护层进行清除，从而得到无杂质附着的硅片，应用中具有良好的使用价值。从目前的发展情况来看，此类技术在应用中又可以细分为以下几种：（1）干法去胶法，此类去除工艺的应用原理在于，利用等离子体扫过硅片的表层，从而将位于表层的光刻胶清除干净。此类工艺在应用中，能够很好地清除掉表面光刻胶，具有良好的清除效果。但是对于硅片表面的反应物较难清除干净。（2）湿法去胶法，此类去除工艺的应用原理在于，利用有机溶剂或无机溶剂覆盖硅片的表层，从而将位于表层的光刻胶清除干净。此类工艺在应用中，能够彻底清除掉表面光刻胶，具有 非常好的清除效果，但是此类工艺所使用的化学试剂为芳香族有机溶剂、硫酸、双氧水等，本身具有一定毒性，随意排放也会给周围环境造成污染。

1.3湿法腐蚀工艺

1.3.1湿法氮化硅腐蚀工艺

此类工艺的应用原理在于，利用化学液对于硅片表层附着的氮化硅隔离层进行腐蚀去除，从而得到所需要的硅片材料，应用中具有良好的使用价值。该工艺在应用中需遵循以下应用步骤：（1）前期制作掩蔽层时，主要会使用热磷酸来作为剥离材料，并且在应用中，硫酸槽的温度需要稳定在160 ℃，以营造良好的腐蚀环境，保证氧化硅处于高选择比状态。（2）在整个去除过程中，整个过程较难进行控制，因此在实际应用中，需要利用相控相片来进行检测。而且在生产过程中，氮化硅表面还容易产生氮氧化硅薄膜，这也需要在清除氧化硅之前，还需要将材料放置在氟化氢溶液中，作用是清除掉氮氧化硅薄膜，随后再对附着物进行去除，得到所需要的目标产物。

1.3.2二氧化硅湿法腐蚀

此类工艺的应用原理在于，利用氢氟酸刻蚀液对于硅片表层附着的隔离层进行腐蚀去除，从而得到所需要的硅片材料，从目前的应用情况来看，也具有良好的使用价值。该工艺在应用中需遵循以下应用步骤：（1）按要求制作氢氟酸刻蚀液，目前常用的氢氟酸刻蚀液浓度为49%，作用是可以对刻蚀聚合物进行处理，整个过程的反应速度较快，较难对整个反应过程进行控制。因此会使用1：50或1：100的氢氟酸水溶液来参与隔离层期去除处理，其腐蚀过程相对较慢，整个过程的可控性较强。（2）在整个去除过程中，需要做好腐蚀情况的检查工作，对于发现的问题也会及时利用相控相片来进行检测，根据得到的反馈情况来控制整个反应过程，以提高最终所得成品质量的可靠性。

2湿法设备制造技术应用要点

2.1设备前端模块

从目前的使用情况来看，设备前端模块是一种洁净度非常高的设备接口模块，用于集成自动化接口。而所有装载系统应用时的集成平台为EFEM，主要负责生产200mm和300mm晶圆，EFEM在许多集成自动化生产中发挥着重要作用。EFEM主要由料箱、给料机、预装配机和其他机械部件组成。一些EFEM为临时降低硅片质量问题发生概率，也提前对整个设备传输效率进行降低，并在合适位置布置缓冲区来暂存硅片。而且在应用中使用到性能较强的压力过滤器，并采用了特殊的结构和生产工艺。这也难怪也使得E-FEM可具有超清洁水平，确保硅片在传输过程中不会受到外部环境影响，具有良好的应用效果[1]。

2.2设备进风/排风系统

在生产活动中，进风/排风系统也属于重要组成内容。所使用进排气设备的主要任务是控制设备工艺区的空气净化度，并将化学槽挥发的腐蚀性气体快速排放到工厂排气管当中，以确保清洁过程的安全性，确保作业区域内施工人员和设备工作安全。科学合理地引排气设施具有净化室内环境资源、隔绝室外和室内污染、降低运行时资源损耗和利用成本较小等优点，从而降低室内空气污染物浓度，确保生产资源的利用效率。基于以往的应用经验可以得知，在生产过程中设备各通风出口的压差值不能小于150Pa，各排气口在运行时的排风总量不能小于1000m3/h。而且根据相关要求需要确保导流板开口整个截面面积的合理化设计，使其可以满足系统不同使用情况下的相关要求。另外，系统在应用中也会根据实际情况调整FFU进气口流量、引风窗尺寸等参数，以平衡整个系统的进气量和排气量，满足系统稳定运行要求[2]。

