215
中国设备工程C h i n a  P l a n t E n g i n e e r i n
g
中国设备工程  2021.05 （上）近年来，随着半导体技术的发展，半导体晶圆的应用日益广泛，对工艺技术和质量要求也不断提高。但是，在半导体晶圆表面可能存在各种杂质，导致器件质量及成品率受到影响。据统计，在当前集成电路生产中，由于半导体晶圆杂质问题而造成的材料损失可能达到50%以上。半导体生产中每道工序都需要清洗，而清洗技术和清洗质量将直接影响器件性能。因此，要重视对半导体晶圆污染杂质的分析和清洗技术的掌握，以提高材料质量。1 半导体晶圆的污染杂质1.1 颗粒杂质
陶喆老婆半导体晶圆的颗粒杂质，主要包括刻蚀杂质、光刻胶、聚合物等。这些污染物在圆片表面可能通过范德瓦尔斯吸引力吸附，对器件光刻工序的电学参数、几何图形形成等造成影响。对于这些污染杂质，一般需要采用化学方法或物理方法，对颗粒进行底切，使杂质和圆片表面接触面积逐渐缩小，进而达到去除杂质的目的。1.2 金属杂质
铁、铝、钨、钠、锂、铜、铬、钛、钾等金属杂质，在半导体工艺中都十分多见，这些杂质可能是以化学试剂、管道、器皿等为主要来源。另外，在半导体圆片加工中，当金属互连形成的过程中，也会有一定的金属杂质形成。一般需要利用化学方法去除此类杂质，使用相应的化学药品和试剂等配置专用清洗液，和金属离子发生化学反应，产生金属离子络合物，进而使杂质与圆片表面脱离清除。1.3 有机物杂质
有机物杂质具有相对广泛的来源，包括清洗溶剂、光刻胶、真空脂、机械油、细菌、人皮肤油脂等。在圆片表面，这些有机物杂质可能形成有机物薄膜，导致圆片表面和清洗液无法直接接触，进而造成无法彻底清洗圆片表面的问题。在常规清洗后，圆片表面仍然会残留各种类型的污染杂质。对于这些类型的污染杂质，通常需要在第一步的清洗工序中，使用双氧水、硫酸等试剂清除。1.4 氧化物杂质
半导体晶圆在常规环境下，与空气中的水、氧气等成分接触，在其表面会有自然氧化层形成。由于存在这种氧化薄膜，对于半导体制造过程中的很多工序都将产生影响。其中还可能残留有一些金属杂质，会在特定条件下向圆片中逐渐转移，进而引起电学缺陷问题。一般需要使用稀浸泡处理，才能去除此类氧化物杂质。半导体晶圆的污染杂质及清洗技术分析高梓淇赵丽颖图片
王本义1 ，谷德鑫2，邱书媛3
（1.沈阳芯源微电子设备股份有限公司；2.沈阳隆泰机械制造有限公司；
3.沈阳航新非标设备制造有限公司，辽宁 沈阳 110000）
摘要：半导体晶圆是当前常用的一种硅晶片材料，主要应用于制作硅半导体电路，是将高纯度多晶硅溶解后，掺入硅晶体晶种，拉出形成圆柱形单晶硅。此类材料在电路中有着非常广泛的应用，但其中可能会存在一些污染杂质，导致电路质量受到影响，也可能造成比较严重的材料损失。本文对半导体晶圆的主要污染杂质进行分析，明确常用的清洗技术，采取有效方法进行处理，从而提高半导体晶圆的质量，并确保其应用效果。
中国合伙人 杜鹃关键词：半导体晶圆；污染杂质；清洗技术
中图分类号：TN305.97  文献标识码：A  文章编号：1671-0711（2021）05（上）-0215-02
2 半导体晶圆的清洗技术2.1 干法清洗技术2.1.1 束流清洗技术
束流清洗技术能够应用高能量束流状物质流，和圆片表面污染杂质发生相互作用，进而将圆片表面杂质有效清除。常见的应用技术方法主要包括冷凝喷雾技术、激光束技术、微集射束流清洗技术等。其中当前最有发展前景的技术方法就是微集射束流清洗技术，对电流体力学喷射原理加以运用，利用毛细管向圆片表面喷射清洗液，从而取出圆片表面的有机薄膜或颗粒杂质。该技术也能节省清洗液，同时，可避免二次污染情况。
