导读：近（jìn）几年（nián），全球半导体技术不断更新迭代，对工艺技术的要求也日渐提高，尤其是对晶（jīng）圆表面质量（liàng）要求愈发严格。在半导体芯片制造过程中，空气、人体、厂房、生产（chǎn）设备、化学药剂、辅助材料（liào）等，都会携带各种微尘、有机物、无机物和金属离子等杂质。这些杂质会影响芯（xīn）片良率、电学性能以及可靠性。人类（lèi）经常洗澡，以防止（zhǐ）有害病菌和细菌的感染。同样，纳米级的晶圆需要反复清洗才能制（zhì）造出完美的芯片。

随着（zhe）特征尺寸的不断缩小，半（bàn）导体对（duì）杂质含量越来越敏感，制造（zào）和封装中不可避免会（huì）引入污染物。

对于微观尺度的半导体工艺，晶片表面上（shàng）的任何颗粒、金属（shǔ）碎片、有机物、自然形成的氧化层和痕量杂（zá）质（zhì）都会导致图案缺陷和电性能的恶化。

而小颗粒（lì）可（kě）能难以去除，因为颗（kē）粒和晶片衬底之间存在强静电力。这些问题会损害半导体产量和可靠（kào）性。在目前的集成电路生产中，由于晶圆（yuán）片表面沾（zhān）污问题，导致50%以上的材料被损耗掉和（hé）80%的芯（xīn）片电学失效。

因此，清（qīng）洗技术是贯穿芯片制造的重要工艺环节（jiē）。

何为“清（qīng）洗”

清洗是通过化学处理、气体或物（wù）理方法去除晶片表面杂质的（de）过程。通常在工艺之间进行，用于去除芯（xīn）片制造中（zhōng）上一道工序所遗留的超微（wēi）细颗粒污染物、金属残留、有机物残留物，去除光阻掩膜或残留，也可根据需要进行硅（guī）氧化膜、氮化硅或金属等薄膜材料的湿法腐蚀，为下一步工序准备好良好的（de）表面条（tiáo）件。

清洗是重（chóng）复进（jìn）行（háng）的，使其进行的次数大约是其他过程的两倍甚或更多，并作为过程之间的桥梁。

▲清洗（xǐ）工（gōng）艺

晶圆清洗步骤数量约占所有芯（xīn）片制造（zào）工序步骤30%以上，而且随着节点的推进，清洗工（gōng）序的数（shù）量和重要性会继续提升，清洗设（shè）备的需求量也将相应增加。在80~60nm的工艺制程（chéng）中，清洗工艺约有100个步骤，而当工艺节点来到20nm以下时，清洗步骤增加至200道以上（shàng）。而越往下走，要得（dé）到较高的良率，几乎每（měi）步工序都离不开清洗。据盛（shèng）美（měi）公（gōng）司估计，每月十万片的DRAM工厂，1%的良率提升可为客户每年提高利润3000-5000万美元。

根据清洗介质的不同，目前半导体清洗技术主要分为湿法清洗（xǐ）和干法清洗两种（zhǒng）工艺路线。

湿法（fǎ）清洗是针对不同的工艺需求，采用特定的化学药液和去离子水（shuǐ），对晶（jīng）圆表面进行无损伤清洗，以去除晶圆制造过程中的颗粒、自（zì）然氧化层、有机物、金（jīn）属污染、牺牲层、抛光残留物等物质，可同时采用超（chāo）声（shēng）波、加热、真空等辅助技术手段。

干法清洗（xǐ）是指不使用化（huà）学溶剂的清洗技术，主要包括等离（lí）子清洗、超临界气相清洗、束流（liú）清洗等技术。干法（fǎ）清洗主要是采用气态（tài）的氢氟酸刻蚀不规则分布的（de）有结（jié）构的晶圆（yuán）二氧化硅层，虽然具有对不同薄膜（mó）有高选择比的优点，但可清洗污染物比较单一（yī），目前在（zài）28nm及以下技术节点的逻辑产品和存储产品有（yǒu）应用（yòng）。

▲湿法&干法清洗对比

晶（jīng）圆（yuán）制造产线上通（tōng）常（cháng）以（yǐ）湿法清洗为主，少量特（tè）定步骤采用湿法和干法清洗相结合的方式互补所短，构建清洗方案。未来清洗设备的湿法工艺与干法（fǎ）工艺仍将并存发（fā）展，均在各自领域内向技术节点更先进、功能（néng）多样化、体（tǐ）积小、效率（lǜ）高、能耗低等方向发展（zhǎn），在短期内（nèi）湿法工艺和干法工艺无相互替（tì）代的趋势。目前湿法清洗是主流的清洗技术路线，占芯片制造清洗步（bù）骤数（shù）量的90%以上。

批量清洗&单硅片清洗