半导体清洗技术(2)

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     就干法清洗来说,它正用于有选择的、大多是表面清理的步骤。例子之一是无水HF(AHF)/乙醇溶解工艺,它在多种应用中能有效地从Si表面除去本来有的或化学生成的氧化物。图2是各种表面加工运作中执行AHF/乙醇溶解工艺的25片晶圆和3片晶圆商品反应器的示意图。图3中的AFM结果说明,执行工艺没有损伤Si表面。

  干燥晶圆是任何湿法清洗程序的组成部分。广泛认可的基于IPA的晶圆干燥方法使清洗工艺的这一关键部分有了很大的进步,这些方法采用Marangoni干燥及其衍生方法。

  无论在批次清洗工艺还是在单晶圆清洗工艺中,传统的浸没清洗仍起主导作用。在单晶圆清洗工艺时,这一趋势由于太阳电池清洗技术的需求而强化。该技术中,由于被加工衬底的剪切数目(shearnumber),可选用批次加工方法。图2所示反应器说明,可以使选择气相清洗化学过程与批次加工兼容。但同时,单晶圆清洗方法(如旋转清洗)正推进到高端应用领域。

  当前与未来的挑战

  为了半导体清洗技术能满足不断出现的新需求,必须对现有工艺进行调整和修改。随着纵向尺寸持续缩小,清洗操作过程中的材料损失和表面粗糙就会成为必须关注的领域。将微粒去除而又没有材料损失和图形损伤是最基本的要求,因此必须考虑周全并有所折衷。像兆频超声搅动这样的物理辅助手段对结构损伤和图形坍塌等有潜在影响,正在对其改进,以便在保持微粒去除工艺效率的同时不对图形完整性产生有害影响。考虑到表面形态的原子级恶化都可能对器件性能会有致命影响,即使像DI水清洗等这些看起来最良性的清洗程序元素也必须重新评估。

  为了减少某些器件机构中的图形坍塌及相关损伤,气相化学作用(例如前面谈到的与有机溶剂蒸汽混合的无水HF(AHF))可望越来越有用。

  为了应对硅表面的非平面性问题,晶圆清洗技术至少受到三个不同前沿加工技术的挑战。首先涉及的是CMOS加工。在器件几何形状不断减小时,尖端数字CMOS技术方面的挑战是保持栅结构有足够的电容密度,这是在栅长度减小时维持足够高驱动电流所需要的。一个途径是采用比SiO2介电常数高的栅电介质,另一途径是通过三维结构MOS栅极以增加栅面积又不增加单元电路面积,再一个途径就是二者的结合。

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