不同晶圆清洗技术的介绍与分析比较
1. 晶圆表面湿式清洗技术
半导体晶圆对微污染物的存在非常敏感，为了达成晶圆表面无污染物的目标，必须移除表面的污染物并避免在制程前让污染物重新残余在晶圆表面。因此半导体晶圆在制造过程中，需要经过多次的表面清洗步骤，以去除表面附着的金属离子、原子、有机物及微粒。
目前晶圆清洗技术大致可分为湿式与干式两大类，仍以湿式清洗法为主流。所谓湿式化学清洗(wet chemical cleaning)技术，是以液状酸碱溶剂与去离子水之混合物清洗晶圆表面，随后加以润湿再干燥的程序。
(1) 湿式化学清洗
在清洗程序上，去除有机物为第一步骤，因为有机物会让表面形成疏水性，造成水溶液的清洗效果不佳，去除有机物可利用NH4OH-H2O2 溶液(RCA StandardCleaning-1，SC-1)或铬酸-硫酸混合液清洗，其中铬酸-硫酸混合液比较不受欢迎，是因为有关铬离子废弃物丢弃的问题。
当有机物被去除后，水溶液就可比较容易的去除无机残余物，无机残余物可能与晶圆表面的二氧化硅层复合，可使用稀薄的氢氟酸溶液进行第二步骤的清洗，以便去移除二氧化硅薄膜层。故清洗程序的第三个步骤为移除无机残余物，过氧化氢酸的溶液可用来达成这个目
的。特别是含氢氯酸的过氧化氢溶液(RCAStandard Cleaning-2, SC-2)，氢氯酸对去除铁原子、钠原子及硫特别有效。假使SC-1伴随着SC-2 使用，则必须小心两者的蒸气混合物，以避免氯化铵微粒产生。最后必须再以去离子水润湿(rinse)以清洗残余的HF，最后干燥(dry)完成整个湿式清洗程序。
基本上在ULSI 制程中会有许多微粒产生，而湿式清洗法有时不但不能去除微粒，更会增加微粒在晶圆表面附着的可能，而在湿式清洗程序中，微粒污染主要是来自润湿槽及旋转干燥器(spin dryer)，利用各种不同润湿方法以减低微粒污染，亦为清洗技术发展的重点，最新的干燥技术为利用IPA来干燥晶圆，可以减低微粒的污染，但IPA 燃点低，会有工业安全的问题产生。
(2) 湿式程序中清除微粒的技术
如果能结合微粒去除的技术，则湿式清洗即可成为具有吸引力的清洗程序，一般使用在湿式程序中的微粒清除技术如下：
A. 擦洗(Scrubbing)
擦洗是利用刷子在晶圆表面滚动而去除微粒及有机薄膜的一种机械方法，当使用此种技术擦洗晶圆表面时，刷毛并不直接接触晶圆表面，因为刷毛与晶圆中间隔一层清洗溶液的薄膜，晶圆表面最好是疏水性的，如此在亲水性刷毛周围的溶液会被晶圆所排斥，而将悬浮在薄膜上的微粒扫除。而擦洗的溶液经常为去离子水加上一些清洁剂，以降低水的表面张力。将双边的擦洗系统运用于晶圆物理化学研磨制
程后或见证晶圆回收的清洗以去除晶圆上的微粒显的非常有效。
B. 高压液体喷洒(High pressure fluid jets)
利用液体喷洒在物体表面以清除微粒已发展许多年了，此法是利用液体与微粒间的应剪力将微粒清除，故与边界层的厚度及流体的速度有很大的关系。典型的液体压力为100 psig，以去除微粒，但如此高压会对晶圆表面产生伤害此法受限于表面边界层的影响，对于较小微粒而言，去除效率并不高。
C. 超音波(Ultrasonic)
此法是将晶圆置于液体中，使用超音波传送器产生超音波，以音波震动的能量去除晶圆表面的微粒，其振动频率通常在20 kHz 左右，音波传送器产生的振动波会在液体中形成小气泡并快速膨胀，而产生孔蚀的现象，有助于微粒的去除，但由于孔蚀气泡的形成难以控制，故可能会对晶圆产生损害。音波振动所使用的介质通常为去离子水，Menon et al曾研究不同清洗液体下，对不同微粒在硅晶圆的去除效率的影响。
D. 百万赫次超音波(Megasonic)
Megasonic所使用的振动频率约在750-900kHz，当SC-1 溶液结合megasonic的能量一起使用时，对晶圆表面微粒的去除效果可增加很多，由于两个音波间的间隔时间太短，因此不会产生孔蚀的气泡，实验结果指出，当RCA溶液结合megasonic一起使用时，在四分钟内，沈积的0.3 ?m Al2O3微粒可大部份被去除。Menon et al.曾研究不同
的微粒在不同的清洗液中的去除效率，发现微粒清除效率在使用SC-1 与megasonic一起使用时最高。
Buanaina和Dai (1997)[13]的实验结果指出，megasonic输入的功率是影响Si3N4微粒去除最大的因子，其最适当的功率值在420~480 Watt 间，_______时间为12~15 min，温度为28~34oC，Si3N4微粒的去除效率可达99 %以上。Ohmi 使用HFH2O2-H2O Mixture (FPM)加界面活性剂跟megasonic一起使用，去除晶圆上的PSL微粒，与其它的清洗方法比较，发现其去除效率最高，显示微粒去除在液态清洗溶液中加上接口活性剂可增加微粒的去除效率。
综合以上湿式清除微粒技术，目前以SC-1 加上megasonic或超音波震荡的去除效率较高，而不至于破坏晶圆，其余的湿式清洗法都无法有效去除晶圆表面的微粒。
E. 全部室温湿式清洗(Total room temperature wet cleaning)
目前Ohmi (1996)[14]已发展出不同的清洗程序，与标准的RCA 程序相比，用水量可减少至1/20，此程序称之为全部室温湿式清洗指出此种程序可达成下列三种标准：(a)所有的清洗步骤皆在室温操作，可减少化学药品及去离子水的蒸发，并使清洗溶液的组成变化很小易于操作，(b)制程步骤可减至最小，减少药品及去离子水的消耗，(c)化学药品废弃物可完全回收及再生。TRTWC与RCA清洗的程序比较如图1所示。
故目前湿式清洗技术已逐渐朝减少去离子水及化学药品用量的方
向改进，且已有清除微粒的湿式清除技术，但仍有不能符合cluster tool 的概念的疑虑，故仍有必要发展干式清洗技术。
2. 干式表面清洗技术
(1) 干式表面污染物清除技术
就干式晶圆清除技术而言，去除的方式主要有三： (a)将污染物转换成挥发性化合物。 (b)利用动量使污染物直接扬起而去除。 (c)应用加速离子，使污染物破碎。
对于有机物或金属污染物等化学键结的污染物，需用化学方法去除，对于微粒而言，物理作用力是去除微粒的主要作用力。对所处理的对象污染物种不同，选择的化学物种也有所不同，所形成的挥发性化合物可藉升高温度、减轻压力，使挥发性污染物脱离晶圆表面，达到污染物脱离晶圆表面之目的。
表1 所列为各种干式清除技术的作用原理及反应因子。由表1 显示，除了纯粹使用物理方法破碎残留的氧化物外，其余干式清除方式皆需特定的反应因子产生源，以利去除固定对象的表面污染物。
A. 物理清除法(Physical cleaning)
物理清除法乃应用动量交换，使污染微粒直接扬起或破碎，但也可能造成污染微粒再沉积，或破坏晶圆表面结构，形成缺陷。例如，以冷冻Ar气胶清除晶圆表面微粒的方式。
B. 热处理法(Thermally enhanced cleaning)
