導讀：近幾年，全球半導體技術不（bú）斷（duàn）更新迭代（dài），對工藝技術的（de）要求也（yě）日漸提（tí）高，尤其是對晶圓表麵質量要求愈發嚴格。在半導體（tǐ）芯片製造過程中，空氣（qì）、人（rén）體、廠房、生產設備、化學藥劑、輔助材料等，都（dōu）會攜帶各種微塵、有機物、無機物和金屬離子等雜質。這些雜質會影響芯片良率、電學性能以及可靠性。人類經常洗澡，以防止有害病菌和細菌的感染。同樣，納米級的晶圓需要（yào）反複清洗才能製造出完美的（de）芯片。

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

對於微觀尺度的半導體工藝，晶片表麵上的任何顆粒、金屬（shǔ）碎片、有機物（wù）、自然形成的氧化層和痕量雜質都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間存在強靜電力。這些問題會損害半（bàn）導體產量和可靠性（xìng）。在目前的（de）集成電（diàn）路生（shēng）產中，由於晶圓片表麵沾汙問題，導致50%以上的材（cái）料（liào）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（zào）的重要工藝環節。

何為“清洗”

清（qīng）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（zhī）間（jiān）進行，用於去除（chú）芯片製造中上一道工序（xù）所遺留（liú）的超微細顆粒（lì）汙染物、金屬殘留、有機物殘留物，去除光阻掩膜或殘留，也可根據需（xū）要進行矽氧化膜、氮化矽或金屬等薄膜材料的濕法腐蝕，為下一步工序準備好良（liáng）好的表麵條件。

清洗是（shì）重（chóng）複進行的，使其進行的（de）次數大約是其他過程的兩倍甚或更多，並作為過程之間的橋（qiáo）梁。

▲清洗工藝

晶圓清洗步驟數量約占所有芯片製造工序步（bù）驟30%以上，而且隨著節點的推進，清洗（xǐ）工（gōng）序的數量和重（chóng）要性會繼（jì）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（yǐ）下時，清洗步（bù）驟增（zēng）加至200道以上。而（ér）越往下走（zǒu），要得到較高的良率，幾乎每步（bù）工序都離（lí）不（bú）開清（qīng）洗。據盛美公司估計，每月十萬片的DRAM工廠（chǎng），1%的良率（lǜ）提升可為客（kè）戶每年提（tí）高利潤3000-5000萬美元。

根據清洗介質的不同，目前（qián）半（bàn）導體清洗技術主（zhǔ）要分為濕法清洗和幹法清洗（xǐ）兩種工藝路線（xiàn）。

濕法清洗（xǐ）是針對不同的工藝需求，采用特定的化學藥液和去離子水，對晶圓表麵進行無損傷清洗，以去除晶圓製造過（guò）程（chéng）中的顆粒、自然氧化（huà）層、有機物、金屬汙染、犧牲層、拋光殘留物等物質，可（kě）同（tóng）時（shí）采用超聲波、加熱、真空等輔（fǔ）助技術手段。

幹法清洗是指不使用化學溶劑的清洗技術，主要包括等離子清（qīng）洗、超臨（lín）界氣相清洗、束流清洗等技術。幹法清洗主要是采用氣態的（de）氫氟酸刻蝕不規則分布的有（yǒu）結構的晶圓二氧化矽層，雖（suī）然具有對不同薄膜有高選擇比的優點（diǎn），但可清洗汙染物比較單（dān）一，目前在（zài）28nm及以下技術節點的邏輯產品和存儲產品有應用。

▲濕法&幹法清洗對比

晶（jīng）圓製造產線上通常以濕法清洗為主，少（shǎo）量（liàng）特定步驟采用濕法和幹法清洗相結合的方式互補所短，構建清洗方案。未來清洗設（shè）備的濕法工藝（yì）與幹法工藝仍將並存發（fā）展，均（jun1）在各（gè）自領（lǐng）域內向技術節點更（gèng）先進、功（gōng）能多（duō）樣化、體積小、效率高、能（néng）耗低等方向發展，在短期（qī）內濕法工藝和幹法工藝無相（xiàng）互替（tì）代的趨（qū）勢。目前濕法清洗是主流（liú）的清（qīng）洗技術路線，占（zhàn）芯片製造清洗步驟數量的90%以上。

批量清洗&單矽片清洗