大家知道濕法刻蝕中清洗時(shí)所需的基本藥液有哪幾種嗎？
首先是刻蝕液，刻蝕液主要有磷酸、氫氟酸、緩沖刻蝕劑（BOE）、鋁刻蝕劑（M2）、硝酸等。
1、磷酸刻蝕液
磷酸刻蝕液由純磷酸和去離子水組成， 工作溫度為 160攝氏度。 主要功能是用來(lái)刻蝕氮化硅膜及其下面的氧化膜。其對(duì)氮化硅膜的刻蝕速率是55A/Min,對(duì)氧化膜的刻蝕速率是1.7-10A/Min。 該刻蝕液的反應(yīng)速率主要取決于反應(yīng)溫度和溶液中水的含量。
其反應(yīng)機(jī)理如下：
Si3N4?+ 6H2O -----> 3SiO2 + 4NH3（需要用 H3PO4作催化劑）
晶圓在磷酸刻蝕液反應(yīng)槽里反應(yīng)后必須被傳送到熱的去離子水槽里進(jìn)行清洗，否則易受到熱應(yīng)力的破壞而造成破片。
2、氫氟酸刻蝕液
氫氟酸刻蝕液主要用來(lái)刻蝕氧化膜。根據(jù)濃度不同可分為CHF、 LHF、 DHF等。CHF 是濃度為 49%的氫氟酸刻蝕液， 主要用來(lái)刻蝕Poly以及氮化物， 其反應(yīng)速度很快，很難用其來(lái)刻蝕掉特定的厚度，因此只能用在過(guò)刻蝕的情況。 LHF 是 CHF用水稀釋后的產(chǎn)物，其中氫氟和水的比例為50：1。該刻蝕液刻蝕速度穩(wěn)定， 晶圓生產(chǎn)上常用其刻蝕特定厚度的氧化膜。 DHF 是 LHF 進(jìn)一步稀釋后的產(chǎn)物， 其中氫氟酸和水的比例為 100：1。由于其濃度較低，所以其刻蝕速率很低，主要用來(lái)刻蝕晶圓表面的自然氧化膜。
3、緩沖刻蝕劑
緩沖刻蝕劑又叫作 BOE(全稱 Buffered Oxide Etch),是NH4F和 HF 以及表面活化劑的混合物， 主要用來(lái)刻蝕晶圓上深槽里的氧化膜。 根據(jù) NH4F 和HF 濃度比例的不同可分為MB、 LB、 DB。 MB 里NH4F 與 HF的比例是 10：1， LB 里 NH4F 與 HF的比例是130：1， DB里 NH4F 與HF 的比例是 200：1。
緩沖刻蝕劑與SiO2氧化膜的反應(yīng)機(jī)理為：
SiO2?+ 2HF2- + 2H3O+ ?SiF4?+ 4H2O
SiF4?+ 2HF? H2SiF6
SiF4?+ 2NH4F? (NH4)2SiF6
4、鋁刻蝕劑
鋁刻蝕劑即 M2，是磷酸、硝酸和醋酸的混合物，它們的比例為70:2:12。其反應(yīng)溫度為 75攝氏度， 主要用在鈷制程選擇性的刻蝕過(guò)程中。 其中,硝酸作為氧化劑，將AL生成AL2O3， 磷酸再將AL2O3生成AL(OH)3。
接著是清洗液，濕法清洗所用的清洗液主要有硫酸清洗液、 SC1清洗液、 SC2 清洗液等。
1、硫酸清洗液
硫酸清洗劑是硫酸和雙氧水的混合物， 其濃度比為 5:1， 反應(yīng)溫度為 125 攝氏度。其功能是去除晶圓表面的光阻殘留物或有機(jī)物。反應(yīng)機(jī)理是：
H2SO4?+ H2O2----->HO-(SO2)-O-OH + H2O
HO-(SO2)-O-OH + -(CH2)n -----> CO2?+ H2
2、SC1清洗液
SC1 清洗液是氨水、 雙氧水以及水的混合物， 三者體積比例為1:2:50。 其反應(yīng)溫度為 25攝氏度，功能是去除晶圓上的微粒雜質(zhì)以及聚合物。清洗機(jī)理是氧化和電性排斥，如圖1所示。
▲圖1 SC1清洗原理圖
3、SC2清洗液
SC2 清洗液是鹽酸、雙氧水和水的混合物，三者的體積比例為1:1:50。 SC2清洗液的主要功能是清除晶片上的金屬離子。其清洗機(jī)理是其能提供一個(gè)低 PH值的環(huán)境，堿性的金屬離子，金屬氫化物將能溶于SC2 清洗液里。
由于 SC1 呈堿性， 所以在 SC1 清洗液里， 較易發(fā)生金屬附著現(xiàn)象。 而在 SC2 呈酸性， 故在 SC2溶液里不容易產(chǎn)生這種現(xiàn)象， 并且后者比較容易清除晶圓外表的金屬。而且雖然 SC1清洗液能去除 Cu 等金屬，卻很難去除晶片表面的自然氧化膜附著 。
SC2 擁有非常強(qiáng)的氧化能力和絡(luò)合能力， 能與氧以前的任何金屬物質(zhì)反應(yīng)生成能很容易被誰(shuí)清洗掉的鹽離子。同時(shí)氧化后的金屬離子可與氯離子反用產(chǎn)生一種可溶性的絡(luò)合物并能被去離子水去除[15]。 SC2清洗的相關(guān)化學(xué)方程式如下：
Si+H2O2-->SiO2+H2O?????????Zn+HCl-->ZnCl2+H2
Fe+HCl-->FeCl2+H2? ? ? ? ? ??Mg+HCl-->MgCl2+H2
然后是去離子水
在晶圓生產(chǎn)中， 晶圓在酸槽里清洗完后， 都要先進(jìn)入水槽里清洗， 然后才能進(jìn)入下一酸槽進(jìn)行再清洗。 水槽里的水必須要求是去離子水。 為了更好的清洗雜質(zhì)， 去離子水中往往要加入超聲波。 同時(shí)水槽溫度也分常溫和高溫兩種， 水槽排水方式也有快速下排和上部溢水兩種方式。
最后就是異丙醇
異丙醇（ IPA)是一種碳三脂肪族單元醇， 是重要的溶劑。 異丙醇可作為溶劑和清洗去除劑。 異丙醇作為清洗去除劑， 分好多級(jí)別。 其中在中、 大規(guī)模的集成電路的生產(chǎn)工藝及分立器件的生產(chǎn)工藝中常常使用 MOS 級(jí)的異丙醇,而在一些超大規(guī)模集成電路生產(chǎn)工藝中常常使用的是BV-III級(jí)的異丙醇。
在濕法刻蝕和清洗工藝中， 異丙醇主要用在晶片清洗機(jī)的干燥系統(tǒng)里。 晶片被自動(dòng)傳到清洗機(jī)的干燥系統(tǒng)后， 先要被浸入干燥系統(tǒng)的水槽里。 水槽里裝有流動(dòng)的去離子水，該去離子水能把晶片上的被清洗后仍殘留的少許雜質(zhì)沖洗去除到。之后水槽里的水會(huì)被排走，然后干燥系統(tǒng)會(huì)輸出大量的霧化的高溫異丙醇。這些異丙醇能把晶片上的水分置換出去。然后干燥系統(tǒng)會(huì)輸入大量的高溫氮?dú)?，這些氮?dú)鈺?huì)將異丙醇排除干燥系統(tǒng)內(nèi)部，從而達(dá)到清洗并干燥晶片的效果。