半导体用湿式化学品的应用

半导体用湿式化学品的应用半导体用湿式化学品的应用前言湿式化学品的种类及主要作用半导体制程中使用的高纯度湿式化学品原理简介前言我国集成电路和平面显示器产业蓬勃发展涉及晶圆代加工、记忆体、ASIC等不同半导体产品制造领域。带动了传统化学、化工、机械、电子、建筑等产业的相继投入。半导体所需化学品的全额占每单位晶圆的生产成本的3%~4%。化学品的纯度及品质直接影响到最终产品的良品率和元件的品质。半导体的基本制程：扩散（包括氧化、膜淀积和掺杂工艺）、光刻、刻蚀、薄膜、离子注入、抛光6个主要的生产区域和相关步骤。H2SO4.H2O2.NH4OH.HCL.HF.IPASiWaferWafercleaningResistStrippingEtchingmaskExposureUVLightCVDPrecursor化学气相沉积（薄膜）DepositionCMP化学机械研磨光刻（曝光/显影）刻蚀BOE-etchSIO-etchAL-etch,离子注入Photo-resist扩散——形成SiO2层并掺杂DevelopRinse清洗湿式化学品的种类及主要作用工艺用化学品按物质的状态可以分为气态、固态、液态化学品在半导体制造业中的主要用途☆用湿法化学溶液和超纯水清洗硅片表面☆用高能离子对硅片进行掺杂得到P型或N型硅材料☆淀积不同的金属导体层及导体层之间必要的介质层☆生成薄的SiO2层作为MOS器件主要栅极介质材料☆用等离子体增强刻蚀或湿法试剂，有选择的去除材料，并在薄膜上形成所需要的图形湿式化学品的种类及主要作用种类酸——有机酸：羧酸——无机酸：硫酸、磷酸、硝酸、氢氟酸等碱——有机碱：氢氧化四甲基铵——无机碱：氢氧化钠、氢氧化铵等溶剂：DIwater、异丙醇、三氯乙烯等湿式化学品的种类及主要作用用高纯度的化学品来清洗晶圆表面去除微粒子去除金属不纯物去除有机污染物消除晶圆表面的粗糙抑制晶圆表面生成氧化层洗净用高纯度湿式化学品NH4OH/H2O2/H2O(SC-1):利用氨水的弱碱性活化硅晶圆及微粒子表面，使晶圆表面与微粒子间产生相互排斥；双氧水具有氧化晶圆表面的作用，然后氨水对SiO2进行微刻蚀，去除颗粒氨水与部分过度金属离子形成可溶性络合物，去除金属不溶物NH4OH:H2O2:H2O=0.05~1：1：5洗净用高纯度湿式化学品HCl/H2O2/H2O(SC2):利用双氧水氧化污染的金属，而盐酸与金属离子生成可溶性的氯化物而溶解。HCl:H2O2:H2O=1:1:6，在70度下进行5~10分钟的清洗SC1、SC2标准溶液都属于RCA制程洗净用高纯度湿式化学品H2SO4/H2O2(PiranhaClean,CaroClean):利用硫酸及双氧水的强氧化性和脱水性破坏有机物的碳氢键，去除有机不纯物。H2SO4:H2O2=2~4:1，在130度高温下进行10~15分钟的浸泡洗净用高纯度湿式化学品HF/H2O(DHF)或HFNH4F/H2O(BHF):清除硅晶圆表面自然生成的氧化层，通常使用稀释后的氢氟酸（0.49%~2%）或以氢氟酸和氟化铵生成的缓冲溶液HF:NH4F=1:200~400，在室温下进行15~30秒的反应光刻用高纯度湿式化学品光阻-树脂、感光剂、溶剂光阻稀释液-PGMEAPGME，清除晶圆残余光阻显影剂-TMAHTEAH二氧化硅层蚀刻—采用HF及NH4F的缓冲溶液。多晶硅层蚀刻—采用HF、CH3COOH、HNO3、三种成分的混合液刻蚀用高纯度湿式化学品刻蚀用高纯度湿式化学品氮化硅层蚀刻—采用85%H3PO4在160~170度高温下进行蚀刻铝导线蚀刻—采用己硝酸、磷酸及醋酸等多种无机酸混合液化学机械抛光用高纯度湿式化学品研磨液（slurry)界电层平坦化研磨液—溶有硅土（Silica,SiO2)的KOH或NH4OH溶液金属层平坦化研磨液—溶有矾土（Al2O3)的Fe(NO3)3或H2O2溶液化学机械抛光用高纯度湿式化学品研磨后清洗液使用稀释的氨水去除研磨后残留的粒子使用氢氟酸去除微量的金属污染物在铜制程中，一般不使用无机的酸碱，通常使用化学性质较为温和的有机酸或有机碱，在添加一定的活性剂和獒合剂ChemicalnameWt%H2SO4H2SO4H2O964H2O2H2O2H2O3169NH4OHNH4OHH2O2971HFHFH2O4951HNO3HNO3H2O7030FEPHFHNO3H2O106030LL130BHFNH4HF2NH4FH2O4.635.759.7LAL30NH4HF2NH4FH2O20.266.892.94LAL800NH4HF2NH4FH2O11.412.676H3PO4H3PO4H2O8515IPAIPA100PGMEACH3CH(OCOCH3)CH2OCH3100SST-A2(CH3)2SONH4FH2O69130N311(CH3)nSOHO-NH2HO-R-NH2环己胺二羟基苯H2O40-601-10205-15515-25动力部管辖范围内的化学品