，高達(dá)20%工藝步驟是清洗和晶圓表面的處理：

我們習(xí)慣將硅片制造中使用的化學(xué)材料稱為工藝用化學(xué)品，有不同種類的化學(xué)形態(tài)（液態(tài)和氣態(tài)）并且要嚴(yán)格控制純度。這些工藝用化學(xué)品主要作用如下：

用濕法化學(xué)溶液和超純水清洗硅片表面；

用高能離子對(duì)硅片進(jìn)行摻雜得到P型或N型硅材料；

淀積不同的金屬導(dǎo)體層及導(dǎo)體層之間必要的介質(zhì)層；

生成薄的SiO2層作為MOS器件主要柵極介質(zhì)材料；

用等離子體增強(qiáng)刻蝕或濕法試劑，有選擇的去除材料，并在薄膜上形成所需要的圖形；

液態(tài)高純?cè)噭?，其等?jí)根據(jù)純度分為UP-S、UP、EL三個(gè)等級(jí)，其中EL又劃分為：

電子級(jí)1級(jí)（EL-Ⅰ）其金屬雜質(zhì)含量為100--1000 PPb，相當(dāng)SEMI C1 C2標(biāo)準(zhǔn);

電子級(jí)2級(jí)（EL-Ⅱ）其金屬雜質(zhì)含量為10--100 PPb,，相當(dāng)SEMI C7標(biāo)準(zhǔn);

電子級(jí)3級(jí)（EL-Ⅲ）其金屬雜質(zhì)含量為1--10 PPb，相當(dāng)SEMI C7標(biāo)準(zhǔn);

電子級(jí)4級(jí)（EL-Ⅳ）其金屬雜質(zhì)含量為0.1--1PPb，相當(dāng)SEMI C8標(biāo)準(zhǔn);

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1.液態(tài)化學(xué)品

???在半導(dǎo)體制造的濕法工藝步驟中使用了許多種液態(tài)化學(xué)品。在硅片加工廠減少使用化學(xué)品是長(zhǎng)期的努力。許多液體化學(xué)品都是非常危險(xiǎn)的，需要特殊處理和銷毀手段。另外，化學(xué)品的殘余不僅會(huì)沾污硅片，還會(huì)產(chǎn)生蒸氣通過(guò)空氣擴(kuò)散后沉淀在硅片表面。

在硅片加工廠液態(tài)工藝用化學(xué)品主要有以下幾類：酸、堿、溶劑

①酸

????以下是一些在硅片加工中常用的酸及其用途：

???a.HF ??刻蝕二氧化硅及清洗石英器皿

???b.HCL 濕法清洗化學(xué)品，2號(hào)標(biāo)準(zhǔn)液一部分

???c.H2SO4 ?????清洗硅片

???d.H3PO4 ?刻蝕氮化硅

???e.HNO3 ?????刻蝕PSG

②堿

??在半導(dǎo)體制造中通常使用的堿性物質(zhì)

??a.NaOH ????濕法刻蝕

??b.NH4OH ?清洗劑

??c.KOH ???正性光刻膠顯影劑

??d.TMAH（氫氧化四甲基銨） ??同上

③溶劑：是一種能夠溶解其他物質(zhì)形成溶液的物質(zhì)。

???半導(dǎo)體制造中常用的溶劑：

???a.去離子水 ????清洗劑

???b.異丙醇 ????????同上

???c.三氯乙烯 ?????同上

???d.丙酮 ????????????同上

???e.二甲苯 ?????????同上

去離子水：它里面沒(méi)有任何導(dǎo)電的離子，PH值為7，是中性的。能夠溶解其他物質(zhì)，包括許多離子化合物和共價(jià)化合物。通過(guò)克服離子間離子鍵使離子分離，然后包圍離子，最后擴(kuò)散到液體中。

???半導(dǎo)體工廠消耗大量的酸、堿、溶劑和水，為達(dá)到精確和潔凈的工藝，需要非常高的品質(zhì)和特殊反應(yīng)機(jī)理。

部分工藝過(guò)程簡(jiǎn)述如下：

一、NH4OH/H2O2/H2O (SC-1):

利用氨水的弱堿性活化硅晶圓及微粒子表面，使晶圓表面與微粒子間產(chǎn)生相互排斥；雙氧水具有氧化晶圓表面的作用，然后氨水對(duì)SiO2進(jìn)行微刻蝕，去除顆粒；

氨水與部分過(guò)度金屬離子形成可溶性絡(luò)合物，去除金屬不溶物；

NH4OH:H2O2:H2O=0.05~1：1：5

二、HCl/H2O2/H2O(SC2):

利用雙氧水氧化污染的金屬，而鹽酸與金屬離子生成可溶性的氯化物而溶解。

HCl:H2O2:H2O=1:1:6，在70度下進(jìn)行5~10分鐘的清洗；

三、H2SO4/H2O2(Piranha Clean, Caro Clean):