热处理法是以加热方式(700~850oC)产生热能，使气体分子(HCl、
N2、H2、H2O)转变为高能阶的原子状态，而与晶圆表面的杂质或金属反应，配合低压条件下操作，可达到更好效果，可见热处理法包含物理与化学作用。但此法易形成挥发性的SiO2，且有金属微粒在晶圆表面时，高温的环境下易造成金属微粒陷入硅晶层中，产生缺陷晶圆。
C. 蒸气清除法(Vapor-gas cleaning)
蒸气清除法系利用气相化学物质与污染微粒反应，取代液相处理方式即在充满N2气体的反应槽中，应用HF 及H2O 蒸气与SiO2 反应生成H2SiF6 气体，达到清洗效果。Cooper利用CO气体充满封装容器发现可减少晶圆受金属微粒污染。
D. 电浆清除法(Plasma cleaning)
电浆去除法利用电浆产生自由基(Free radical)与污染物反应，再以气流将生成物带出反应槽。应用的电浆种类因污染物而异，例如：O2电浆可去除光阻物质和细小有机物；HCl和Ar 混合电浆用来去除金属污染物；NF3、H2及Ar 电浆可解决各种氧化物污染问题。
E. 光化学清除法(Photochemically enhanced cleaning)
光化学去除法系利用紫外线照射气体分子，使其裂解成高能量的自由基，产生的自由基再与被处理物反应，达到清除效果。使用的系统包含UV/O2、UV/O3、UV/N2O或UV/H2，去除对象为有机污染物；雷射/HF3/H2系统可去除SiO2微粒。
结合干式去除无机物制程如使用紫外光激发纯氯气方式，可变成全干式的清洗过程，可符合下世代半导体设计的要求。与电浆去除法
比较，可产生较少的辐射损害(radiation damage)且较易控制。(2) 干式表面微粒清除技术
纯粹应用物理作用去除表面微粒方式大致可分为㈤种：(1)雷射辅助系统清除微粒技术 (2)高速气流喷射法 (3)离心力去除微粒技术(4)静电方法 (5)其它干式去除微粒的方法。
A. 雷射辅助系统微粒清除技术
雷射表面微粒清除技术能去除0.1μm 或更小的微粒，且能符合cluster tool 观念，故非常具有吸引力。雷射清除技术依微粒去除机制不同，或可以说依雷射能量照射位置不同可分成三类：(a)入射雷射光由表面基质吸收，而导致表面热膨胀或者是基质上能量传递介质因吸收能量而导致爆炸性蒸发，而去除微粒。(b)微粒因吸收雷射能量，会产生热膨胀，当吸收能量足以使微粒脱离基质表面时，则会导致微粒去除。(c)雷射能量直接由在微粒周围的介质膜（如水膜）吸收，蒸发而去除微粒
(a) 藉由加热基质的雷射清除技术
此种技术可分为两种型式，一种是雷射直接照射干的基质，另一种方式是利用能量传递介质的爆炸性蒸发而移除微粒。Magee et al. (1991)[36]利用XeCl 雷射照射在干基质上，以去除微粒，当激光脉冲的频率为5 Hz且能量宽度为0.2?0.3 J/cm2时，可去除微粒及有机薄膜，化学金属污染物也是去除的目标。Tam et al (1992)[37]之研究与Magee et al (1991)[36]类似，他们认为微粒去除主要由基质表面，
因雷射照射而突然膨胀有关。
Tam et al 在雷射照射前，在基质上加一层薄膜可加强雷射清除微粒的效果。液状薄膜会吸收雷射产生爆炸性的蒸发因而加强微粒的去除效果，而实验所用之液体薄膜成分为80％水及20％之?醇，使用之雷射为KrF，宣称0.1μm 之微粒几乎可以完全被去除。Tam et al 实验所用的能量密度相当低，对基质几乎不会造成损害，基质损害对雷射微粒清除技术而言是一项非常重要的课题，但是由于此项技术本身是对基质加热，因此微粒的去除效率与基质的材质有关。Engelsberg et al. (1997)[38]使用之雷射为KrF， 0.3μm 钨微粒去除效率可达90 %以上，以㈧英吋硅晶圆为例，此设备清洗晶圆的速度为每小时60 片左右。
(b) 藉由雷射加热微粒以清除微粒
假使雷射能量是由沈降在基质上的微粒吸收，则微粒会因加热膨胀而导致微粒的去除。Kelly et al使用此法照射微粒以清除微粒，此实验使用的基质材质为LiNbD3硅及氟化钙，微粒为1-2μm 的钨及磊晶微粒，在100 次的激光脉冲后，95％的钨微粒可被移除，但epoxy 微粒仅约移除5％。Kelly et al (1993)[39]同时发展出微粒由于受热膨胀后所产生加速度的模式，此模式可将实验数据解释的相当好。
(c) 藉由能量传递介质加热清除微粒
此技术利用雷射加热能量传递介质，导致爆炸性的蒸发，因此移除微粒。此项技术最早由Allen (1991)[40]发展，并由Imen et al.
(1991)[41], Lee et al. (1992,1993)[42][35]持续研究，使用的雷射为TEA CO2波长10.6 及9.6μm，在雷射照射之前将水当成能量传递介质涂布在基质上，使微粒周围形成微米大小的水珠。再用雷射照射使微粒去除，其结论显示微粒去除的雷射能量恕限值与微粒大小、材质无关。Heloux et al. (1996)[43]延伸上述研究至次微粒的范围，并指出这项应用技术较晶圆直接加热方式为佳，因为这种去除微粒方式与晶圆表面的材质无关。此项微粒去除技术的优点是借着改变雷射照射能量密度大小控制去除效率，而非改变雷射光波长来达到微粒去除效率。
B. 高速气流微粒清除技术
高速气流运用于去除表面微粒的方法可分成两类：
(a) 含气胶的高速气流
利用高压喷嘴释出含气胶微粒的高速气流，作用在基质表面以去除表面上的污染微粒为新近发展出来的方法。气胶种类有固体CO2 、冰、Ar固体, Wu et al.,Weygand et al.,或甲醇液滴(Chang et al., 1993)[49]，利用冷冻法将液体或气体结成小颗粒撞击基质（如晶圆）表面，将气胶之动能转换至污染微粒上，使污染微粒脱离基质表面之束缚而脱离达成清除的目的，而气胶在温度增高后会挥发或升华成气体而脱离表面而不致造成表面的污染。
利用产生含冰的高速气流以去除晶圆表面微粒，此法称之为冰气胶刷洗机icescrubber)，此法将超纯水由喷嘴喷出成细微液滴，经由
液态氮蒸发成的气态氮冷却成冰颗粒，粒径在30-300 μm 间，再利用高压氮气将冰由喷嘴释出，撞击在晶圆上，以去除微粒，结果显示对去除油质薄膜及微粒非常有效，但对晶圆表面可能会产生损害。
Rauchut则利用含干冰微粒的高速气流清洗半导体制程上受污染的零组件如阀门、管件与?刷电路版等，取代传统上利用酸洗或溶剂清洗的方法，此种方法称之为冷冻CO2气胶清洗法(cryogenic CO2) ，其测试结果对许多污染物的清洗效率都非常好，但其气流压力很大，如果以垂直方向清洗晶圆表面会损害晶圆，故仅用在半导体制程上受污染之零组件的清洗。