2.1.2 汽相清洗技术
该技术在去除半导体晶圆污染杂质的过程中，主要是运用了液体工艺中对应物质汽相等效物和圆片表面污染杂质相互作用的原理。例如，MMST 工程研究当中，CMOS 工艺中就利用了汽相HF、水汽的相互作用，将圆片中的氧化物清除。在实际应用中，含水HF 工艺需要添加颗粒清除过程，而汽相HF 技术无须颗粒清除的步骤，同时，在化学消耗方面也能大大缩小，并提高清洗效率和清洗质量。2.1.3 等离子体清洗技术
等离子体清洗技术操作方便且工艺简单，不会产生环境污染或废料处理等情况。不过，该技术对于碳杂质或非挥发性金属及金属氧化物杂质效果不佳。该技术通常应用于清除光刻胶等杂质，将少量氧气通入等离子体反应系统，受到强电场的作用，使氧气形成等离子体。能够让光刻胶快速发生氧化反应，形成可挥发性气体，进而去除杂质。在去胶工艺方面，该技术的优势主要在于无划伤、效率高、表面干净、操作简单，无须使用有机溶剂、酸碱溶液等，能避免损伤半导体晶圆，因而效果较好。2.2 湿法清洗技术
（1）溶液浸泡法。在溶液浸泡法中，使用特定化学溶液，将圆片浸泡其中，进而使表面污染杂质得到清除。在湿法化学清洗技术中，溶液浸泡法的应用非常广泛。针对圆片表面不同类型的污染杂质，可以选择相应的溶液进行处理。例如，对于有机污染物，可以使用相应的有机溶剂清理；对于有机、
无机及金属离子杂质，可使用RCA 溶液进行清理等。不过，单独采用溶液浸泡法，对于污染杂质的清除可能并不彻底，因而在实际应用中，可以利用搅拌、超声、加热等无力辅助
措施配合操作，以提高污染杂质清除率。
祝福老领导的话简短精辟
216
研究与探索Research and Exploration ·工程技术与创新
中国设备工程  2021.05 (上)
将物联网技术参与交通信号控制中需要采取多种方式进行，应对同一路段中的不同车辆运行状况，包括单个交叉口交通信号控制、干道线路协调控制、区域协调控制等多种策略。相对应的，需要安装各种类型的监测装置作为物联网运用的基础设备，监测装置的反馈由计算机处理得到有效信息。实时监控交叉路口路段的车辆运行状况，超出设定数值后进行及时的处理，改变交通信号的时间段，为国民出行提供保障。
基于物联网技术的交通信号控制策略分析
付明明
（吉林广播电视大学白城分校，吉林 白城 137000）
摘要：随着人均经济水平的提升，家庭都拥有车辆数量大幅增加，随之而来的是城市道路的交通拥挤问题，针对这一问题虽然政府制定了相应的规章制度，但是依旧难以解决。为此将物联网技术参与交通信号灯的控制中，通过监测装置的实时监控、数据反馈，计算机经过处理后得出最佳的信号灯变化频率，将其运用于交通信号灯的实际使用中，能够维持交叉路口等易发生堵塞的路段的车辆正常行驶，提高国民的出行效率，提高城镇交通的通行水平和服务水平。
关键词：物联网技术；交通信号；控制策略；分析
中图分类号：U491.54  文献标识码：A  文章编号：1671-0711（2021）05（上）-0216-03
1 基于物联网技术的交通信号控制的基本要求1.1 感知路口交通状况
日常生活中的实时状况的反馈是物联网技术得以实施的基础，因此，为了物联网技术能够有效地在交通信号控制方面得到运用，工作人员首先需要将用于感知的检测器装置于需要交通信号灯的地区，包括固定以及可移动的两种监测设备。同时，进行多方面的检测，将路口的交通状况及时准确的反馈给计算机，进行装置的区域需要工作人员提前到相关（2）机械擦洗法。对于半导体晶圆表面的有机残
