为什么晶圆清洗在芯片设计和生产中很重要

小英说半导体

半导体彻底改变了电子行业，并成为现代技术的重要组成部分。从计算机和智能手机到心脏起搏器和军事通信系统，半导体为各种设备提供动力。随着半导体技术的不断进步，确保其可靠性变得越来越重要。

当今电子设备的复杂性和密度，包含复杂的电路、小型化的PCB和精密的半导体晶圆，需要在设计和制造过程中对细节一丝不苟。在众多考虑因素中，清洁对于实现这一前沿技术的端到端设计和制造能力起着重要的作用。

我们应在半导体设计过程的早期就考虑清洁，因为它会影响所使用的材料、组件架构和制造工艺。我们需要在不损坏或改变晶圆的情况下去除半导体表面的污染物。即使留在表面的微小杂质也会导致蚀刻、腐蚀或点蚀，最终损害半导体的可操作性和一致性。

污染风险

虽然半导体制造通常在洁净室中进行，以保护复杂芯片免受污染，但污染风险仍然存在。芯片生产、储存、搬运和运输过程中可能会转移水、油和指纹。

半导体上最常见的污染物是颗粒物，包括灰尘颗粒、皮片、纤维和工艺碎片。这些颗粒可能来自空气、运动部件的磨损、衣服或脏的、未经过滤的蚀刻液。颗粒可以静电结合到基底上或被捕获在晶片基底几何形状中。

如果颗粒积聚在晶圆表面，它会干扰沉积薄膜并随后降解。颗粒物还会在光刻过程中造成阴影，降低接触曝光分辨率，或产生不平坦的表面，从而导致曝光过程中破裂。

此外，在用于晶圆传输的前开式统一晶圆盒(FOUP)上经常发现颗粒物，这凸显了清洁以防止FOUP到晶圆污染的重要性。

图:1：用于晶圆传输的FOUP上经常发现颗粒污染

蒸汽除油器是一个闭环系统，具有两个隔室：煮沸槽和冲洗槽。在沸腾槽中，FOUP部件和MOSFET等半导体元件浸入加热的液体中进行清洗。可以结合搅拌以增强清洁液的有效性。通过沸腾作用、振动超声波能量或喷雾棒的组合，颗粒通常被从部件表面升起。

​图2：蒸汽脱脂是一种可重复、一致且节能的晶圆清洁方法

蒸汽脱脂优点

蒸汽脱脂工艺一旦建立并经过测试，就会保持恒定，并且可以实现自动化以提高效率。清洁结果保持可重复且一致。溶剂型清洁液在蒸汽脱脂机内保持稳定，可使用数千次，并且不需要日常监控，使洁净室操作过程控制更简单、成本更低。

此外，现代清洁液通过蒸汽脱脂器不断循环利用。它们无需对配方进行微调即可被纯化、回收和重复使用数百次。这确保了一致性，而无需管理任何意外差异。此外，蒸汽除油剂可以浓缩土壤，更大限度地减少废物处理的数量和频率。

蒸汽脱脂可以节省资源和能源。与水清洗不同，蒸汽脱脂不使用水，因此节省了这一重要的不可再生资源。此外，现代蒸汽除油器不需要气刀或鼓风机等额外设备来干燥半导体，从而减少了有效清洁所需的能源，并减少了总碳排放和温室气体排放。

测试最佳结果

为了达到最佳的清洁效果，建议在大规模生产之前小批量测试清洁半导体。这使得设计人员能够深入了解他们选择的清洁液的性能，以及它是否能有效地去除难以去除的颗粒并溶解晶圆上的其他污染物。

通过在设计过程的早期选择和测试兼容的清洁液，可以减少生产过程中的意外和困难。清洁度是半导体设计中的一个关键因素，可确保长期功能和可靠性。颗粒污染可能会对复杂的半导体和硅晶圆产生不利影响，这凸显了去除任何污染物以获得最佳性能的重要性。

在设计过程的早期选择清洁液和方法可以在制造开始之前解决清洁问题，从而减少返工和报废零件等不可预见的问题。

江苏英思特半导体科技有限公司主要从事湿法制程设备，晶圆清洁设备，RCA清洗机，KOH腐殖清洗机等设备的设计、生产和维护。