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1、第12卷第1期化 学 进 展Vol.12No.12000年2月PROGRESSINCHEMISTRYFeb.,1999超大规模集成电路硅片溶液清洗技术的进展3张树永 郭永榔(山东大学化学学院 济南250100)曹宝成 于新好(山东大学光电子材料与器件研究所及国家电子清洗技术研究推广中心 济南250100)摘 要 本文综述了超大规模集成电路制造过程中硅片溶液清洗技术的研究历史及现状,并对技术的未来发展进行了展望。关键词 集成电路 硅片 溶液清洗ProgressofAqueousSolutionCleaningTechnolog
2、yforSiliconWaferinVLSICircuitFabricationZhangShuyongGuoYonglang(CollegeofChemistry,ShandongUniversity,Jinan250100,China)CaoBaocengYuXinhao(NationalResearchandPromotionCenterofElectronicDeviceCleaningTechnologyandInstitutionofOptoelectronicMaterialsandDevices,Shando
3、ngUniversity,Jinan250100,China)AbstractTheprogressoftheaqueoussolutioncleaningtechnologyforsiliconwaferinverylargescaleintegratedcircuitfabricationisreviewed.Thefutureoftheaqueoussolutioncleaningtechnologyisdiscussedaswell.Keywordsintegratedcircuits;siliconwafers;a
4、queoussolutioncleaning.一、引 言集成电路制造过程中的硅片清洗是指在氧化、光刻、外延、扩散和引线蒸发等工序前,采用物理或化学的方法去除硅片表面的污染物和自身氧化物,以得到符合清洁度要求的硅片表面的过程。硅片清洗对半导体工业的重要性早在50年代初即已引起人们的高度重视,这是由于硅片表面的污染物会严重影响器件的性能、可靠性和成品率。随着集成电路由大规模向超大规收稿:1999年4月,收修改稿1999年5月3通讯联系人©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Al
5、lrightsreserved.·104·化 学 进 展第12卷模(VLSI)和甚大规模(ULSI)发展,电路的集成度日益提高、单元图形的尺寸日益微化,污染物对器件的影响也愈加突出,以致于洁净表面的制备技术已成为制作64和256兆字节[1—3]DRAM的关键技术。硅片表面的污染物通常以原子、离子、分子、粒子或膜的形式以化学或物理吸附的方式存在于硅片表面或硅片自身的氧化膜中。硅片清洗要求既能去除各类杂质又不损坏硅片。清洗可分为物理清洗和化学清洗,化学清洗又包括水溶液清洗和气相清洗等。由于有较多的方案可供选用,价廉而安全,对杂质
6、和基体选择性好,可将杂质清洗至非常低的水平等诸多优[1,2]势,水溶液清洗在清洗技术中一直占据主导地位。二、溶液清洗技术的发展阶段[1]硅片溶液清洗技术的发展大致可分为4个阶段:从50年代初到1960年为初创时期。建立了最初的机械和化学清洗方法,但由于处理不当,往往造成金属杂质的重新沉积以及粒子、有机物的二次污染,清洗效果不佳。第二阶段从1961年到1971年。其间采用同位素示踪等方法研究了污染的形成与清洗过程,溶液清洗技术得以系统发展,器件的成品率提高了200%。这一阶段的显著标志是[1]Kern于1970年发表了最初的R
7、CA标准清洗方法,该清洗技术使用SC21(H2O2与氨水的混合溶液)、SC22(H2O2与盐酸的混合溶液)两种清洗液。该方法的发表是清洗技术发展的重要里程碑。第三阶段从1972年到1989年第一次硅片清洗国际会议的召开。这一阶段的工作主要集中于对RCA清洗技术的化学原理、适用情况和影响因素等进行深入系统的研究。另外,为满足对清洗效果的某些特殊要求,还开展了对RCA清洗技术的改进研究。第四阶段从1989至今。侧重于对溶液清洗机理和动力学的研究以及新型清洗技术的开发研究。三、溶液清洗技术的研究现状溶液清洗的研究现状可从以下5个方
8、面进行概述。[1]11RCA清洗效果的研究1978年Gluck证明RCA对去除金属重污染非常有效;1979年Peters发现与有机溶剂法和等离子体灰化法相比,SC21是唯一可接受的去除光致抗蚀剂的方法;1986年Bansal证明在RCA、H2SO4öH2O2、HF3种清洗液中,RCA去除粒