渣或微粒杂质，可采用机械擦洗法处理，如擦片机擦洗、手工擦洗等。手工擦洗比较简单方便，可以使用无水乙醇等有机溶剂浸泡棉球，用不锈钢镊子夹住，沿相同方向擦洗圆片表面，可将固体颗粒、残胶、灰尘、蜡膜等污染杂质去除，但是，如果操作不当，可能造成圆片表面划伤等问题。而擦片机擦洗主要借助了机械旋转作用，使用刷辊或软羊毛刷，对圆片表面进行刷擦，能够避免损伤圆片表面。如利用高压擦片机处理，不会产生机械摩擦，因而对圆片表面也不会划伤，可将槽痕中的污染杂质清理干净。
（3）超声波清洗。在半导体工业中，超声波清洗有最广泛的应用，在操作方面简单便捷，能够达到十分理想的清洗效果，对于比较复杂的容器或器件，也能有效地去除污染杂质。超声波清洗技术主要是利用了强烈的超声波作用，在液体介质内部产生密部、疏部。其中疏部将会产生空腔泡，近似真空状态。在空腔泡消失的时候，会在附近产生强大的局部压力，进而使分子内化学键断裂，从而解吸晶圆表面的污染杂质。压力、功率、温度、频率等超声参数条件，对于超声波清洗效果都会产生直接的影响。目前，该方法对于圆片表面大块污染或颗粒污染杂质的清除，效果十分显著。
刘波 许晴（4）兆声波清洗。兆声波清洗是在超声波清洗的基础上发展而来，具备了超声波清洗的优点，同时，也解决了超声波清洗的不足。兆声波清洗利用了850kHz 高能频振效应，使用化学清洗剂发生化学反应，有效清洗圆片污染杂质。操作中兆声波可推动溶液分子加速运动，能够达到30cm/s 的最高瞬时速度。利用高速流体波连续对圆片表面进行冲击，进而强制除去圆片表面附着的细小微粒和污染物。
该技术可发挥化学清洗、机械擦片等方面的效果，在抛光片清洗中已得到较好的应用。
（5）旋转喷淋法。旋转喷淋法中，通过机械方法使圆片达到较高的旋转速度，同时，在旋转过程中，将高纯去离
子水或其他清洗液不断喷淋到圆片表面和圆片背面，从而将圆片表面及背面的污染杂质去除。该技术对圆片表面和背面的污染杂质，主要是通过喷淋液体的化学反应或溶解作用实现，结合高速旋转带来的离心力，能够使污染杂质和溶解了杂质的液体脱离圆片表面及背面。该技术融合了流体力学清洗和化学清洗的优势，同时，也可发挥一定的高压清洗作用。在实际应用中，可以结合甩干工序，喷淋去离子水清洗一段时间后停止喷水，改为惰性气体喷淋，并将转速适当提高，提升离心力，进而达到圆片表面和圆片背面快速脱水的效果。3 结语
半导体晶圆是半导体工业中最重要的一种材料，对于其表面洁净度有着很高的要求。如果半导体晶圆存在污染杂质，将对产品质量造成很大的影响。目前，对于半导体晶圆污染杂质主要有干法清洗技术和湿法清洗技术两大类，在实际应用中，可以根据表面污染杂质的类型，选择适当的清洗技术处理，以提高半导体晶圆质量。
参考文献：
[1]王文丽，黄鑫亮，夏楠君等.单晶圆擦洗技术及优化方案的研究[J].清洗世界,2019,35(6):13-14.
邓紫棋封杀[2]王玲玉.关于单晶硅片的清洗检验工艺分析与研究[J].电子工业专用设备,2018,33(22):166-168.
[3]薛宏伟，周晓龙，刘永刚.影响功率半导体器件用硅外延片清洗质量的因素[J].清洗世界,2019,35(6):38-40.
[4]李昆，史冰川，董俊等.直拉硅单晶制备中来自于石英坩埚的受主杂质污染定量分析[J].云南冶金,2016,45(2):114-118.
[5]刘玉林，汪心想，孟新志等.半导体硅片CMP 后溶液清洗技术的研究进展[J].清洗世界,2018,34(5):37-41.
[6]张少杰.浅述半导体产业中晶圆片表面处理技术的发展[J].科学与信息化
,2018,24(13):78-78.