半導(dǎo)體清洗SC1是一種基于氨水（NH?OH）、過氧化氫（H?O?）和去離子水（H?O）的化學(xué)清洗工藝，主要用于去除硅片表面的有機物、顆粒污染物及部分金屬雜質(zhì)。以下是其技術(shù)原理、配方配比、工藝特點及應(yīng)用的詳細介紹：

一、技術(shù)原理

化學(xué)反應(yīng)機制

氨水（NH?OH）：提供堿性環(huán)境，腐蝕硅片表面的自然氧化層（SiO?），使附著的顆粒脫離晶圓表面。

過氧化氫（H?O?）：作為強氧化劑，分解有機物（如光刻膠殘留）并氧化硅片表面，形成新的親水性氧化膜（SiO?）。

協(xié)同作用：NH?OH與H?O?反應(yīng)生成羥基自由基（·OH），增強對有機物的氧化分解能力。

顆粒去除機理

硅片表面的自然氧化膜被NH?OH腐蝕后，顆粒與硅片表面的粘附力降低，同時H?O?的氧化作用使顆粒表面親水化，最終通過清洗液沖刷或超聲波振動脫落。

二、配方配比

SC1清洗液的典型配比為 NH?OH:H?O?:H?O = 1:2:5~1:2:7，具體調(diào)整依據(jù)如下：

基礎(chǔ)配比

1:2:5：適用于一般有機物污染和輕度氧化層清洗，平衡了清潔效率與硅片損傷風(fēng)險。

1:2:7：更稀釋的配方，適合污染物較少或?qū)杵砻鎿p傷要求極高的場景。

調(diào)整因素

硅片材質(zhì)與結(jié)構(gòu)：粗糙表面或深槽結(jié)構(gòu)需提高H?O?比例以增強氧化能力；高平整度硅片可使用低濃度配方。

污染物類型：有機物污染嚴(yán)重時增加H?O?，金屬污染多時提高NH?OH濃度（需避免過度蝕刻）。

清洗條件：低溫或短時間清洗時，可通過提高H?O?比例補償反應(yīng)速率。

三、工藝特點

優(yōu)勢

高效去污：強氧化性分解有機物，堿性環(huán)境有效去除顆粒和金屬雜質(zhì)。

表面鈍化：在硅片表面形成薄氧化膜（SiO?），保護襯底并提升后續(xù)工藝兼容性。

低成本：化學(xué)試劑廉價且配方成熟，廣泛應(yīng)用于RCA標(biāo)準(zhǔn)清洗流程。

局限性

表面損傷風(fēng)險：高濃度或高溫下可能對硅片造成微量蝕刻，需嚴(yán)格控制條件。

顆粒再沉積：傳統(tǒng)濕法清洗可能因表面張力導(dǎo)致顆粒二次吸附，需結(jié)合兆聲波（MHz級超聲波）增強剝離。

四、應(yīng)用場景

RCA標(biāo)準(zhǔn)清洗流程

SC1步驟：去除光刻膠、有機物及顆粒，為后續(xù)SC2（HCl/H?O?）清洗去除金屬污染物做準(zhǔn)備。

典型工藝順序：SC1 → 漂洗 → SC2 → 漂洗 → 干燥。

先進制程應(yīng)用

兆聲波輔助清洗：結(jié)合高頻超聲波（>1MHz）產(chǎn)生空化效應(yīng)，提升深孔、窄縫結(jié)構(gòu)的清洗均勻性，減少化學(xué)用量。

3D NAND/GAA器件：用于高深寬比結(jié)構(gòu)的有機物去除，需優(yōu)化配方以避免側(cè)壁損傷。

五、技術(shù)改進方向

配方優(yōu)化

添加表面活性劑（如氟碳類）降低表面張力，改善清洗液潤濕性。

引入納米粒子（如改性碳材料）填充蝕刻孔洞，提升微觀表面均勻性。

設(shè)備集成

全自動SC1清洗機（如封閉式腔體設(shè)計）減少揮發(fā)污染，并配備實時終點檢測（如光學(xué)傳感器）。

環(huán)保與節(jié)能

低濃度配方減少廢液處理壓力，結(jié)合化學(xué)回收技術(shù)降低成本。

SC1清洗是半導(dǎo)體制造中基礎(chǔ)但關(guān)鍵的工藝，通過化學(xué)氧化與堿性腐蝕協(xié)同作用，高效去除硅片表面污染物。其技術(shù)核心在于配方配比的靈活調(diào)整（如NH?OH:H?O?:H?O比例）及與先進清洗手段（如兆聲波）的結(jié)合。未來發(fā)展方向包括環(huán)保化配方、智能化設(shè)備控制及高精度結(jié)構(gòu)兼容性優(yōu)化，以滿足先進制程（如3nm以下節(jié)點）的需求。

審核編輯 黃宇