集成電路制造工藝

--潔凈技術(shù)等級第九章潔凈技術(shù)潔凈設(shè)備清洗技術(shù)本章要點(diǎn)潔凈技術(shù)等級標(biāo)準(zhǔn)純水制備第九章潔凈技術(shù)潔凈技術(shù)等級標(biāo)準(zhǔn)潔凈設(shè)備純水制備清洗技術(shù)本章要點(diǎn)潔凈技術(shù)（CRT：CleanRoomTechnology）是適應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究與產(chǎn)品加工精密化、微型化、高純度、高質(zhì)量和高可靠性等要求誕生的一門新興技術(shù)，可保證特別干凈清潔的生產(chǎn)和科研環(huán)境，以防止生產(chǎn)與研究工作受環(huán)境因素干擾和影響，保護(hù)產(chǎn)品不受有害物質(zhì)污染為核心內(nèi)容。一.潔凈技術(shù)的定義§9.1潔凈技術(shù)等級潔凈度的概念：用每立方英尺空氣中所含的直徑大于0.5微米的顆粒數(shù)來衡量立方英尺與升的換算：1英尺（foot)=12英寸，1英寸=2.54cm，1立方分米=1升，所以：1立方英尺=28.3立方分米=28.3升潔凈度美國標(biāo)準(zhǔn)級別塵埃壓力/Torr溫度粒徑（μm)

粒/ft3粒/l范圍推薦值誤差1000.51003.51.2519.4-2522.22.8100000.5

10000

3505.0652.3100000

0.510000035005.0700250.28潔凈度我國標(biāo)準(zhǔn)空氣潔凈度等級（N）大于或等于所標(biāo)粒徑的粒子最大濃度限值（pc/m3）0.1um0.2um0.3um0.5um1um5um1102

210024104

31，000237102358

4（十級）10，0002，3701，02035283

5（百級）100，00023，70010，2003，520832296（千級）1，000，000237，000102，00035，2008，3202937（萬級）

352，00083，2002，9308（十萬級）

3，520，000832，00029，3009（一百萬級）

35，200，0008，320，000293，000謝謝！集成電路制造工藝

--潔凈設(shè)備單位：江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院微電子教研室第九章潔凈技術(shù)潔凈設(shè)備清洗技術(shù)潔凈技術(shù)等級標(biāo)準(zhǔn)純水制備本章要點(diǎn)第九章潔凈技術(shù)潔凈設(shè)備清洗技術(shù)潔凈技術(shù)等級標(biāo)準(zhǔn)純水制備本章要點(diǎn)§9.2潔凈設(shè)備空氣初級過濾器鼓風(fēng)機(jī)亞高效過濾器高效過濾器出風(fēng)口收集口排放口凈化系統(tǒng)空氣過濾器空氣過濾器是主要凈化部件，沒有過濾器，特別是沒有高效過濾器，也就沒有潔凈技術(shù)。空氣過濾器是用來對空氣進(jìn)行凈化處理的設(shè)備，根據(jù)過濾效率的高低，通常分為初效（粗效）、中效和高效過濾器三種類型。為了便于更換，一般做成可拆卸模塊：為提高過濾器過濾效率和增大額定風(fēng)量，可做成袋式或抽屜式?？諝膺^濾器形式初效過濾器初效過濾器又稱粗效過濾器，主要用于空氣初級過濾，過濾粒徑在10～100μm范圍的大顆?；覊m。中效過濾器用于過濾粒徑在1～10μm范圍灰塵，常采用中細(xì)孔泡沫塑料、玻璃纖維、無紡布等濾料制作。高效過濾器用于過濾粒徑1～5μm。常采用超細(xì)玻璃纖維和超細(xì)石棉纖維等濾料制作成紙狀。高效過濾器效率為99.91％，亞高效過濾器效率為90％～99.9％?？諝膺^濾器分類空氣過濾器外觀使用注意事項(xiàng)對空氣過濾器的選用，應(yīng)主要依據(jù)凈化要求和室外空氣污染情況而定，通常是將幾種效率不同的過濾器串聯(lián)使用。空氣過濾器應(yīng)經(jīng)常拆換清洗，以免因?yàn)V料上積塵太多而使房間室內(nèi)空氣潔凈度達(dá)不到要求：清洗周期多個過濾器同時使用時要配合采用風(fēng)機(jī)供應(yīng)空氣，確保氣體能順利通過后續(xù)過濾器。潔凈工作室

