给芯片“搓个澡”？远程等离子体源如何给晶圆温柔去污

以下文章来源于季华实验室进校园，作者季华实验室

芯片制造当中的真空技术可以防尘，但不是除尘。在精密半导体器件的生产过程中，随着时间推移，材料表面或腔体会逐渐积灰，沉积大量的硅粉尘。

这些硅粉尘就像我们眼镜上的细小灰尘一样，看似微小，却会严重影响制造阶段的成品率。它们会干扰刻蚀流程的精度，就像我们戴了脏眼镜看东西会模糊一样，最终可能导致生产出的芯片质量下降，甚至无法正常工作。

晶圆表面或腔体沉积粉尘示意图。图片来源：AI生成

颗粒污染物引发芯片表面缺陷，图片来源：网络

这次，我们要讲的是清洗技术。抽真空仅能抽走腔体内漂浮的空气与悬浮粉尘，无法清除牢牢附着在晶圆的污渍。在复杂的半导体制造工艺流程里，清洗这一看似普通的工序，会反反复复做无数遍，发挥着举足轻重的作用。

污染类型主要有两种，一是晶圆表面脏，每做完一次光刻、刻蚀、镀膜，晶圆表面都会留下残留光刻胶、有机污渍、微小颗粒。二是机器腔体内部脏，芯片在密闭的真空设备腔体里镀膜、加工，设备长期工作后，腔体内壁会持续堆积氧化硅、氮化硅等薄膜残渣。

湿法批量清洗晶圆，图片来源：网络

目前，湿法清洗以技术成熟、清洁覆盖面广、成本可控等优势，是主流的清洗方式。但是，湿法清洗在先进制程中，可能洗不干净，产生微量液体残留，要么损伤精密半导体器件脆弱的纳米结构，无法满足极致低损伤、高精度的清洁要求。

喷淋式清洗示意，图片来源：网络

这时候，我们就迫切需要一种能给芯片“无伤且精细清洁”的技术——远程等离子体清洗，就是专门温柔解决顽固附着污染物的核心工艺。

它的工作思路很巧妙，“源腔与工艺腔物理分离”。远程等离子体源作为独立设备，在自己专属腔体通过射频或微波能量将气体离化，生成等离子体（包含：电子、高能离子、中性活性基团）。等离子体通过管道传输到放置晶圆的主工艺腔体，在传输过程中，行进一定距离时，高能离子、电子的能量会快速衰减，最终抵达工艺腔的只剩下中性活性基团。

远程等离子体清洗工艺说明，素材来源：网络、AI生成

这类活性基团寿命长、活性高、无电荷、无轰击能力，依靠本身具备的化学特性与污染物发生反应。这样既保证了高精度制造工艺中清洗效果，又不会损伤材料的脆弱表面，完美解决了精密半导体器件生产中的清洁难题。

这种独特的作用机制，让远程等离子清洗没有物理轰击损伤，仅依靠精准的化学反应完成清洁，针对性极强：通入不同工艺气体可清洗不同物质，氧气等离子体主要分解光刻胶、有机碳残留，将其转化为二氧化碳、水蒸气等气态物质抽走；氟系气体（NF3）等离子体专门去除含硅粉尘；氢气等离子体则用于还原金属氧化层，实现晶圆表面精细化改性。

等离子体清洗示意，素材来源：网络

等离子体分解光刻胶，之所以呈现紫色，是氧气电离形成等离子体后产生的紫色辉光。素材来源：网络

日常生活中，家里地板几天不打扫就会积灰，厨房油污若不及时擦拭，日积月累就会形成顽固油垢，难以清理。微小的粉尘、污渍看似不起眼，放任不管就会影响使用，芯片制造领域同样是这个道理。正因如此，适配不同工艺场景的清洗技术与专用等离子设备，为半导体生产全流程保驾护航。

来源：季华实验室进校园

编辑：endlesscliff

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