另一种新方法为使用含甲醇液滴的超音速气流清洗晶圆表面的微粒及有机污染物，此法称为气胶喷射清洗法(aerosol jet cleaning)。40-50oC的甲醇蒸气经由氮气冷却后，经由均匀核凝形成次微米的甲醇液滴微粒，其喷嘴出口的背压维持在10-40 torr，使气流经由喷嘴释出后因气体扩张，温度降低，气流被加速成超音速。而甲醇液滴除了将污染微粒撞离晶圆表面外，亦可在晶圆表面形成液状薄膜，由于界达电位(Zeta potential)关系，因静电相斥的关系，可使微粒与表面的附着力降低，使之易于去除，且甲醇能溶解有机物，对某些有机物的去除亦有很大的效果。此法消耗的甲醇量不大，因此不会有废弃溶液丢弃的问题。
美国FSI 公司技术移转IBM 公司所发展出冷冻Ar 气胶法称之为CryoKinetic，其流程图如图2 所示。此法系将Ar/N2混合气体利用液
态氮冷却到Ar 的三相点附近，利用Ar/N2混合气体由喷嘴高速喷出时会急速冷却的现象，将Ar气体分子转变成Ar固体气胶微粒，Ar 固体气胶微粒与污染物碰撞后，将污染物撞离晶圆表面，而达成清除的目的，微粒脱离表面后可由喷射气流带走，避免污染微粒再沈降的情形发生。
Weygand et al.提出除了动量转移让污染物因具有足够的动量脱离表面外，此系统去除污染物的机制尚包含微粒的热泳及有机薄膜低温脆化的现象。因喷射气流具有相当低的温度，因此在晶圆表面的污染微粒在脱离后会因热泳力的关系，由高温方向向低温的方向运动而避免微粒再附着的现象产生，而低温的气流会导致晶圆表面有机薄膜污染物脆化，在Ar固体气胶微粒的撞击下，较易破碎而脱离晶圆表面。
此法对0.15~0.5μm 的污染微粒去除效率在94%以上，而对蜡或油脂性的残余物，去除效果较差(McDermott et al., 1991)[46]，在经过数次的清除程序后，利用AFM 观察，并不会在晶圆表面产生较多的粗糙度。
上述各种含微粒的高速气流去除基质表面微粒方法的异同及污染微粒的去除效果，比较如表3 所示。
(b) 不含气胶的高速气流
利用高压气体经由喷嘴形成高速气流以去除基质表面的微粒，已有许多人研究使用如图3 的实验
装置进行微粒去除的测试，其研究结果显示当喷嘴角度为30o时，
接近喷嘴的区域去除效果最好，而微粒大于5μm 时，去除效果甚佳，而微粒小于5μm 时几乎无去除效果。显示对小微粒尤其是次微米微粒无去除效果。
Gotoh et al. (1996)[54]针对上述方法加以改进，利用微粒带电及震动喷嘴的方式以增加微粒的去除效率，未加震动板时，1.1μm 的微粒仅有1.8 %的清除效率，当加装震动板时，其去除效率可达76 %以上，当震动喷嘴与微粒带电两种方法结合使用时，1.1μm 的微粒去除效率可达80 %以上。
Shimada et al. (1997)[56]则利用UV/光电法使空气带负离子，撞击微粒使微粒带负电，并在石英基质板上通上与微粒相反的电荷，使微粒与基质板因电性相反而排斥，减低微粒的附着力，再以高速气流喷嘴去除基质表面的微粒， 1μm 的PSL微粒去除效率可达80 %以上。Otani et al. (1995)[53]的结果显示当微粒越小，欲达到相同的去除效率须较高的喷嘴脉冲压力，且微粒去除效率与喷嘴释出压力的次数有关，当次数愈多微粒的去除效率也越大，当喷嘴压力为5.0*105 Pa，清洗的次数20 次时，0.25μm 的微粒去除效率可达50 %以上，而1.1μm 的微粒去除效率可达80 %以上。Guldi et al.(1996)[57]则利用脉冲喷嘴释出80 psig 的N2 清洗聚?稀及石英材质的晶舟上的0.25μm 微粒。
Hsieh (1990)[51]则利用震波管去除基质表面的微粒，主要是利用高压气体在薄膜破碎的瞬间会产生高速脉冲气流及震波，撞击在基
质表面以去除微粒，对0.337μm 的微粒而言，最大的去除效率可到达80 %，并且发现震波方式可产生高速气流同时降低表面边界层流的厚度，是增加去除次微米微粒的主要原因。他并指出震波冲击角度介于25o~35o之间，去除效率最高，最近Smedley et al. (1997)[58]利用喷射气流和震波去除表面微粒，对于几个微米以上的微粒，他们发现最有效的震波冲击角度为30 度，这一点与Hsieh (1990)[51]的研究结果吻合，但Smedley的研究并未延伸至次微米微粒之去除。Yoo (1996)[55]研究平滑与弯曲表面上微粒之去除机制，发现两颗紧临之微粒，当一颗微粒弹离表面后，旁边之微粒并未受其撞击或推动，并且同样大小之微粒
其因气动作用力脱离玻璃表面之时间亦不尽相同，再次显示表面微粒去除随机与不稳定性，在研究结果，他认气动作用力并无法解释上述现象，反而乱流扬起之去除机制较能合理解释表面微粒令去除现象。利用高速气流去除基质表面微粒的各种方法的异同如表4 所示。
C. 离心力去除微粒技术
应用离心力去除表面微粒，最早是被用来量测表面微粒间的附着力，离心力方法曾被利用来去除表面微粒(Kordecki and Orr, 1960)[59]，离心力方法一般对于较大或密度较高的微粒，才有较高的去除效率。
D. 静电方法
Cooper et al.曾使用静电力去除表面微粒，此方法对于较小微粒
或不导电表面，较无效果。Gotoh et al.结合静电和动力方式增加去除微粒的效果，微粒沈积于预先带电的表面，然后利用高速空气去除表面微粒，小微粒可以此方式从玻璃表面和铜表面被有效场带离，Shimada et al.先使微粒带电，并在石英基质板上通上与微粒相反的电荷，使微粒与基质板因电性相反而排斥，减低微粒的附着力，再以高速气流喷嘴去除基质表面的微粒。
E. 其它干式去除微粒的方法
利用可剥除的聚合物的黏着力去除晶圆上的微粒曾被研究过。此技术主要是利用亲水性的聚合物涂布在受污染的晶圆表面，经烘干后，将聚合物剥除，而聚合物会将污染的微粒从晶圆上黏走，RTI 利用实验验证，在某些情况下，此技术对黏除次微米微粒非常有效(Menon, 1990)[60]，但可能会有聚合物残余物留在晶圆表面上。Sugino (1996)[61]则利用黏着性的胶带黏除晶圆表面的微粒，此法利用滚轮将胶布黏贴在晶圆表面，再利用紫外线照射使胶带易于剥除，在胶带黏贴前后，0.3~0.5?m 的次微米微粒去除效率非常高，但当晶圆表面的微粒数已经很少时，利用此法会增加晶圆上的微粒数，可能是因为胶带残余物滞留在晶圆表面的结果，因此此法清除的效果有其限制。
3. 各种晶圆表面清洗方法之比较
为了比较各种清洗方法的优缺点及所需之成本，本节针对已商业化或已有原型机台的清洗技术进行比较。
由FSI公司调查显示湿式清洗方式，每年所需的超纯水及化学药
品的用量，平均每片晶圆清洗所需的水及化学药品的价钱约1 美元，尚不包含仪器设备、电费、员工薪水等。Engelsberg et al. (1997)[38]使用雷射清除微粒的设备清洗成本估计其平均每片晶圆的处理价格需1.09~1.52 美元。而FSI 发展出来的低温动力清洗系统，使用SEMATECH 的成本估计模式，估计每片晶圆的处理价格约1.0~1.5美元(Wu et al, 1996)[47]。图4 比较各种清洗法所需用到的去离子水，显示干式清洗法可节省许多去离水的用量。因此，晶圆表面干式清洗系统的处理成本与湿式清洗方法相当，但干式清洗系统可将化学品及超纯水的用量降至最低，避免产生污染及健康的问题，间接场降低生产成本。表5 则比较了各种清洗方法的优缺点(Menon, 1990)[60]，以湿式方法为主，在半导体厂选用晶圆清洗法时可当为参考，以避免在晶圆清洗时，产生晶圆损害或微粒污染的问题。