2.3无损伤超洁净擦洗设备

基于以往应用经验可以得知，在硅片表面所使用的光刻胶或保护膜，其本质是高分子有机材料，此类材料具有较强的表面粘附力，来源是高分子之间的相互吸引力。因此在应用中也会使用到无损伤超洁净擦洗设备来清除这些杂质，保证所得成品质量的可靠性。 在具体的操作中也需要注意以下几点：（1）使用溶剂来对受污染材料进行浸泡，浸泡时间、所用溶剂会根据材料杂质层厚度来进行选择。（2）使用擦洗的方式来对较大的颗粒物进行擦洗，清除掉存在的污染物。基于以往应用经验可以得知，所使用到的无损伤超洁净擦洗设备主要是利用单片旋转溶剂进行擦洗，随后再使用DIW兆声来进行清洗。其中，擦洗刷会直接安装在活动摆臂上，借助机械臂的左右扫描来完成全覆盖清洗，从而减少硅片表面的附着物，得到清洁度合规的材料，便于下一环节清除活动的进行[3]。

2.4自动减薄腐蚀设备技术

在硅片表面高分子有机材料去除活动中，也会使用到自动减薄腐蚀设备技术，该技术去除原理是利用化学试剂或喷雾来逐渐腐蚀基层，从而清除这些杂质，保证所得成品质量。 在具体的操作中也需要注意以下几点：（1）使用溶剂来对材料进行浸泡，在对浸泡时间、所用溶剂这一参数进行控制时，需结合材料杂质主要类型，具体厚度等内容进行选择。（2）在腐蚀活动中需要对所使用化学液浓度、腐蚀温度、喷雾流量、旋转速度等内容进行合理化控制，然后再对较大的颗粒物进行擦洗，逐渐将污染物清理干净。基于以往应用经验可以得知，在具体的处理中，减薄目标需要达到±0.05μm的要求，并且在应用中也需要做好精准控制，设置不同梯度的分界面，按照设置的目标逐渐减少硅片表面的附着物，得到清洁度合规的材料，以达到预设的控制要求[4]。

2.5槽体模块

在槽体模块的应用中，主要包含了以下内容：（1）化学槽体模块，此类模块是工艺设备的重要组成内容，硅片在其中实现腐蚀或清洁处理。从目前的应用情况来看，化学槽体模块主要由循环泵、过滤器、液位传感器等部件组成。根据不同化学品的理化性质，选择不类型的槽体资料，如石英、PVDF等，而且在实际应用中，化学槽体模块应保持化学液体理化性质的稳定性，从而提高腐蚀过程的均匀性，以达到最为恰当的清洗状态[5]。（2）清洗水槽模块，化学腐蚀清洗过程完成后，硅片会传送到清洗槽中进行处理，以去除残留溶液，消除腐蚀过程的负面影响，避免过度腐蚀问题。清洗水槽中的液体包括两种类型，其中一类为溢流槽，其在应用中可以在湿蚀刻后对残留液体进行清洗，另一类则是快排槽，其在应用中可以在颗粒清洗工作结束后对残留液体进行清洗，同时，根据所需的特殊要求，也需要动态调整相关参数，以提高槽体模块工作结果的合理性与可靠性。

2.6干燥加工技术

在硅片表面高分子有机材料完全去除后，开始使用干燥加工技术来进行处理，其作用是将硅片表面水分进行去除，等到所需要的目标产品。该技术去除原理是利用物理干燥的方法来将表面水分进行蒸发，以保证所得成品质量。 在具体的操作中也需要注意以下几点：（1）选择恰当的干燥加工技术进行处理，目前常用的干燥技术包括旋转冲洗甩干、慢拉与红外干燥等，需要结合现场的实际情况进行选择。（2）在干燥活动中，也需要对干燥温度、干燥时间等内容进行合理化控制，逐渐将硅片表面水分蒸发干净。需要注意的是，在应用中也需要做好各参数精准控制，以此来保证成品质量，满足预设的控制要求[6]。

结束语

综上所述，从目前硅片的生产情况来看，经常会使用到集成电路湿法工艺，而且在应用中也会使用湿法设备制造技术来辅助整个技术处理过程，以此来确保各阶段生产质量的合理性，保证最终成品的生产质量。需要注意的是，在实际应用中需要做好各项参数的动态化控制，从而提高最终生产结果的合理性，得到综合质量满足规范要求的产品。

参考文献：

[1]宋文超，贾祥晨，李家明，王洪建，刘广杰.SiC功率器件制造中的湿法工艺设备研究[J].电子工业专用设备，2022，51（04）：48-52.

[2]宋文超，李家明，贾祥晨，刘广杰，王洪建.集成电路湿法工艺与湿法设备制造技术研究[J].电子工业专用设备，2022，51（02）：30-35+65.

[3]宋文超.VDMOS器件制造中的湿法工艺与设备研究[J].电子工业专用设备，2021，50（06）：16-20.