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          動態表面張力在半導體晶圓清洗工藝的應用

          來源:翁開爾公司 瀏覽 102 次 發布時間:2022-03-21

          5G、人工智能、智慧交通等消費電子、汽車電子、計算機等應用領域的發展,對芯片的性能提出更高的要求,加快了芯片制程升級,從而帶動了半導體行業的發展。半導體晶圓制造工藝包括清洗、曝光、顯影、刻蝕、CMP(化學機械拋光)、切片等環節,需要用到各種特殊的液體,如顯影液,清洗液,拋光液等等,這些液體中表面活性劑的濃度對工藝質量效果產生深刻的影響。

          動態表面張力在半導體晶圓清洗工藝的應用


          半導體晶圓清洗工藝要求


          芯片制造技術的進步驅動半導體清洗技術快速發展。在單晶硅片制造中,光刻,刻蝕,沉積等工藝后均設置了清洗工藝,清洗工藝在芯片制造進程中占比最大,隨著芯片技術節點不斷提升,對晶圓表面污染物的控制要求也越來越高。

          為了滿足這些高的清潔度要求,在其中部分需要化學清洗的工序,清洗劑的濃度一定要保持在適當的濃度范圍之內,成功的清洗工藝有兩個條件:


          1.為了達成所需的清潔效果,清洗劑的濃度需要在規定范圍內。


          2.在最后的漂洗過程后,須避免表面活性劑在硅晶圓上殘留,殘留的表面活性劑對后面的處理工藝會造成不利影響。


          清洗工藝的好壞直接影響下一道工序,甚至影響器件的成品率和可靠性,然而在清洗工藝過程中,工人往往疏于監控清洗和漂洗工序中表面活性劑的濃度,表面活性劑經常過量,而為了消除表面活性劑過量帶來的不利影響,又往往要費時費力地增加漂洗工序階段的成本。



          動態表面張力在半導體晶圓切片工藝的應用


          半導體晶圓切片和CMP工藝要求


          晶圓切片工藝是在“后端”裝配工藝中的第一步。該工藝將晶圓分成單個的芯片,用于隨后的芯片接合(die bonding)、引線接合(wire bonding)和測試工序。在芯片的分割期間,金剛石刀片碾碎基礎材料(晶圓),同時去掉所產生的碎片。在切割晶圓時某一種特殊的處理液會用于冷卻工作時的刀片,這種處理液中會加入某種表面活性劑,以此來潤滑刀片并移除切割過程中產生的碎片,改善切割品質、延長刀片壽命。


          在半導體晶圓CMP工藝中,利用機械力作用于晶圓片表面,同時研磨液中的化學物質與晶圓片表面材料發生化學反應來增加其研磨速率。


          拋光液是CMP技術中的決定性因素之一,其性能直接影響被加工工件表面的質量以及拋光加工的效率。在CMP拋光液中,一般使用水基拋光液作為加工介質,以去離子水作為溶劑,加入磨料(如SiO2、ZrO2納米粒子等)、分散劑、pH調節劑以及氧化劑等組分,每個組分都具有相應的功能,對化學機械拋光過程起到不同的作用。磨料通過拋光液輸送到拋光墊表面后,在拋光墊和被加工表面之間同時受到壓力作用以及相對運動的帶動,通過對被加工表面形成極細微的切削、劃擦以及滾壓作用,對表面材料進行微量去除。磨料的形狀、硬度、顆粒大小對化學機械拋光都具有重要的影響。分散劑是一種兼具親水性與親油性的界面活性劑,能夠均勻分散一些不溶于液體的固體顆粒,對于拋光液而言,分散劑能夠減少拋光液中磨料顆粒的團聚,提高拋光液中磨料的分散穩定性。

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