利用硫酸及雙氧水的強(qiáng)氧化性和脫水性破壞有機(jī)物的碳?xì)滏I，去除有機(jī)不純物。

四、H2SO4:H2O2=2~4:1，在130度高溫下進(jìn)行10~15分鐘的浸泡

五、HF/H2O(DHF)或HF NH4F/H2O(BHF):

?清除硅晶圓表面自然生成的氧化層，通常使用稀釋后的氫氟酸（0.49%~2%）或以氫氟酸和氟化銨生成的緩沖溶液；

HF:NH4F=1:200~400，在室溫下進(jìn)行15~30秒的反應(yīng)；

六、光阻-樹脂、感光劑、溶劑，光阻稀釋液-PGMEA PGME，清除晶圓殘余光阻。

七、顯影劑-TMAH TEAH；

八、二氧化硅層蝕刻—采用HF及NH4F的緩沖溶液。

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九、多晶硅層蝕刻—采用HF、CH3COOH 、HNO3、三種成分的混合液；

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?

十、氮化硅層蝕刻—采用85%H3PO4在160~170度高溫下進(jìn)行蝕刻；

十一、鋁導(dǎo)線蝕刻—采用己硝酸、磷酸及醋酸等多種無(wú)機(jī)酸混合液；

十二、研磨液（slurry)

界電層平坦化研磨液—溶有硅土（Silica,SiO2)的KOH或NH4OH溶液；

金屬層平坦化研磨液—溶有礬土（Al2O3)的Fe(NO3)3或H2O2溶液；

十三、研磨后清洗液

13.1使用稀釋的氨水去除研磨后殘留的粒子

13.2使用氫氟酸去除微量的金屬污染物

在銅制程中，一般不使用無(wú)機(jī)的酸堿，通常使用化學(xué)性質(zhì)較為溫和的有機(jī)酸或有機(jī)堿，在添加一定的活性劑和獒合劑。

某廠務(wù)系統(tǒng)供應(yīng)化學(xué)品如下表所示：

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2.氣態(tài)化學(xué)品

??????在半導(dǎo)體制造過(guò)程中，全部大約450道工藝中大概使用了50種不同種類的氣體。由于不斷有新的材料比如銅金屬互連技術(shù)被引入到半導(dǎo)體制造過(guò)程中，所以氣體的種類和數(shù)量是不斷發(fā)生變化的，通常分為兩類：通用氣體和特種氣體

所有氣體都要求有極高的純度：通用氣體控制在7個(gè)9以上的純度；特種氣體則要控制在4個(gè)9以上的純度。

許多工藝氣體都具有劇毒性、腐蝕性、活性和自燃。因此，在硅片廠氣體是通過(guò)氣體配送（BGD）系統(tǒng)以安全、清潔和精確的方式輸送到不同的工藝站點(diǎn)。

通用氣體：對(duì)氣體供應(yīng)商來(lái)說(shuō)就是相對(duì)簡(jiǎn)單的氣體。被存放在硅片制造廠外面大型存儲(chǔ)罐里，常分為惰性、還原性和氧化性三種氣體。

???①惰性 ??N2，Ar，He

???②還原性 ?H2

???③氧化性 ?O2

特種氣體：指供應(yīng)量相對(duì)較少的氣體。比通用氣體更危險(xiǎn)，是制造中所必須的材料來(lái)源，大多數(shù)是有害的，如HCL和CL2具有腐蝕性，硅烷會(huì)發(fā)生自燃，砷化氫和磷化氫有毒，WF6具有極高的活性。

???通常氣體公司（如林德、法液空、AP,普萊克斯、大陽(yáng)日酸等）用金屬容器（鋼瓶）運(yùn)送到硅片廠，鋼瓶放在專用的儲(chǔ)藏室內(nèi)。

特種氣體的分類：氫化物、氟化物或酸性氣體。

常用特種氣體有：

①氫化物 SiH4 ??氣相淀積工藝的硅源

????????????????AsH3 ?摻雜的砷源

?????????????????PH3 ???摻雜的磷源

?????????????????B2H6 ??摻雜的硼源

②氟化物 ??NF3,C2F4,CF4 ?等離子刻蝕工藝的氟離子源

?????????????????WF6 ???????金屬淀積工藝中的鎢源

?????????????????SiF4 ????淀積、注入、刻蝕工藝硅和氟離子源

③酸性氣體ClF3 ?工藝腔體清潔氣體

?????????????????????BF3 ，BCl3 摻雜的硼源

?????????????????????Cl2 ???金屬刻蝕中氯的來(lái)源

④其他 ??HCL ???工藝腔體清潔氣體和去污劑

??????????????NH3 ???工藝氣體

??????????????CO ?????刻蝕工藝中