大家知道濕法刻蝕與清洗時所需的基本藥液有哪幾種嗎？今天的《半導體小課堂》就帶小伙伴們來梳理一下濕制程常用的幾種藥液。
一、刻蝕液
刻蝕液主要有磷酸、氫氟酸、緩沖刻蝕劑（BOE）、鋁刻蝕劑（M2）、硝酸等。
1、磷酸刻蝕液
磷酸刻蝕液由純磷酸和去離子水組成，工作溫度為160攝氏度。主要功能是用來刻蝕氮化硅膜及其下面的氧化膜。其對氮化硅膜的刻蝕速率是55A/Min,對氧化膜的刻蝕速率是1.7-10A/Min。該刻蝕液的反應速率主要取決于反應溫度和溶液中水的含量。
其反應機理如下：
Si3N4 6H2O----->3SiO2 4NH3
（需要用H3PO4作催化劑）
晶圓在磷酸刻蝕液反應槽里反應后必須被傳送到熱的去離子水槽里進行清洗，否則易受到熱應力的破壞而造成破片。
2、氫氟酸刻蝕液
氫氟酸刻蝕液主要用來刻蝕氧化膜。根據濃度不同可分為CHF、LHF、DHF等。CHF是濃度為49%的氫氟酸刻蝕液，主要用來刻蝕Poly以及氮化物，其反應速度很快，很難用其來刻蝕掉特定的厚度，因此只能用在過刻蝕的情況。LHF是CHF用水稀釋后的產物，其中氫氟和水的比例為50：1。該刻蝕液刻蝕速度穩定，晶圓生產上常用其刻蝕特定厚度的氧化膜。DHF是LHF進一步稀釋后的產物，其中氫氟酸和水的比例為100：1。由于其濃度較低，所以其刻蝕速率很低，主要用來刻蝕晶圓表面的自然氧化膜。
3、緩沖刻蝕劑
緩沖刻蝕劑又叫作BOE(全稱BufferedOxideEtch),是NH4F和HF以及表面活化劑的混合物，主要用來刻蝕晶圓上深槽里的氧化膜。根據NH4F和HF濃度比例的不同可分為MB、LB、DB。MB里NH4F與HF的比例是10：1，LB里NH4F與HF的比例是130：1，DB里NH4F與HF的比例是200：1。
緩沖刻蝕劑與SiO2氧化膜的反應機理為：
SiO2 2HF2- 2H3O ?SiF4 4H2O
SiF4 2HF?H2SiF6
SiF4 2NH4F?(NH4)2SiF6
4、鋁刻蝕劑
鋁刻蝕劑即M2，是磷酸、硝酸和醋酸的混合物，它們的比例為70:2:12。其反應溫度為75攝氏度，主要用在鈷制程選擇性的刻蝕過程中。其中,硝酸作為氧化劑，將AL生成AL2O3，磷酸再將AL2O3生成AL(OH)3。
二、清洗液
濕法清洗所用的清洗液主要有硫酸清洗液、SC1清洗液、SC2清洗液等。
1、硫酸清洗液
硫酸清洗劑是硫酸和雙氧水的混合物，其濃度比為5:1，反應溫度為125攝氏度。其功能是去除晶圓表面的光阻殘留物或有機物。反應機理是：
H2SO4 H2O2----->HO-(SO2)-O-OH H2O
HO-(SO2)-O-OH -(CH2)n----->CO2 H2
2、SC1清洗液
SC1清洗液是氨水、雙氧水以及水的混合物，三者體積比例為1:2:50。其反應溫度為25攝氏度，功能是去除晶圓上的微粒雜質以及聚合物。清洗機理是氧化和電性排斥，如圖1所示。
▲圖1SC1清洗原理圖
3、SC2清洗液
SC2清洗液是鹽酸、雙氧水和水的混合物，三者的體積比例為1:1:50。SC2清洗液的主要功能是清除晶片上的金屬離子。其清洗機理是其能提供一個低PH值的環境，堿性的金屬離子，金屬氫化物將能溶于SC2清洗液里。
由于SC1呈堿性，所以在SC1清洗液里，較易發生金屬附著現象。而在SC2呈酸性，故在SC2溶液里不容易產生這種現象，并且后者比較容易清除晶圓外表的金屬。而且雖然SC1清洗液能去除Cu等金屬，卻很難去除晶片表面的自然氧化膜附著。
SC2擁有非常強的氧化能力和絡合能力，能與氧以前的任何金屬物質反應生成能很容易被誰清洗掉的鹽離子。同時氧化后的金屬離子可與氯離子反用產生一種可溶性的絡合物并能被去離子水去除。SC2清洗的相關化學方程式如下：
Si H2O2-->SiO2 H2O
Zn HCl-->ZnCl2 H2
Fe HCl-->FeCl2 H2
Mg HCl-->MgCl2 H2
三、去離子水
在晶圓生產中，晶圓在酸槽里清洗完后，都要先進入水槽里清洗，然后才能進入下一酸槽進行再清洗。
水槽里的水必須要求是去離子水。為了更好的清洗雜質，去離子水中往往要加入超聲波。同時水槽溫度也分常溫和高溫兩種，水槽排水方式也有快速下排和上部溢水兩種方式。
四、異丙醇
異丙醇（IPA)是一種碳三脂肪族單元醇，是重要的溶劑。異丙醇可作為溶劑和清洗去除劑。異丙醇作為清洗去除劑，分好多級別。其中在中、大規模的集成電路的生產工藝及分立器件的生產工藝中常常使用MOS級的異丙醇,而在一些超大規模集成電路生產工藝中常常使用的是BV-III級的異丙醇。
在濕法刻蝕和清洗工藝中，異丙醇主要用在晶片清洗機的干燥系統里。晶片被自動傳到清洗機的干燥系統后，先要被浸入干燥系統的水槽里。水槽里裝有流動的去離子水，該去離子水能把晶片上的被清洗后仍殘留的少許雜質沖洗去除到。之后水槽里的水會被排走，然后干燥系統會輸出大量的霧化的高溫異丙醇。這些異丙醇能把晶片上的水分置換出去。然后干燥系統會輸入大量的高溫氮氣，這些氮氣會將異丙醇排除干燥系統內部，從而達到清洗并干燥晶片的效果。