结论
目前在半导体厂清除晶圆表面微粒与金属有机物仍以湿式化学清洗法为大宗，不可避免的会产生去离子水及化学品大量使用的情形，而会有废弃物丢弃及人员健康危害的问题发生，且不能符合下世代晶圆生产制程整合的概念，因此各项干式清洗技术已在积极的研发中，而晶圆上微粒的去除，更是攸关晶圆良率的问题，目前湿式化学清洗方法除了蚀刻外，只有溶液（如SC-1 或去离子水）加megasonic或超音波可有效去除晶圆上的微粒。所以各种干式物理去除微粒的方法无不积极发展以符合清洁生产及加强良率的方向进行，并符合制程整合
的概念。
在目前的干式去除微粒的技术中，利用高速气流或含气胶微粒的高速气流，雷射辅助清除晶圆上的微粒为目前研究最广的技术，美国FSI公司已成功发展出利用高速气流携带次微米Ar 固体微粒的清除方法，目前已商业化生产，美国RSC 公司则以发展出雷射辅助清除微粒的原型机台，而高速震波气流清除微粒的技术目前仍处于研发的阶段，但因成本较低的优势（仅需要气体，无须冷冻设备或雷射），因此具有很大发展潜能。其它方法如利用胶带黏除微粒或利用微粒带电性质去除微粒，也都有发展的潜能，可以预见的未来，湿式化学清洗方法去除微粒的技术在清净生产的趋势下，将逐步的被干式方法所取代。本研究综合现今半导体清洗技术的比较，除了描述未来半导体清洗技术的发展趋势外，并可作为半导体业者选择适当清洗制程，以降低化学药品对工作人员造成的危害。
?从大的方面来讲，晶圆生产包括晶棒制造和晶片制造两大步骤，它又可细分为以下几道主要工序（其中晶棒制造只包括下面的第一道工序，其余的全部属晶片制造，所以有时又统称它们为晶柱切片后处理工序）： 晶棒成长--> 晶棒裁切与检测--> 外径研磨--> 切片--> 圆边--> 表层研磨--> 蚀刻--> 去疵--> 抛光--> 清洗--> 检验--> 包装 1 晶棒成长工序：它又可细分为： 1）融化（Melt Down） 将块状的高纯度复晶硅置于石英坩锅内，加热到其熔点1420°C以上，使其完全融化。 2）颈部成长（Neck Growth） 待硅融浆的温度稳定之后，将〈1.0.0〉方向的晶种慢慢插入其中，接着将晶种慢慢往上提升，使其直径缩小到一定尺寸（一般约6mm左右），维持此直径并拉长 100-200mm，以消除晶种内的晶粒排列取向差异。 3）晶冠成长（Crown Growth） 颈部成长完成后，慢慢降低提升速度和温度，使颈部直径逐渐加大到所需尺寸（如 5、6、8、12吋等）。 4）晶体成长（Body Growth） 不断调整提升速度和融炼温度，维持固定的晶棒直径，只到晶棒长度达到预定值。 5）尾部成长（Tail Growth） 1
当晶棒长度达到预定值后再逐渐加快提升速度并提高融炼温度，使晶棒直径逐渐变小，以避免因热应力造成排差和滑移等现象产生，最终使晶棒与液面完全分离。到此即得到一根完整的晶棒。 2 晶棒裁切与检测（Cutting & Inspection） 将长成的晶棒去掉直径偏小的头、尾部分，并对尺寸进行检测，以决定下步加工的工艺参数。 3 外径研磨（Su rf ace Grinding & Shaping） 由于在晶棒成长过程中，其外径尺寸和圆度均有一定偏差，其外园柱面也凹凸不平，所以必须对外径进行修整、研磨，使其尺寸、形状误差均小于允许偏差。 4 切片（Wire Saw Sl ic ing） 由于硅的硬度非常大，所以在本工序里，采用环状、其内径边缘镶嵌有钻石颗粒的薄片锯片将晶棒切割成一片片薄片。 5 圆边（Edge Profiling） 由于刚切下来的晶片外边缘很锋利，硅单晶又是脆性材料，为避免边角崩裂影响晶片强度、破坏晶片表面光洁和对后工序带来污染颗粒，必须用专用的电脑控制设备自动修整晶片边缘形状和外径尺寸。 ? 6 研磨（Lapping） 研磨的目的在于去掉切割时在晶片表面产生的锯痕和破损，使晶片表面达到所要求的光洁度。 7 蚀刻（Etching） 1
不同晶圆清洗技术的介绍与分析比较 1. 晶圆表面湿式清洗技术 半导体晶圆对微污染物的存在非常敏感，为了达成晶圆表面无污染物的目标，必须移除表面的污染物并避免在制程前让污染物重新残余在晶圆表面。因此半导体晶圆在制造过程中，需要经过多次的表面清洗步骤，以去除表面附着的金属离子、原子、有机物及微粒。 目前晶圆清洗技术大致可分为湿式与干式两大类，仍以湿式清洗法为主流。所谓湿式化学清洗(wet chemical cleaning)技术，是以液状酸碱溶剂与去离子水之混合物清洗晶圆表面，随后加以润湿再干燥的程序。 (1) 湿式化学清洗 在清洗程序上，去除有机物为第一步骤，因为有机物会让表面形成疏水性，造成水溶液的清洗效果不佳，去除有机物可利用NH4OH-H2O2 溶液(RCA StandardCleaning-1，SC-1)或铬酸-硫酸混合液清洗，其中铬酸-硫酸混合液比较不受欢迎，是因为有关铬离子废弃物丢弃的问题。 当有机物被去除后，水溶液就可比较容易的去除无机残余物，无机残余物可能与晶圆表面的二氧化硅层复合，可使用稀薄的氢氟酸溶液进行第二步骤的清洗，以便去移除二氧化硅薄膜层。故清洗程序的第三个步骤为移除无机残余物，过氧化氢酸的溶液可用来达成这个目
的。特别是含氢氯酸的过氧化氢溶液(RCAStandard Cleaning-2, SC-2)，氢氯酸对去除铁原子、钠原子及硫特别有效。假使SC-1伴随着SC-2 使用，则必须小心两者的蒸气混合物，以避免氯化铵微粒产生。最后必须再以去离子水润湿(rinse)以清洗残余的HF，最后干燥(dry)完成整个湿式清洗程序。 基本上在ULSI 制程中会有许多微粒产生，而湿式清洗法有时不但不能去除微粒，更会增加微粒在晶圆表面附着的可能，而在湿式清洗程序中，微粒污染主要是来自润湿槽及旋转干燥器(spin dryer)，利用各种不同润湿方法以减低微粒污染，亦为清洗技术发展的重点，最新的干燥技术为利用IPA来干燥晶圆，可以减低微粒的污染，但IPA 燃点低，会有工业安全的问题产生。 (2) 湿式程序中清除微粒的技术 如果能结合微粒去除的技术，则湿式清洗即可成为具有吸引力的清洗程序，一般使用在湿式程序中的微粒清除技术如下： A. 擦洗(Scrubbing) 擦洗是利用刷子在晶圆表面滚动而去除微粒及有机薄膜的一种机械方法，当使用此种技术擦洗晶圆表面时，刷毛并不直接接触晶圆表面，因为刷毛与晶圆中间隔一层清洗溶液的薄膜，晶圆表面最好是疏水性的，如此在亲水性刷毛周围的溶液会被晶圆所排斥，而将悬浮在薄膜上的微粒扫除。而擦洗的溶液经常为去离子水加上一些清洁剂，以降低水的表面张力。将双边的擦洗系统运用于晶圆物理化学研磨制
2018年半导体清洗设备行业分析报告 2018年5月
