導讀：近幾年，全球半導體技術不斷更（gèng）新迭代（dài），對工藝技術的要（yào）求也日漸提高，尤其是對晶圓表麵質量要求愈（yù）發嚴格。在半導體（tǐ）芯片製（zhì）造過程中，空氣、人體、廠（chǎng）房、生產設備（bèi）、化學（xué）藥劑、輔助材料等，都會攜帶（dài）各（gè）種（zhǒng）微塵、有（yǒu）機物、無機物和金屬離子等雜質。這些雜質會影（yǐng）響芯片良率、電學性能以及可靠性。人類經常洗澡，以防止（zhǐ）有害病菌和細菌的感染。同樣，納米級的晶圓需要反（fǎn）複清洗才能製造出完美的芯片。

隨著特征（zhēng）尺寸的不斷（duàn）縮小，半導體對雜質含量越來越敏感，製造和封裝中不可避免會引入汙染物。

對於微（wēi）觀尺度的半導體工藝，晶片表麵上的任何顆粒、金屬碎（suì）片、有（yǒu）機物、自然形成的氧化層和痕量雜質都（dōu）會導致圖案缺陷和電性能的惡化。

而小顆粒可能難以去除，因為顆粒和晶片襯底之（zhī）間存在強靜電力（lì）。這些問題會損害（hài）半導體產量和可靠性。在目前的集成電（diàn）路（lù）生產中，由於晶圓片表麵沾汙問題，導致50%以上的材料被損耗掉和80%的芯片電學失效。

因此，清洗技術是貫穿芯片製造的重要工藝環節。

何為（wéi）“清（qīng）洗”

清洗是通過化學處理、氣體或物理方法去除晶片表麵雜質的過程。通（tōng）常在工藝之間進行，用於（yú）去（qù）除芯片製造中上一道工序所遺（yí）留的超微細顆粒汙染物、金屬殘留、有機物殘留物，去除光阻掩膜或（huò）殘留，也可根據需要進行矽氧化（huà）膜、氮化矽或金屬等薄膜（mó）材料的濕法腐蝕，為下一步工序準備好良好的表麵條件（jiàn）。

清洗是（shì）重（chóng）複進行的，使其進行的次數（shù）大約是其他（tā）過程的兩倍甚或更多，並作為過程之間的（de）橋梁。

▲清洗工藝

晶（jīng）圓（yuán）清洗步驟數量約占（zhàn）所有芯片製造工序步驟（zhòu）30%以上，而且隨（suí）著節點（diǎn）的推進，清洗（xǐ）工（gōng）序的數量和（hé）重（chóng）要性會繼續提升，清洗設備的需求量也將相應增加。在80~60nm的工藝製程中，清洗工藝約有100個步驟，而當工藝節點來到20nm以下時，清洗（xǐ）步驟增加至200道以上。而越往下走，要（yào）得到較高的良率，幾乎每步工序都離不開清洗（xǐ）。據盛美公司估計，每月十萬片的DRAM工廠，1%的良率提升可為客戶每年提（tí）高利潤3000-5000萬美元。

根據清洗介質的不同，目前半導體清洗技術主（zhǔ）要分為濕法清（qīng）洗和幹法清洗兩種工藝路線。

濕法清洗是針對不同的工藝需求，采用特定的化（huà）學藥液和去離子水（shuǐ），對晶圓表（biǎo）麵進行無損傷清洗，以去除晶圓製造過程中的顆粒、自（zì）然氧化層、有機物、金屬（shǔ）汙染、犧牲層、拋光殘留物（wù）等物質，可同時采用超聲波、加熱、真空等輔助技術手段。

幹法清洗是指不使用化學溶劑（jì）的清洗技術（shù），主要包括等（děng）離子清洗（xǐ）、超臨界氣相清（qīng）洗（xǐ）、束流清洗等技術。幹法清洗主（zhǔ）要是采用氣態的氫（qīng）氟酸刻蝕不規（guī）則分布的有結構的晶圓二氧化矽層，雖然具有對不同薄膜有高選（xuǎn）擇比的優點，但可（kě）清洗汙（wū）染物比較單一，目前在28nm及以下技術節點的邏輯產品和存儲產品有應用（yòng）。

▲濕法&幹法清洗對比

晶圓製造產線上通常以濕法清洗為主，少量特定步驟采用濕法和幹法清（qīng）洗相結合的方式互補所短，構建清洗方案。未來清洗設備的濕法工藝與幹法工藝仍將並存發展，均在各自領（lǐng）域內向技（jì）術（shù）節點更先進、功能多樣化、體（tǐ）積小、效（xiào）率高、能耗低等方向發展，在短期內濕法工藝和幹法工藝無相互替代的趨勢。目前濕（shī）法（fǎ）清洗是主流的清洗技術路線，占芯片製造清洗步驟數量的90%以上。

批量清（qīng）洗&單矽片清洗