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芯片制造:APM与SPM
11 小时前   浏览:40   来源:小萍子

在芯片的纳米世界里,一颗微小的尘埃都如同陨石,一丝金属污染都足以导致整颗芯片失效。为了实现极致的纯净,半导体工厂依赖一套精密的“化学洗澡”工艺。其中,APM、SPM和49%HF 是三位不可或缺的“清洁大师”,它们各司其职,共同为硅片扫清前进道路上的每一个障碍。

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一、APM:颗粒污染的“剥离专家”

1. 组成成分
APM,全称为 Ammonium Hydroxide–Hydrogen Peroxide Mixture(氨水-过氧化氢混合物),在业界更广为人知的名字是 SC-1(Standard Clean-1)。它的典型配比为:
NH₄OH : H₂O₂ : H₂O = 1 : 1 : 5 至 1 : 2 : 7
(即氨水:双氧水:超纯水)

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2. 作用原理与制程应用
APM的核心任务是 去除硅片表面的颗粒污染 和 微量有机污染物。它的工作原理非常巧妙:

微刻蚀与再氧化:微量的氨水会轻微地、各向同性地刻蚀硅表面,同时双氧水将裸露的硅瞬间氧化成SiO₂。这个“刻蚀-氧化”的循环过程,会松动并让附着在表面的颗粒“浮”起来。
电学排斥:APM溶液具有较高的pH值(碱性),能使硅片表面和颗粒表面带上相同的负电荷。根据库仑定律,“同性相斥”,颗粒在静电排斥力下被推离硅片表面。

主要应用场景:
前端制程清洗:在栅极氧化、薄膜沉积等关键步骤前,必须使用APM进行清洗,确保界面无颗粒。
图形化后清洗:在化学机械抛光(CMP)后,用于去除抛光料颗粒和有机物残留。


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二、SPM:有机物与金属的“强效溶解剂”

1. 组成成分
SPM,全称为 Sulfuric Acid–Hydrogen Peroxide Mixture(硫酸-过氧化氢混合物)。它的典型配比为:
H₂SO₄ : H₂O₂ = 3 : 1 至 4 : 1
(即硫酸:双氧水)

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2. 作用原理与制程应用
SPM是清洗方案中最为“暴力”的一环,主要负责 去除顽固的有机残留物(如光刻胶)和 部分金属污染物。

强氧化与脱水:浓硫酸具有极强的脱水性,能有效地将有机物中的氢和氧以水的形式“抽取”出来,使其碳化。同时,双氧水在高温下(通常加热到120°C以上)分解产生大量具有强氧化性的氧原子,能将碳化的有机物彻底氧化成二氧化碳和水。

主要应用场景:
光刻胶去除:在离子注入或刻蚀工艺后,硅片表面会残留坚硬的光刻胶,SPM是去除它们的最有效方法之一。
重金属清洗:能有效去除如铁、铬等金属污染物。
极度污染后的初始清洗:作为清洗序列的第一步,为后续的精细清洗做准备。

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