目录 一、半导体清洗工艺重要且复杂，贯穿半导体产业始终 (4) 1、清洗工艺重要且步骤繁多，全球市场规模迅速扩大 (4) 2、湿法干法清洗工艺相互补充，设备多样化 (7) 3、多工艺节点并存，清洗设备要求渐高 (15) 二、迪恩士：清洗设备技术引领者与市场增长点最先受益者 (19) 1、多行业龙头，引领最先进的清洗设备市场 (19) 2、工艺节点收缩形成清洗设备新增长点，技术引领者最先受益于市场蓝海 (25) 三、国内清洗设备需求旺盛，国产设备有望异军突起 (29) 1、中国越来越成为半导体的重要主场，清洗设备需求旺盛 (29) 2、国产清洗设备正布局，有望异军突起 (31) （1）盛美半导体 (32) （2）北方华创 (34) （3）至纯科技 (36)
半导体清洗工艺重要且复杂，贯穿半导体产业始终。半导体清洗工艺贯穿半导体产业始终，步骤占总生产流程的30%以上，对于提升成品良率有着至关重要的作用。根据SEMI 数据，2017 年全球半导体清洗设备市场空间为32.3 亿美元，预计2020 年达到37 亿美元。半导体清洗工艺主要有湿法和干法两种，两种工艺相互补充，形成目前半导体工艺的基本工艺，并由此发展出多样化的设备，主要包括单晶圆清洗设备、自动清洗台、洗刷机等。其中，随着工艺节点的缩小，清洗要求渐高，单晶圆清洗设备将是未来清洗设备的主流。 迪恩士：清洗设备技术引领者与市场增长点最先受益者。迪恩士是全球清洗设备的龙头，立足日本、面向全球提供半导体清洗设备，在单晶圆清洗设备、自动清洗台、洗刷机三个最主要的清洗设备领域均占据世界首位的市场份额，是清洗设备技术的引领者。工艺节点不断收缩促使半导体商不断扩展最新技术的产线，从而带来对于先进清洗设备的不断需求，形成强有力的增长点。从迪恩士近两年的收入结构来看，迪恩士作为技术引领者直接受益于此新增长点。 国内清洗设备需求旺盛，国产设备有望异军突起。随着半导体产业向中国大陆的转移，中国大陆有着强劲的半导体设备需求，经过测算，国内未来五年的清洗设备市场空间达到400 亿元以上，其中单晶圆清洗设备市场空间为278 亿元。国内半导体设备企业如盛美半导体、北方华创已经在清洗设备上有所积累，另外高纯系统龙头至纯科技也有所布局，有望乘行业红利之舟，行创新赶超之道，迎来加速成长。
晶圆制备工艺用清洗洁净及环保新技术 1 引言 随着特大规模集成电路（ULSI）的研发与生产，硅片（或称晶圆、圆片、晶片）的线宽不断减小，而晶圆直径却在不断增大。现阶段国内外ULSI制备中仍以200 mm晶圆为主，预计到2007年后，300 mm晶圆将占主导地位。原因是300 mm晶圆的有效利用率较高，单位圆片的生产成本较低。 在线宽不断减小的同时，对晶圆质量的要求也越来越高，特别是对硅抛光片表面质量要求越来越严格。这主要是由于抛光片表面的颗粒、金属污染、有机物污染、自然氧化膜和微粗糙度等严重地影响着ULSI的性能和成品率。因此，晶圆表面清洗就成为ULSI制备中至关重要的一项工艺[1-3] 。 目前半导体厂家广泛使用的仍是RCA（美国无线电公司）清洗法。RCA 清洗法是经过多年的发展才形成的，它对于线宽为0.25和0.3μm工艺尚能满足要求，但对线宽为0.09～0.13μm工艺就需要改进。另外，由于RCA清洗法大量使用化学试剂（如NH4OH，HCl，H2O2 ，H2O等），而大量使用高纯度化学试剂将增加工艺成本，同时会带来环境污染，所以研发新颖的、合适的300 mm晶圆清洗技术势在必行。 2 传统的湿法清洗和干法清洗技术 2.1 湿法清洗技术 2.1.1 改进的RCA清洗法 RCA清洗法已成为多种前后道清洗的基础工艺，目前大多数厂家使用了改进的RCA法。最初的RCA法依靠溶剂、酸、表面活性剂和水，在不破坏圆片表面特征的情况下喷射、净化、氧化、蚀刻和溶解圆片表面的污染物、有机物和金属离子污染。而改进的RCA法通过添加表面活性剂和HF，并采用稀释RCA工艺来改善清洗效果。 2.1.2 稀释化学法 在改进RCA清洗法的基础上，对于1号标准清洗液SC-1和2号标准清洗液SC-2的混合溶剂采用稀释化学法，不但可以大量节省化学试剂和去离子水，而且SC-2混合溶剂中的H2O2可以完全被清除掉。稀释APM SC-2混合溶剂（1:1:50）能够有效地从晶片表面去除颗粒和碳氢化合物，强烈稀释HPM混合溶液（1:1:60）和稀释氯化氢（1:100）在清除金属时能像SC-2溶剂一样有效。采用稀释氯化氢（HCl）溶液的另一优点是，在低HCl浓度下颗粒不会沉淀，因为pH值在2～2.5范围内硅与硅氧化物是等电位的，pH值高于该点，圆片表面带有网状负电荷；低于该点，圆
晶圆级封装产业(WLP) 晶圆级封装产业(WLP),晶圆级封装产业(WLP)是什么意思 一、晶圆级封装(Wafer Level Packaging)简介晶圆级封装(WLP，Wafer Level Package) 的一般定义为直接在晶圆上进行大多数或是全部的封装测试程序，之后再进行切割(singulation)制成单颗组件。而重新分配(redistribution)与凸块(bumping)技术为其I/O绕线的一般选择。WLP 一、晶圆级封装(Wafer Level Packaging)简介 晶圆级封装(WLP，Wafer Level Package) 的一般定义为直接在晶圆上进行大多数或是全部的封装测试程序，之后再进行切割(singulation)制成单颗组件。而重新分配(redistribution)与凸块(bumping)技术为其I/O绕线的一般选择。WLP封装具有较小封装尺寸(CSP)与较佳电性表现的优势，目前多用于低脚数消费性IC的封装应用(轻薄短小)。 晶圆级封装(WLP)简介 常见的WLP封装绕线方式如下：1. Redistribution (Thin film), 2. Encapsulated Glass substrate, 3. Gold stud/Copper post, 4. Flex Tape等。此外，传统的WLP封装多采用Fan-in 型态，但是伴随IC信号输出pin 数目增加，对ball pitch的要求趋于严格，加上部分组件对于封装后尺寸以及信号输出脚位位置的调整需求，因此变化衍生出Fan-out 与Fan-in + Fan-out 等各式新型WLP封装型态，其制程概念甚至跳脱传统WLP 封装，目前德商英飞凌与台商育霈均已经发展相关技术。 二、WLP的主要应用领域 整体而言，WLP的主要应用范围为Analog IC(累比IC)、PA/RF(手机放大器与前端模块)与CIS(CMOS Ima ge Sensor)等各式半导体产品，其需求主要来自于可携式产品(iPod, iPhone)对轻薄短小的特性需求，而部分NOR Flash/SRAM也采用WLP封装。此外，基于电气性能考虑，DDR III考虑采用WLP或FC封装，惟目前JEDEC仍未制定最终规格(注：至目前为止，Hynix, Samsung与Elpida已发表DDR III产品仍采F BGA封装)，至于SiP应用则属于长期发展目标。此外，采用塑料封装型态(如PBGA)因其molding compo und 会对MEMS组件的可动部份与光学传感器(optical sensors)造成损害，因此MEMS组件也多采用WLP
