引言

顆粒污染是許多行業(yè)產(chǎn)量損失的主要原因，精密的光學表面需要盡可能地不含污染顆粒。半導體制造對其清洗過程（晶片清洗）提出了最嚴格的要求。在加工過程中由化學反應引入的顆粒，或通過人工或自動晶圓處理沉積的顆粒，隨后可以屏蔽光刻復制，導致氧化引起的堆積故障，并導致短路和開路。在制造最先進的集成電路的過程中，也必須控制薄膜和離子污染。

在典型的超聲波頻率（40-100 kHz，用于其他行業(yè)中較不關鍵的部件）下清洗在半導體制造中不是最明智的選擇，因為相關的空化內爆會造成表面損傷。然而，英思特半導體公司研究發(fā)現(xiàn)0.8至0.9 MHz范圍內的聲波清洗（稱為“大電子”清洗）可以有效去除表面污染物而不會造成損害。英思特得出的結論是，在超電子頻率下，波道之間沒有足夠的時間來形成空腔和內爆發(fā)生。

實驗與討論

在40~862 kHz的多個頻率下測量了顆粒去除效率。在沉積前，使用SC1（1氫氧化銨：1過氧化氫：5水）浴清洗晶片，并使用PMS激光表面掃描儀（0.1μm分辨率）進行掃描，以建立背景粒子計數(shù)。在聲波清洗前后的粒子數(shù)中，從晶片上的粒子總數(shù)中減去這個未知來源的粒子數(shù)。用0.1μm過濾空氣的噴霧器霧化，并沉積在晶片上。每個晶圓片上大約沉積了150到300個顆粒，導致預清洗前的顆粒計數(shù)相對較低（1.1-2.4個顆粒/cm2）

圖1：在862 kHz和150 W的去離子水中，PSL球的去除效率隨輻照時間的變化

圖1、2和3分別顯示了PSL、二氧化硅和氮化硅顆粒在去離子水中去除效率的。數(shù)據(jù)采集于862 kHz，對傳感器的功率為150 W。結果表明，在幾乎所有情況下，去除效率都隨著粒徑的增加而提高。此外，雖然對二氧化硅和PSL的去除效率相當，但對氮化硅顆粒的去除效率明顯較低。

圖2：在862 kHz和150 W的去離子水中，二氧化硅球的去除效率隨輻照時間的變化圖3：在862 kHz和150 W的去離子水中，氮化硅顆粒的去除效率隨輻照時間的變化

結論

硅片清洗已經(jīng)是半導體制造中的一項關鍵技術，隨著電路尺寸的減小，它也越來越重要。雖然非常有前途，但聲波清洗過程在傳統(tǒng)上還沒有被很好地理解。本文通過理論和實驗來闡明表面粒子的基本原理。英思特目前的研究在聲波清洗中進一步優(yōu)化了操作參數(shù)。此外，由于SC1溶液的小規(guī)模蝕刻行為，硅晶片表面的微裂化是目前關注的一個領域，因為它對隨后沉積的薄膜有有害影響。為了最大限度地清潔，同時最小化粗化的研究正在進行中。

江蘇英思特半導體科技有限公司主要從事濕法制程設備，晶圓清潔設備，RCA清洗機，KOH腐殖清洗機等設備的設計、生產(chǎn)和維護。

審核編輯黃宇