半導體清洗：半導體污染物的分類

上世紀50年代以后，隨著離子注入、擴散、外延生長和光刻四種基本工藝的發明，半導體工藝逐漸發展起來。芯片被顆粒和金屬污染，容易導致短路或開路等失效，因此除了在整個生產過程中避免外部污染外，在制造過程中（如高溫擴散和離子注入等）都需要濕法或干法清洗。這些清洗工作涉及使用化學溶液或氣體去除殘留在晶圓上的顆粒物、金屬離子和有機雜質，同時保持晶圓表面潔凈和良好的電性能。

污染物的分類

IC的制造過程中需要使用一些有機和無機化合物。制造過程一直在潔凈室進行，但存在人為干預，因此會導致晶圓的各種環境污染。污染物根據其存在形式分為四類：顆粒物、有機物、金屬污染物和氧化物。

1、顆粒物

聚合物、光刻膠和刻蝕雜質構成了大部分顆粒物。通常，顆粒粘附在硅表面，影響后續工藝的幾何特征和電性能的發展。雖然顆粒與表面之間的附著力是多種多樣的，但以范德華力為主，因此去除顆粒的主要方法是用物理或化學方式將顆粒底切（undercut）來逐漸去除。由于顆粒與硅表面的接觸面積減少，最終被去除。

2、有機物

人體皮膚油脂、潔凈室空氣、機械油、有機硅真空油脂、光刻膠、清洗溶劑和其它有機污染物都可以在IC工藝中找到。每種污染物以不同的方式影響工藝，但主要是通過產生有機層來阻止清洗溶液到達晶圓表面。因此，去除有機物通常是清洗的第一步。

3、金屬污染物

在IC制工藝中，金屬互連材料用于連接獨立器件。光刻和刻蝕用于在絕緣層上創建接觸窗口，然后使用蒸發、濺射或化學氣相沉積（CVD）來構建金屬互連。為了構建互連，首先需要刻蝕Al-Si、Cu等薄膜，然后對沉積的介電層進行化學機械拋光（CMP）。該工藝有可能在構建金屬互連時產生各種金屬污染。為了去除金屬污染，必須采取適當的清洗步驟。

4、氧化物

在含氧氣和水的環境中，硅原子很容易被氧化形成氧化層，稱為天然氧化層。由于過氧化氫具有很強的氧化能力，用APM和HPM溶液清洗后，會在硅表面形成化學氧化層。一旦晶圓被清洗，表面氧化物必須被清除，以保證柵極氧化物的質量。CVD在工藝中產生的氧化物，如氮化硅和氧化硅也應在清洗中被選擇性去除。

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