半导体IC清洗技术 李仁 （中国电子科技集团公司第四十五研究所，北京 101601） 摘要：介绍了半导体IC制程中存在的各种污染物类型及其对IC制程的影响和各种污染物的去除方法, 并对湿法和干法清洗的特点及去除效果进行了分析比较。 关键词：湿法清洗；RCA清洗；稀释化学法；IMEC清洗法；单晶片清洗；干法清洗 中图分类号：TN305.97 文献标识码：B 文章编号：1003-353X(2003)09-0044-04 1前言 半导体IC制程主要以20世纪50年代以后发明的四项基础工艺（离子注入、扩散、外延生长及光刻）为基础逐渐发展起来，由于集成电路内各元件及连线相当微细，因此制造过程中，如果遭到尘粒、金属的污染，很容易造成晶片内电路功能的损坏，形成短路或断路等，导致集成电路的失效以及影响几何特征的形成。因此在制作过程中除了要排除外界的污染源外，集成电路制造步骤如高温扩散、离子植入前等均需要进行湿法清洗或干法清洗工作。干、湿法清洗工作是在不破坏晶圆表面特性及电特性的前提下，有效地使用化学溶液或气体清除残留在晶圆上之微尘、金属离子及有机物之杂质。 2污染物杂质的分类 IC制程中需要一些有机物和无机物参与完成，另外，制作过程总是在人的参与下在净化室中进行，这样就不可避免的产生各种环境对硅片污染的情况发生。根据污染物发生的情况，大致可将污染物分为颗粒、有机物、金属污染物及氧化物。 2.1 颗粒 颗粒主要是一些聚合物、光致抗蚀剂和蚀刻杂质等。通常颗粒粘附在硅表面，影响下一工序几何特征的形成及电特性。根据颗粒与表面的粘附情况分析，其粘附力虽然表现出多样化，但主要是范德瓦尔斯吸引力，所以对颗粒的去除方法主要以物理或化学的方法对颗粒进行底切，逐渐减小颗粒与硅表面的接触面积，最终将其去除。
半导体清洗设备制程技术与设备市场分析 （台湾）自?動?化?產?業?技?術?與?市?場?資?訊?專?輯 关键词 ?多槽全自动清洗设备Wet station ?单槽清洗设备Single bath ?单晶圆清洗设备Single wafer ?微粒particle 目前在半导体湿式清洗制程中，主要应用项目包含晶圆清洗与湿式蚀刻两项，晶圆(湿式) 清洗制程主要是希望藉由化学药品与清洗设备，清除来自周遭环境所附着在晶圆表面的脏污，以达到半导体组件电气特性的要求与可靠度。至于脏污的来源，不外乎设备本身材料产生、现场作业员或制程工程师人体自身与动作的影响、化学材料或制程药剂残留或不纯度的发生，以及制程反应产生物的结果，尤其是制程反应产生物一项，更成为制程污染主要来源，因此如何改善制程中所产生污染，便成为清洗制程中研究主要的课题。 过去RCA 多槽湿式清洗一直是晶圆清洗的主要技术，不过随着近年来制程与清洗设备的演进，不但在清洗制程中不断产生新的技术，也随着半导体后段封装技术的演进，清洗设备也逐渐进入封装厂的生产线中。以下本文即针对清洗设备与技术作一深入介绍，并分析清洗设备发展的关键机会及未来的发展趋势。 晶圆表面所残留脏污的种类非常多，约略可分成微粒、金属离子、有机物与自然氧化物。而这些污染物中，以金属离子对半导体组件的
电气特性有相当的影响力，其中尤其是重金属离子所引发的不纯度，将严重影响闸氧化层的临界崩溃电压、起始电压漂移与P-N 接合电压，进而造成制程良率的降低。所以，针对制程所使用的化学品与纯水，必须进行严格的纯度控制以有效降低生产过程所产生的污染源。由于集成电路随着制作集积度更高的电路，其化学品、气体与纯水所需的纯度也将越高，为提升化学品的纯度与操作良率，各家厂商无不积极改善循环过滤与回收系统，如FSI 公司提出point-of-generation （点产生）与point-of-use （点使用）相结合，比起传统化学瓶的供应方式，有着更佳的纯度。（注：POUCG点再生） 在半导体制程中，无论是在去光阻、化学气相沈淀、氧化扩散、晶圆研磨以后等各阶段制程都需反复清洗步骤，而在晶圆清洗部分也概略分为前后段清洗两部分(在晶圆生产处理过程中大致可区分为 前段与后段制程，前后段以金属制作蒸镀、溅镀为分界)，在前段制程清洗方面，如Preclean、扩散、氧化层与氮化层的去除、复晶硅蚀刻与去除。后制程段清洗方面，包含金属间介电层与金属蚀刻后之清洗、光阻去除前后的清洗、CMP 制程后之清洗等。 由于晶圆污染来源除一般微粒(particle) 附着于晶圆表面上，并可能是污染物与晶圆表面之间产生连接，包含如多种化学键结，甚至于脏污被氧化层或有机物薄膜所深埋，即使经过多次的物理力洗濯或冲刷，均无法彻底去除此脏污，并有可能产生回污或交互污染。因此，清洗的方法除了物理力或溶解的洗净外，对于晶圆表面施予微量蚀刻(Micro-etching) 的化学清洗方式(如下表一)，便成了不可或缺的关键
什么是晶圆级晶片尺寸封装(Wafer Level Chip Scale Packaging) 1. 晶圆级晶片尺寸封装(Wafer Level Chip Scale Packaging)是先在整片晶圆上进行封装和测试，然后经切割并将IC直接用机台以pick up & flip方式将其放置于Carrier tape中，并以Cover tape保护好后，提供后段SMT (Surface Mounting technology)直接以机台将该IC自Carrier tape取料后，置放于PCB上。 WLCSP选用较大的锡铅球来形成接点藉以进行电性导通，其目的是增加元件与基板底材之间的距离，进而降低并承受来自于基板与元件间因热膨胀差异产生的应力，增加元件的可靠性。利用重分布层技术则可以让锡球的间距作有效率的安排，设计成矩阵式排列(grid array)。采用晶圆制造的制程及电镀技术取代现有打金线及机械灌胶封模的制程,不需导线架或基板。晶圆级封装只有晶粒般尺寸,且有较好的电性效能,因系以每批或每片晶片来生产, 故能享有较低之生产成本。 2.特点：
WLCSP 少掉基材、铜箔等，使其以晶圆形态进行研磨、切割后完成的IC 厚度和一般QFP 、BGA……等等比较起来为最薄、最小、最轻，较符合未来产品轻、薄之需求；且因其不需再进行封装，即可进行后段SMT 制程，故其成本价格可以较一般传统封装为低。 ● 封装技术比较： 封装方式 优 点 缺 点 传统封装（QFP 、BGA ） 1. 技术成熟 2. 制程稳定 1. 无法达到未来细间距要求 2. 制程较复杂 3. 完成的IC 成本高 晶圆级晶片尺寸封装 1. 尺寸小 2. 成本低 3. 简化制程 4. 可达Fine Pitch 要求 1. I/O 数少(<100) 3.产品应用面： 3.1 Power supply (PMIC/PMU, DC/DC converters, MOSFET' s,...) 3.2 Optoelectronic device 3.3 Connectivity (Bluetooth, WLAN) 3.4 Other features (FM, GPS, Camera) 4.生产流程简介