工作室內(nèi)潔凈度達(dá)到生產(chǎn)所需潔凈度級別的工作室稱為潔凈工作室，工作室通常經(jīng)過三級過濾后可獲得所需潔凈等級，潔凈工作室分類：

斜流式、

水平層流式

垂直層流式

其中，斜流式結(jié)構(gòu)很少采用，水平層流式和垂直層流式應(yīng)用較為廣泛。潔凈室除塵設(shè)備風(fēng)淋室風(fēng)淋室可保證進(jìn)入潔凈室人員進(jìn)行人身潔凈和防止室外空氣侵入；主要分為停留式和通道式兩種。主要由風(fēng)機(jī)、過濾器和噴嘴組成。潔凈室除塵設(shè)備靜電自凈器的工作原理為極板金屬絲外加直流電壓，不均勻電場造成空氣電暈放電，產(chǎn)生的正離子吸附塵埃后向陽極集中被吸收，達(dá)到集塵效果。靜電自凈器潔凈室除塵設(shè)備真空收塵器-吸塵器通過一定方法在收塵器內(nèi)部形成一定負(fù)壓（真空），室內(nèi)空氣在壓力作用下通過吸塵管進(jìn)入收塵器內(nèi)部，經(jīng)三級過濾后排回室內(nèi)空間。真空收塵器-吸塵器穿好潔凈服，頭發(fā)不能外露不準(zhǔn)使用鉛筆和普通紙張，進(jìn)入要清潔嚴(yán)格注意個人清潔、養(yǎng)成良好衛(wèi)生習(xí)慣傳染病和呼吸道疾病患者，嚴(yán)禁入內(nèi)原則上不串門，限制室內(nèi)最高人數(shù)潔凈室操作人員注意事項(xiàng)潔凈工作臺潔凈室內(nèi)各處潔凈度要求不盡相同，不同工序要求的潔凈度標(biāo)準(zhǔn)不同，此時需要在保證潔凈室等級基礎(chǔ)上，滿足局部潔凈度要求。潔凈工作臺可分為循環(huán)式和直流式；亂流（紊流）式和平行流式每天打掃環(huán)境衛(wèi)生，使用前提前開啟風(fēng)機(jī)吹污操作區(qū)為層流區(qū)時，出風(fēng)面和加工面不能有阻擋物操作者嚴(yán)格按清潔規(guī)程做好個人衛(wèi)生清潔防塵簾輕拉輕放并定期清潔設(shè)備定期檢修：進(jìn)行風(fēng)速和泄漏檢查風(fēng)機(jī)噪聲控制在一定范圍內(nèi)：60db潔凈工作臺使用注意事項(xiàng)謝謝！集成電路制造工藝

