
硅片,是制作集成电路的重要材料,通过对硅片进行光刻、离子注入等手段,可以制成各种半导体器件。用硅片制成的芯片有着惊人的运算能力。科学技术的发展不断推动着半导体的发展。自动化和计算机等技术发展,使硅片(集成电路)这种高技术产品的造价已降到十分低廉的程度。这使得硅片已广泛应用于航空航天、工业、农业和国防,甚至悄悄进入每一个家庭。
RCA cleaning 就是采用RCA方法来清洗的意思.RCA是一种典型的、普遍使用的湿式化学清洗法,该清洗法主要包括以下几种清洗液:
(1)SPM:H2SO4 /H2O2 120~150℃ SPM具有很高的氧化能力,可将金属氧化后溶于清洗液中,并能把有机物氧化生成CO 2和H2O.用SPM清洗硅片可去除硅片表面的重有机沾污和部分金属,但是当有机物沾污特别严重时会使有机物碳化而难以去除.
(2)HF(DHF):HF(DHF) 20~25℃ DHF可以去除硅片表面的自然氧化膜,因此,附着在自然氧化膜上的金属将被溶解到清洗液中,同时DHF抑制了氧化膜的形成.因此可以很容易地去除硅片表面的Al,Fe,Zn,Ni等金属,DHF也可以去除附着在自然氧化膜上的金属氢氧化物.用DHF清洗时,在自然氧化膜被腐蚀掉时,硅片表面的硅几乎不被腐蚀.
(3)APM (SC-1):NH4OH/H2O2 /H2O 30~80℃ 由于H2O2的作用,硅片表面有一层自然氧化膜(SiO2),呈亲水性,硅片表面和粒子之间可被清洗液浸透.由于硅片表面的自然氧化层与硅片表面的Si被NH 4OH腐蚀,因此附着在硅片表面的颗粒便落入清洗液中,从而达到去除粒子的目的.在 NH4OH腐蚀硅片表面的同时,H2O 2又在氧化硅片表面形成新的氧化膜.
(4)HPM (SC-2):HCl/H2O2/H2 O 65~85℃ 用于去除硅片表面的钠、铁、镁等金属沾污.在室温下HPM就能除去Fe和Zn.
清洗的一般思路是首先去除硅片表面的有机沾污,因为有机物会遮盖部分硅片表面,从而使氧化膜和与之相关的沾污难以去除;然后溶解氧化膜,因为氧化层是“沾污陷阱”,也会引入外延缺陷;最后再去除颗粒、金属等沾污,同时使硅片表面钝化.
在硅片上制造微电路是成批地制造,在微小的面积上制出晶体管、电阻、电容而且按要求连成电路已属不易,而在一定面积的硅片上制造出性能一致的芯片则更加困难。集成电路的生产,大多是从硅片制备开始的,硅片的制备需要专门的设备和严格的生产条件。集成电路的制作过程更加复杂,为了保证工艺质量需使用大量昂贵的设备。仅以光刻机为例,我们从国外购买一台光刻机的价格就是2000万美金,而光刻机的型号升级诸如从5000型升级到6000型,则要投入上亿美金。而且,集成电路的制作对生产厂房的温度、湿度、空气的清洁度都有很高的要求,集成电路的生产一般都要在超净车间中进行,这种厂房的基本建设投资也大大高于一般厂房,相对于0.25微米6英寸的生产线建设投资2亿美金,建设一条0.25微米8英寸的线则需投入10到15亿美金。集成电路的制造工艺、设备不仅非常复杂、昂贵,更需要不断创新。英特尔近来已经宣布将投入75亿美元改造它目前的0.18微米生产技术和设备,以采用0.13微米的制造工艺,并在这一工艺制造的集成电路芯片上采用铜线技术而非目前的铝线技术,因为铜线技术可以使芯片的运转速度更快、成本更低而且使用时升温幅度更小。
当我们在某种程度上逾越了技术封锁与设备禁运的时候,使我们掣肘的是我国技术工业的基础还有相当大的差距。举一个例子,光刻机的研制需要光学、精密仪器、机械、计算机控制等多种学科的知识,我们虽然可以把光刻机的原型器械和原理搞得一清二楚,但是经过材料、加工到生产的一系列环节之后,就是无法做出大规模生产的这种机器来。我们可以从美国买来光刻机,从意大利买来刻蚀机等等,但是我们很难把这些设备配置在一起,我国在集成电路工艺上的研究还没有大突破,集成电路工艺是设计和设备的桥梁和基础,设计与工艺不结合,设计做不上去,设备也做不出来。
还有一个值得指出的是,技术引进不等于自主技术的提升。随着我国对外开放、经济环境的日益宽松,现在技术、资本、设备都成套地被引进来,这在促进我国设备和材料方面具有一定的积极作用,但对于其它方面并没有什么太多的影响,因为这种引进并没有改变我国集成电路的技术工业基础,在核心技术层面上并没有使我们与先进水平缩短什么差距。
讲一个我们亲身经历的事儿。首钢 N EC最初引进的是6英寸、0.5微米(部分是0.35微米)的生产工艺,开始由 N EC负责管理生产、产品销售,日子很好的时候,我们提出想与他们进行研发合作,但颇受冷落。可是几年以后他们引进的技术落后了,外方也放手许可他们做“代工”,但是没有技术支撑,能做什么呢?后来他们回过头来又找我们合作;最近我们还听到华虹 N EC传出巨额亏损的消息,于是也有人反问:如果像华虹 N EC有关人士介绍的,它的亏损缘自世界半导体需求的下降以及 D RAM价格的暴跌,那么 D RAM卖不动了可不可以做些别的?我们没有这样的开发能力,不可能进行产品转型。
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