1. 目的 : 1.1 做為操作員在操作機器開機前檢查之依據. 1.2 做為機器執行定期檢查及預防保養之依據. 2. 範圍 : 2.1 本保養操作手冊適用於SSEC MODEL 202機器設備. 2.2 適用於PACKAGE:ALL PACKAGE. 2.3 適用於 6”,8”尺寸之晶圓. 3. 參考資料 : 3.1 參閱OPERATION INSTRUCTION PM SYSTEM EBV-3-10-62/640 3.2 參閱SSEC MODEL 202之 WAFER CLEANER 技術手冊 3.3 參閱 OPERATION INSTRUCTION OF WAFER CLEANER EBV-3-10-62/608. 4. 內容 : 4.1 一級保養 : 項目檢查點檢查方法基準頻率 1 氣壓源目視>5bar 每班 2 清潔機器內部各組件表面目視表面清潔無異物每班 3 清潔機台外表目視表面清潔無異物每班 4 清潔chamber1及2內部目視表面清潔無異物每班 5 6”及8” wafer loader載台清 目視表面清潔無異物每班潔
4.2 二級保養 : 項目檢查點檢查方法基準頻率 1 . 更換高壓清洗水初級 過濾網 目視乾淨每週 2 更換高壓清洗水二次 過濾網 目視乾淨每週 3 chamber1,2真空值檢 測 目視高於設定值(1800) 每週 4 檢查PVC海綿刷是否 磨損手動刷子下降接觸 wafer 表面 每週 5 機台接地電錶量測阻值≤1 kΩ每週4.3 三級保養 : 項目檢查點檢查方法基準頻率 1 . 校正 6”及8” loader位 置 目視依操作手冊每年 2 潤滑運送平台滑軌目視潤滑油平均分佈每年 3 校正aligner及潤滑運 送滑軌目視依操作手冊 潤滑油平均分佈 每年 4 清理真空產生器目視乾淨每年 5 清理wafer pick pad 目視乾淨每年 6 校正loader, chamber1,2 unloader 位置 目視依操作手冊每年
半导体工艺-晶圆清洗 (精)
晶圆清洗 摘要：介绍了半导体IC制程中存在的各种污染物类型及其对IC制程的影响和各种污染物的去除方法, 并对湿法和干法清洗的特点及去除效果进行了分析比较。 关键词：湿法清洗；RCA清洗；稀释化学法；IMEC清洗法；单晶片清洗；干法清洗 中图分类号：TN305.97 文献标识码：B 文章编号：1003-353X(2003)09-0044-04 1前言 半导体IC制程主要以20世纪50年代以后发明的四项基础工艺（离子注入、扩散、外延生长及光刻）为基础逐渐发展起来，由于集成电路内各元件及连线相当微细，因此制造过程中，如果遭到尘粒、金属的污染，很容易造成晶片内电路功能的损坏，形成短路或断路等，导致集成电路的失效以及影响几何特征的形成。因此在制作过程中除了要排除外界的污染源外，集成电路制造步骤如高温扩散、离子植入前等均需要进行湿法清洗或干法清洗工作。干、湿法清洗工作是在不破坏晶圆表面特性及电特性的前提下，有效地使用化学溶液或气体清除残留在晶圆上之微尘、金属离子及有机物之杂质。 2污染物杂质的分类 IC制程中需要一些有机物和无机物参与完成，另外，制作过程总是在人的参与下在净化室中进行，这样就不可避免的产生各种环境对硅片污染的情况发生。根据污染物发生的情况，大致可将污染物分为颗粒、有机物、金属污染物及氧化物。
2.1 颗粒 颗粒主要是一些聚合物、光致抗蚀剂和蚀刻杂质等。通常颗粒粘附在硅表面，影响下一工序几何特征的形成及电特性。根据颗粒与表面的粘附情况分析，其粘附力虽然表现出多样化，但主要是范德瓦尔斯吸引力，所以对颗粒的去除方法主要以物理或化学的方法对颗粒进行底切，逐渐减小颗粒与硅表面的接触面积，最终将其去除。 2.2 有机物 有机物杂质在IC制程中以多种形式存在，如人的皮肤油脂、净化室空气、机械油、硅树脂真空脂、光致抗蚀剂、清洗溶剂等。每种污染物对IC 制程都有不同程度的影响，通常在晶片表面形成有机物薄膜阻止清洗液到达晶片表面。因此有机物的去除常常在清洗工序的第一步进行。 2.3 金属污染物 IC电路制造过程中采用金属互连材料将各个独立的器件连接起来，首先采用光刻、蚀刻的方法在绝缘层上制作接触窗口，再利用蒸发、溅射或化学汽相沉积（CVD）形成金属互连膜，如Al-Si，Cu等，通过蚀刻产生互连线，然后对沉积介质层进行化学机械抛光（CMP）。这个过程对IC制程也是一个潜在的污染过程，在形成金属互连的同时，也产生各种金属污染。必须采取相应的措施去除金属污染物。 2.4 原生氧化物及化学氧化物 硅原子非常容易在含氧气及水的环境下氧化形成氧化层，称为原生氧化层。硅晶圆经过SC-1和SC-2溶液清洗后，由于双氧水的强氧化力，在晶圆表面上会生成一层化学氧化层。为了确保闸极氧化层的品质，此表面氧化层必须
晶圆级封装W L P优势 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
晶圆级封装（WLP）优势 晶圆级封装（WLP）以BGA技术为基础，是一种经过改进和提高的CSP(芯片级封装)，充分体现了BGA、CSP的技术优势。它具有许多独特的优点。 晶圆级封装（Wafer Level Package，WLP）采用传统的IC工艺一次性完成后道几乎所有的步骤，包括装片、电连接、封装、测试、老化，所有过程均在晶圆加工过程中完成，之后再划片，划完的单个芯片即是已经封装好的成品；然后利用该芯片成品上的焊球阵列，倒装焊到PCB板上实现组装。WLP的封装面积与芯片面积比为1：1，而且标准工艺封装成本低，便于晶圆级测试和老化。 晶圆级封装以BGA技术为基础，是一种经过改进和提高的CSP，充分体现了BGA、CSP的技术优势。它具有许多独特的优点： （1）封装加工效率高，它以晶圆形式的批量生产工艺进行制造； （2）具有倒装芯片封装的优点，即轻、薄、短、小； 图5 WLP的尺寸优势 （3）晶圆级封装生产设施费用低，可充分利用晶圆的制造设备，无须投资另建封装生产线； （4）晶圆级封装的芯片设计和封装设计可以统一考虑、同时进行，这将提高设计效率，减少设计费用； （5）晶圆级封装从芯片制造、封装到产品发往用户的整个过程中，中间环节大大减少，周期缩短很多，这必将导致成本的降低；
（6）晶圆级封装的成本与每个晶圆上的芯片数量密切相关，晶圆上的芯片数越多，晶圆级封装的成本也越低。晶圆级封装是尺寸最小的低成本封装。晶圆级封装技术是真正意义上的批量生产芯片封装技术。 WLP的优势在于它是一种适用于更小型集成电路的芯片级封装（CSP）技术，由于在晶圆级采用并行封装和电子测试技术，在提高产量的同时显著减少芯片面积。由于在晶圆级采用并行操作进行芯片连接，因此可以大大降低每个I/O 的成本。此外，采用简化的晶圆级测试程序将会进一步降低成本。利用晶圆级封装可以在晶圆级实现芯片的封装与测试。