--清洗技術(shù)單位：江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院微電子教研室第九章潔凈技術(shù)潔凈設(shè)備清洗技術(shù)潔凈技術(shù)等級標(biāo)準(zhǔn)純水制備本章要點(diǎn)第九章潔凈技術(shù)潔凈設(shè)備清洗技術(shù)潔凈技術(shù)等級標(biāo)準(zhǔn)純水制備本章要點(diǎn)§9.3清洗技術(shù)沾污可能來源影響顆粒設(shè)備、環(huán)境、氣體、去離子水、化學(xué)試劑氧化層低擊穿、成品率低，圖形有缺陷有機(jī)殘余物室內(nèi)空氣、光刻膠、容器、化學(xué)試劑柵極氧化物耐壓不良，氧化速率改變，CVD膜和氧化膜產(chǎn)生偏差金屬離子設(shè)備、化學(xué)試劑、反應(yīng)離子刻蝕、人柵極氧化膜耐壓劣化，造成氧化層擊穿、PN結(jié)反向漏電增大、少數(shù)載流子壽命縮短、閾值電壓偏移自然氧化層環(huán)境濕氣、去離子水沖洗柵氧化層耐壓劣化、外延層質(zhì)量變差、接觸電阻增大、硅化物質(zhì)量差清洗要求制造年代20032004200520062007200820092010201220132015技術(shù)要點(diǎn)hp90hp65hp45hp32DRAM1/210090807065575045353225晶圓直徑/mm300450顆粒直徑/nm5045403532．528.52522.517.51612.5顆粒數(shù)/個5975976480546886155195155GOl表面金屬5.0×109（原子/cm2）其它表面金屬1.0×1010（原子/cm2）表面碳素（原子）/cm21.8×10131.6×10131.4×10131.3×10131.2×10131.0×10130.9×1013清洗的原則去除硅片表面的污染物。溶液應(yīng)具有高氧化能力，可將金屬氧化后溶解于清洗液中，同時將有機(jī)物氧化為CO2和H2O等物質(zhì)；防止被除去的污染物再向硅片表面吸附。這就要求硅片表面和顆粒之間存在相斥作用。典型的清洗順序序號清洗液去除物質(zhì)溫度條件化學(xué)試劑濃度1SC-3去除光刻膠、有機(jī)物（和金屬）125℃NH4OH：29%H2O2：30%HCl：37%H2SO4：98%HF：49%NH4F：40%HNO3：67～70%2去離子水洗去SC-3溶液室溫3SC-1去除顆粒80～90℃4去離子水洗去SC-1溶液室溫5SC-2去除金屬80～90℃6去離子水洗去SC-2溶液室溫7DHF漂去自然氧化物室溫8去離子水洗去HF溶液室溫9甩干保持硅片表面無殘留溶液殘?jiān)退凼覝貪穹ㄇ逑矗篟CA清洗、超聲波清洗、兆聲波清洗干法清洗：等離子體清洗、氣相清洗、UV/O3清洗束流清洗清洗的方法RCA清洗常用的化學(xué)清洗液清洗液化學(xué)成分分子結(jié)構(gòu)清洗溫度/℃清除的對象SC-1（APM）氨水、過氧化氫、純水NH4OH/H2O2/H2O20-80顆粒、有機(jī)物SC-2（HPM）鹽酸、過氧化氫、純水HCl/H2O2/H2O20-80金屬SC-3（SPM）硫酸、過氧化氫H2SO4/H2O280-150金屬、有機(jī)物DHF氫氟酸純水HF/H2O20-25氧化膜2利用SC-1清洗液去除顆粒，同時去除部分有機(jī)物和金屬3利用氫氟酸（HF）或稀氫氟酸（DHF）清洗，去除表面氧化層4使用SC-2清洗液去除硅片表面的鈉、鐵、鎂等金屬沾污1利用SC-3清洗液在120～150℃清洗10min左右，去除有機(jī)物和部分金屬RCA清洗順序超聲波清洗超聲波清洗時，在強(qiáng)烈的超聲波作用下，機(jī)械振動傳到清洗槽內(nèi)的清洗中，使清洗液體內(nèi)交替出現(xiàn)疏密相間的振動，疏部產(chǎn)生近乎真空的空腔泡，當(dāng)空腔泡消失的瞬間，其附近便產(chǎn)生強(qiáng)大的局部壓力，使分子內(nèi)的化學(xué)鍵斷裂，因此使硅片表面的雜質(zhì)解吸。清洗常用的超聲波為20-40kHz清洗效果好，操作簡單，對于復(fù)雜的器件和容器也能清除，但該法也具有噪音較大、換能器易壞的缺點(diǎn)。兆聲波清洗兆聲波清洗也是利用聲能進(jìn)行清洗，但其振動頻率更高，約為850kHz，輸出能量密度為2～5W/cm2，僅為超聲波清洗能量密度的1/50。兆聲波清洗是由高能頻振效應(yīng)并結(jié)合化學(xué)清洗劑的化學(xué)反應(yīng)對硅片進(jìn)行清洗的。在清洗時，由換能器發(fā)出波長為1μm頻率為0.8兆赫的高能聲波。溶液分子在這種聲波的推動下作加速運(yùn)動，最大瞬時速度可達(dá)到30cm/s。旋轉(zhuǎn)噴淋法旋轉(zhuǎn)噴淋法是指利用機(jī)械方法將硅片以較高的速度旋轉(zhuǎn)起來，在旋轉(zhuǎn)過程中通過不斷向硅片表面噴液體（高純?nèi)ルx子水或其它清洗液）而達(dá)到清洗硅片目的的一種方法。該方法利用所噴液體的溶解（或化學(xué)反應(yīng)）作用來溶解硅片表面的沾污，同時利用高速旋轉(zhuǎn)的離心作用，使溶有雜質(zhì)的液體及時脫離硅片表面，這樣硅片表面的液體總保持非常高的純度。同時由于所噴液體與旋轉(zhuǎn)的硅片有較高的相對速度，所以會產(chǎn)生較大的沖擊力達(dá)到清除吸附雜質(zhì)的目的。等離子清洗該法具有工藝簡單、操作方便、沒有廢料處理和環(huán)境污染等問題。等離子體去膠是指在反應(yīng)系統(tǒng)中通入少量的氧氣，在強(qiáng)電場作用下，使低氣壓的氧氣產(chǎn)生等離子體，其中活化氣（或稱活潑的原子態(tài)氣）占有適當(dāng)比例，可以迅速地使光刻膠氧化成為可揮發(fā)性氣體狀態(tài)被機(jī)械泵抽走，這樣把硅片上的光刻膠膜去除掉。等離子去膠操作方便、去膠效率高、表面干凈、無劃傷、硅片溫度低等優(yōu)點(diǎn)，有利于確保產(chǎn)品的質(zhì)量。它不用酸、堿及有機(jī)溶劑等，成本低，又不會造成公害等，因此受到人們重視，在生產(chǎn)中已逐步采用。氣相干洗氣相清洗是指利用液體工藝中對應(yīng)物質(zhì)的氣相等效物（如去氧化物的HF）與硅片表面的沾污物質(zhì)相互作用而達(dá)到去除雜質(zhì)目的的一種清洗方法。HF氣相干洗技術(shù)成功地用于去除氧化膜、氯化膜和金屬后腐蝕殘余，并可減少清洗后自然生長的氧化膜量。一種方法是在常壓下使用HF氣體控制系統(tǒng)的濕度。另一種方法是在低壓下使HF揮發(fā)成霧。UV／O3清洗是指在氧存在的情況下，使用來自水銀石英燈的短波紫外線照射硅片表面，這是一種強(qiáng)有力的去除多種沾污的清洗方法。臭氧是非常強(qiáng)的氧化物質(zhì)?？裳趸袡C(jī)沾污，如含碳的分子。此方法用于SC-I/SC-2/HF-H2O2之后，氧化工藝之前，可改善氧化層質(zhì)量。UV／O3清洗效果明顯，不用化學(xué)品，無機(jī)械損傷，之后無需干燥。如何改進(jìn)清洗技術(shù)——SC1清洗技術(shù)的改進(jìn)降低NH4OH組成比例兆聲波清洗添加表面活性劑加入HF，控制其pH值SC-1加入絡(luò)合劑清洗技術(shù)的改進(jìn)—DHFHF+H2O2清洗DHF+表面活性劑清洗DHF+陰離子表面活性劑清洗清洗技術(shù)的改進(jìn)—ACD

