半導(dǎo)體工藝用化學(xué)品—昆山明隆化工

半導(dǎo)體制造在很大程度上是一種與化學(xué)有關(guān)的工藝過程，高達(dá)20%工藝步驟是清洗和晶圓表面的處理：

我們習(xí)慣將硅片制造中使用的化學(xué)材料稱為工藝用化學(xué)品，有不同種類的化學(xué)形態(tài)（液態(tài)和氣態(tài)）并且要嚴(yán)格控制純度。這些工藝用化學(xué)品主要作用如下：

用濕法化學(xué)溶液和超純水清洗硅片表面；

用高能離子對(duì)硅片進(jìn)行摻雜得到P型或N型硅材料；

淀積不同的金屬導(dǎo)體層及導(dǎo)體層之間必要的介質(zhì)層；

生成薄的SiO2層作為MOS器件主要柵極介質(zhì)材料；

用等離子體增強(qiáng)刻蝕或濕法試劑，有選擇的去除材料，并在薄膜上形成所需要的圖形；

液態(tài)高純?cè)噭?，其等?jí)根據(jù)純度分為UP-S、UP、EL三個(gè)等級(jí)，其中EL又劃分為：

電子級(jí)1級(jí)（EL-Ⅰ）其金屬雜質(zhì)含量為100--1000 PPb，相當(dāng)SEMI C1 C2標(biāo)準(zhǔn);

電子級(jí)2級(jí)（EL-Ⅱ）其金屬雜質(zhì)含量為10--100 PPb,，相當(dāng)SEMI C7標(biāo)準(zhǔn);

電子級(jí)3級(jí)（EL-Ⅲ）其金屬雜質(zhì)含量為1--10 PPb，相當(dāng)SEMI C7標(biāo)準(zhǔn);

電子級(jí)4級(jí)（EL-Ⅳ）其金屬雜質(zhì)含量為0.1--1PPb，相當(dāng)SEMI C8標(biāo)準(zhǔn);

1.液態(tài)化學(xué)品

在半導(dǎo)體制造的濕法工藝步驟中使用了許多種液態(tài)化學(xué)品。在硅片加工廠減少使用化學(xué)品是長期的努力。許多液體化學(xué)品都是非常危險(xiǎn)的，需要特殊處理和銷毀手段。另外，化學(xué)品的殘余不僅會(huì)沾污硅片，還會(huì)產(chǎn)生蒸氣通過空氣擴(kuò)散后沉淀在硅片表面。

在硅片加工廠液態(tài)工藝用化學(xué)品主要有以下幾類：酸、堿、溶劑

①酸

以下是一些在硅片加工中常用的酸及其用途：

a.HF 刻蝕二氧化硅及清洗石英器皿

b.HCL 濕法清洗化學(xué)品，2號(hào)標(biāo)準(zhǔn)液一部分

c.H2SO4 清洗硅片

d.H3PO4 刻蝕氮化硅

e.HNO3 刻蝕PSG

②堿

在半導(dǎo)體制造中通常使用的堿性物質(zhì)

a.NaOH 濕法刻蝕

b.NH4OH 清洗劑

c.KOH 正性光刻膠顯影劑

d.TMAH（氫氧化四甲基銨） 同上

③溶劑：是一種能夠溶解其他物質(zhì)形成溶液的物質(zhì)。

半導(dǎo)體制造中常用的溶劑：

1.去離子水清洗劑 （昆山明隆化工有限公司供應(yīng)產(chǎn)品）

2.異丙醇清洗劑 （昆山明隆化工有限公司供應(yīng)產(chǎn)品）

3.三氯乙烯清洗劑 （昆山明隆化工有限公司供應(yīng)產(chǎn)品）

4.丙酮清洗劑 （昆山明隆化工有限公司供應(yīng)產(chǎn)品）

5.二甲苯清洗劑 （昆山明隆化工有限公司供應(yīng)產(chǎn)品）

去離子水：它里面沒有任何導(dǎo)電的離子，PH值為7，是中性的。能夠溶解其他物質(zhì)，包括許多離子化合物和共價(jià)化合物。通過克服離子間離子鍵使離子分離，然后包圍離子，最后擴(kuò)散到液體中。

半導(dǎo)體工廠消耗大量的酸、堿、溶劑和水，為達(dá)到精確和潔凈的工藝，需要非常高的品質(zhì)和特殊反應(yīng)機(jī)理。

部分工藝過程簡述如下：

一、NH4OH/H2O2/H2O (SC-1):

利用氨水的弱堿性活化硅晶圓及微粒子表面，使晶圓表面與微粒子間產(chǎn)生相互排斥；雙氧水具有氧化晶圓表面的作用，然后氨水對(duì)SiO2進(jìn)行微刻蝕，去除顆粒；

氨水與部分過度金屬離子形成可溶性絡(luò)合物，去除金屬不溶物；

NH4OH:H2O2:H2O=0.05~1：1：5

二、HCl/H2O2/H2O(SC2):

利用雙氧水氧化污染的金屬，而鹽酸與金屬離子生成可溶性的氯化物而溶解。

HCl:H2O2:H2O=1:1:6，在70度下進(jìn)行5~10分鐘的清洗；

三、H2SO4/H2O2(Piranha Clean, Caro Clean):

利用硫酸及雙氧水的強(qiáng)氧化性和脫水性破壞有機(jī)物的碳?xì)滏I，去除有機(jī)不純物。

四、H2SO4:H2O2=2~4:1，在130度高溫下進(jìn)行10~15分鐘的浸泡

五、HF/H2O(DHF)或HF NH4F/H2O(BHF):

清除硅晶圓表面自然生成的氧化層，通常使用稀釋后的氫氟酸（0.49%~2%）或以氫氟酸和氟化銨生成的緩沖溶液；

HF:NH4F=1:200~400，在室溫下進(jìn)行15~30秒的反應(yīng)；

六、光阻-樹脂、感光劑、溶劑，光阻稀釋液-PGMEA PGME，清除晶圓殘余光阻。

七、顯影劑-TMAH TEAH；

八、二氧化硅層蝕刻—采用HF及NH4F的緩沖溶液。

九、多晶硅層蝕刻—采用HF、CH3COOH 、HNO3、三種成分的混合液；

十、氮化硅層蝕刻—采用85%H3PO4在160~170度高溫下進(jìn)行蝕刻；

十一、鋁導(dǎo)線蝕刻—采用己硝酸、磷酸及醋酸等多種無機(jī)酸混合液；

十二、研磨液（slurry)

界電層平坦化研磨液—溶有硅土（Silica,SiO2)的KOH或NH4OH溶液；

金屬層平坦化研磨液—溶有礬土（Al2O3)的Fe(NO3)3或H2O2溶液；

十三、研磨后清洗液

13.1使用稀釋的氨水去除研磨后殘留的粒子

13.2使用氫氟酸去除微量的金屬污染物

在銅制程中，一般不使用無機(jī)的酸堿，通常使用化學(xué)性質(zhì)較為溫和的有機(jī)酸或有機(jī)堿，在添加一定的活性劑和獒合劑。