晶圆级封装（WLP）优势 晶圆级封装（WLP）以BGA技术为基础，是一种经过改进和提高的CSP(芯片级封装)，充分体现了BGA、CSP的技术优势。它具有许多独特的优点。 晶圆级封装（Wafer Level Package，WLP）采用传统的IC工艺一次性完成后道几乎所有的步骤，包括装片、电连接、封装、测试、老化，所有过程均在晶圆加工过程中完成，之后再划片，划完的单个芯片即是已经封装好的成品；然后利用该芯片成品上的焊球阵列，倒装焊到PCB板上实现组装。WLP的封装面积与芯片面积比为1：1，而且标准工艺封装成本低，便于晶圆级测试和老化。 晶圆级封装以BGA技术为基础，是一种经过改进和提高的CSP，充分体现了BGA、CSP的技术优势。它具有许多独特的优点： （1）封装加工效率高，它以晶圆形式的批量生产工艺进行制造； （2）具有倒装芯片封装的优点，即轻、薄、短、小； 图5 WLP的尺寸优势 （3）晶圆级封装生产设施费用低，可充分利用晶圆的制造设备，无须投资另建封装生产线； （4）晶圆级封装的芯片设计和封装设计可以统一考虑、同时进行，这将提高设计效率，减少设计费用； （5）晶圆级封装从芯片制造、封装到产品发往用户的整个过程中，中间环节大大减少，周期缩短很多，这必将导致成本的降低； （6）晶圆级封装的成本与每个晶圆上的芯片数量密切相关，晶圆上的芯片数越多，晶圆级封装的成本也越低。晶圆级封装是尺寸最小的低成本封装。晶圆级封装技术是真正意义上的批量生产芯片封装技术。
WLP的优势在于它是一种适用于更小型集成电路的芯片级封装（CSP）技术，由于在晶圆级采用并行封装和电子测试技术，在提高产量的同时显著减少芯片面积。由于在晶圆级采用并行操作进行芯片连接，因此可以大大降低每个I/O的成本。此外，采用简化的晶圆级测试程序将会进一步降低成本。利用晶圆级封装可以在晶圆级实现芯片的封装与测试。
自动化清洗设备解决方案 Date: 2008.9.12 系统介绍: 根据Intel摩尔定律，每18个月晶圆制程将提升一倍，伴随晶圆片的面积不断扩大，其生产工艺与系统稳定性需要同步提升数十倍甚至上百倍，因此，半导体厂商必须提升设备制程来满足客户的需求，12'晶圆清洗设备便应运而生。半导体12'晶圆清洗设备适用于加工工艺精密度高、造价较为昂贵的晶圆生产制程，对加工条件和精密度的要求很高。近年来，大多数厂商将这些机器融入智能化的特征，并且整合了节能等功能。 系统需求: 传统的半导体设备开发习惯采用“PLC＋触摸屏”为主的系统集成，当设备庞大到一定程度时，其运动控制工艺与配置将面临严峻的挑战，所以若仅采用一般的“PLC+触摸屏”方式将遇到许多问题，如：庞大的设备体积增加了配线的复杂度与系统运送的难度、100通道以上的高速数据采集与精确模拟量输出的实时性、超过60轴的多轴联动控制的整合开发难度、维持运作系统的长期性与稳定性、海量参数配方存取的难度、通过GPIB接口与仪表的结合、知识产权保护的难度等。 解决方案:
系统架构图: 系统描述: 本系统采用IPPC-4000D双核高效能控制器，结合数据采集卡（PCI-1724U, PCI-1747U, PCI-1785UDIO）与分布式运动控制方案(PCI-1202U, AMAX-2241, AMAX-2756SY)，搭建起当今半导体行业最稳定、最先进的自动化系统，控制所有晶圆生产过程中的化学材料调配、清洗及载送等制程。AMAX系列从站模块与
高精度的驱动电机之间完美整合，实现了复杂的晶圆运送。通过结合高速数字量的输入和输出控制，确保了晶圆的生产位置准确定，确保监控所有化学剂量操作的精确性，达到一体化控制的集成与优化。 该晶圆清洗设备内部控制60组电机、300点数字量与100点模拟量输入输出，通过GPIB接口与仪表，完成药剂配制与监控。系统提供了丰富的通讯端口，支持多样的系统设备，如按钮、指示灯号、生产数据存储、驱动电机等。凭借微软嵌入式系统与开发系统的集成优势，可以轻易实现人机接口与数据库的转换与存储，经由以太网端口将生产数据上传到后台的数据库中。 结论： 本系统通过集成的双核控制器、多样的数据采集卡、分布式运动控制方案及各种功能模块，大幅缩短了系统的响应时间，有效提升了生产的精密度与稳定性。基于AMONet分散式架构具备的高稳定高效能的运动通讯机制，结合模块化与前出线设计特点，可轻易搭建出各种大型测试设备与长距离生产流水线。同时，AMONet的弹性架构满足了设备拆装方便的需求，大大降低了运送与维护的风险。 本系统增加了电子测量数据、电算机、网络通信、实时自动控制、自动装置调整和系统自我诊断等功能，确保了生产的可靠性与控制的精密程度，提高了生产的质量与效率。
晶圆级封装技术的发展现状 2016-04-18 12:36来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部 晶圆级封装随着IC芯片技术的发展，芯片封装技术也不断达到新的水平，目前已可在单芯片上实现系统的集成。 在众多的新型封装技术中，晶圆级封装技术最具创新性、最受世人瞩目，是封装技术取得革命性突破的标志。晶圆级封装技术的构思是在整片晶圆上进行CSP封装技术的制造，也就是在晶圆级基本完成了大部分的封装工作。因此，晶圆级封装结构，则可省略覆晶技术点胶的步骤，目前可采用弹性体或是类弹性体来抵消应力，而这些弹性体的制程，可在整片晶圆上完成，因此省去了对一个个组件分别点胶的复杂制程。方形晶圆封装技术的设计理念，首先为增加组件与底材之间的距离，亦即选用更大的锡铅焊料球实现导电性，现有的晶圆级封装技术，采用重新布局技术来加大锡铅焊料球的间距，以达到加大锡铅焊料球体积的需求，进而降低并承受由基板与组件之间热膨胀差异而产生的应力，提高组件的可靠性。 晶圆级封装和晶圆级芯片尺寸封装（WLCSP）是同一概念，它是芯片尺寸封装的一个突破性进展，表示的是一类电路封装完成后仍以晶圆形式存在的封装，其流行的主要原因是它可将封装尺寸减小到和IC芯片一样大小以及其加工的成本低，晶圆级封装目前正以惊人的速度增长，其平均年增长率（CAGR）可达210%，推动这种增长的器件主要是集成电路、无源组件、高性能存储器和较少引脚数的器件。 目前有5种成熟的工艺技术可用于晶圆凸点，每种技术各有利弊。其中金线柱焊接凸点和电解或化学镀金焊接凸点主要用于引脚数较少的封装（一般少于40），应用领域包括玻璃覆晶封装（COG）、软膜覆晶封装（COF）和RF模块。由于这类技术材料成本高、工序时间长，因此不适合I/O引脚多的封装件。另一种技术是先置放焊料球，再对预成形的焊料球进行回流焊接，这种技术适用于引脚数多达300的封装件。目前用得最多的两种晶圆凸点工艺是电解或化学电镀焊料，以及使用高精度压印平台的焊膏印刷。 印刷焊膏的优点之一是设备投资少，这使很多晶圆凸点加工制造厂家都能进入该市场，为半导体制造厂家服务。随着WLP逐渐为商业市场所接受，全新的晶圆凸点专业加工服务需求持续迅速增长。的确，大多数晶圆凸点加工厂都以印刷功能为首要条件，并提供一项或多项其它技术。业界许多人士都认为焊膏印刷技术将主导多数晶圆凸点的应用。