在標(biāo)準(zhǔn)的AC清洗中，將同時使用純水、HF、O3，表面活性劑與兆聲波清洗技術(shù)的改進(jìn)—單片式處理開發(fā)多品種小批量生產(chǎn)清洗系統(tǒng)關(guān)鍵在于如何加快循環(huán)時間。因此出現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)噴淋式清洗工藝。采用單片方式很容易變換藥液和清洗順序，提高了工程的自由度。并能實(shí)施對每片晶圓的精細(xì)管理，也稱單片管理。單片式使?jié)駳飧g的均勻性提高，干燥后，不需放置，可直接進(jìn)行成膜處理，這種連續(xù)處理可以防止氣體中有機(jī)物等沾污附著和自身氧化膜的形成。謝謝！集成電路制造工藝

--純水制備單位：江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院微電子教研室第九章潔凈技術(shù)潔凈設(shè)備清洗技術(shù)潔凈技術(shù)等級標(biāo)準(zhǔn)純水制備本章要點(diǎn)第九章潔凈技術(shù)潔凈設(shè)備清洗技術(shù)潔凈技術(shù)等級標(biāo)準(zhǔn)純水制備本章要點(diǎn)§9.4純水制備去離子水中雜質(zhì)及有機(jī)物標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目電阻率塵埃量最大塵埃顆粒總電解度有機(jī)物要求≥18MΩ?cm（25℃）≤100-150個/ml≤0.5μmNaCl：≤35×10-9≤1×10-6項(xiàng)目溶存氣體SiO2氧化物硝酸根磷酸根要求≤200×10-6≤2×10-9≤≤0.2×10-9≤0.5×10-9≤0.5×10-9項(xiàng)目