半導(dǎo)體工藝用化學品
半導(dǎo)體制造在很大程度上是一種與化學有關(guān)的工藝過程，高達20%工藝步驟是清洗和晶圓表面的處理：
我們習慣將硅片制造中使用的化學材料稱為工藝用化學品，有不同種類的化學形態(tài)（液態(tài)和氣態(tài)）并且要嚴格控制純度。這些工藝用化學品主要作用如下：
用濕法化學溶液和超純水清洗硅片表面；
用高能離子對硅片進行摻雜得到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)高純試劑，其等級根據(jù)純度分為UP-S、UP、EL三個等級，其中EL又劃分為：
電子級1級（EL-Ⅰ）其金屬雜質(zhì)含量為100–1000 PPb，相當SEMI C1 C2標準;
電子級2級（EL-Ⅱ）其金屬雜質(zhì)含量為10–100 PPb,，相當SEMI C7標準;
電子級3級（EL-Ⅲ）其金屬雜質(zhì)含量為1–10 PPb，相當SEMI C7標準;
電子級4級（EL-Ⅳ）其金屬雜質(zhì)含量為0.1–1PPb，相當SEMI C8標準;
1.液態(tài)化學品
在半導(dǎo)體制造的濕法工藝步驟中使用了許多種液態(tài)化學品。在硅片加工廠減少使用化學品是長期的努力。許多液體化學品都是非常危險的，需要特殊處理和銷毀手段。另外，化學品的殘余不僅會沾污硅片，還會產(chǎn)生蒸氣通過空氣擴散后沉淀在硅片表面。
在硅片加工廠液態(tài)工藝用化學品主要有以下幾類：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 濕法清洗化學品，2號標準液一部分
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化合物。通過克服離子間離子鍵使離子分離，然后包圍離子，最后擴散到液體中。
半導(dǎo)體工廠消耗大量的酸、堿、溶劑和水，為達到精確和潔凈的工藝，需要非常高的品質(zhì)和特殊反應(yīng)機理。
部分工藝過程簡述如下：
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SiO2進行微刻蝕，去除顆粒；
氨水與部分過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氧化性和脫水性破壞有機物的碳氫鍵，去除有機不純物。
四、H2SO4:H2O2=2~4:1，在130度高溫下進行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。
九、多晶硅層蝕刻—采用HF、CH3COOH 、HNO3、三種成分的混合液；
十、氮化硅層蝕刻—采用85%H3PO4在160~170度高溫下進行蝕刻；
十一、鋁導(dǎo)線蝕刻—采用己硝酸、磷酸及醋酸等多種無機酸混合液；
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，一般不使用無機的酸堿，通常使用化學性質(zhì)較為溫和的有機酸或有機堿，在添加一定的活性劑和獒合劑。
某廠務(wù)系統(tǒng)供應(yīng)化學品如下表所示：
2.氣態(tài)化學品
在半導(dǎo)體制造過程中，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9以上的純度；特種氣體則要控制在4個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。
通用氣體：對氣體供應(yīng)商來說就是相對簡單的氣體。被存放在硅片制造廠外面大型存儲罐里，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)量相對較少的氣體。比通用氣體更危險，是制造中所必須的材料來源，大多數(shù)是有害的，如HCL和CL2具有腐蝕性，硅烷會發(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、大陽日酸等）用金屬容器（鋼瓶）運送到硅片廠，鋼瓶放在專用的儲藏室內(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
