一氧化碳在半導體廠幹什麼用（高純電子級二氧化碳）

2023-05-08 01:40:53

近期，國內熱映的電影是《流浪地球2》，而國外最熱門的話題莫過於「流浪氣球」。在美軍公然使用武力擊落「流浪氣球」之後，氣體圈子首先關心的是中國進口氦氣是否會遭遇困難？除了氣球、飛艇等浮空器外，醫療設備、科研和高端製造業項目都有大量使用氦氣。

無獨有偶，另外一件事情讓氣體圈子首先想到了高純（電子級）二氧化碳。據外媒報導，韓國水原地方法院日前判處SEMES的一名前研究員四年監禁，罪名是非法獲得該公司與半導體清洗設備有關的專利技術，並利用這些技術製造類似的工具用於出口到中國。

半導體工業中，高純（電子級）二氧化碳主要用於清洗技術和沉浸式光刻技術。隨著Fab廠製成的清洗程序變多，未來中國高純（電子級）二氧化碳需求也將增大。晶片清洗，曾經只是簡單地將晶片浸入清洗液中。但從FinFET開始，再到GAA結構，以及先進的DRAM和3D-NAND，清洗技術已經進入到了第三個階段，現在正在成為半導體先進位程的最主要挑戰之一。高純（電子級）二氧化碳，你能為半導體製造做什麼？

高純二氧化碳用於高深寬比溝槽和微孔清洗

超臨界二氧化碳清洗技術，用於清洗高深寬比的半導體集成電路的溝槽和微孔的清洗工藝，採用超臨界二氧化碳脈衝，即在二氧化碳臨界點附近周期性地改變壓力，使二氧化碳在超臨界區和亞臨界區周期性擺動，利用二氧化碳在臨界點附近微小的壓力改變即可產生較大密度變化的性質，去除溝槽和微孔中的微粒。

超臨界清洗是用超臨界二氧化碳清洗半導體器件，該技術是可以將損壞降至最低的下一代技術。氣體圈子的某位專家曾參與過我國超臨界二氧化碳清洗半導體設備的高壓釜的設計。根據目前公開的二氧化碳超臨界流體半導體清洗技術專利，我國現有技術主要還是對矽片表面的微細結構進行有效清洗，很少涉及半導體器件微觀結構的清洗技術。日本東電電子（TEL）在公開演講中曾分享過半導體超臨界設備和圖案無塌陷乾燥技術相關信息。

高純二氧化碳用於浸沒式光刻技術

浸沒式光刻技術也稱為浸入式光刻技術。一般特指193nm浸入式光刻技術。通過在光刻機投影物鏡最後一個透鏡下表面與矽片光刻膠之間充滿高折射率的液體(如去離子水)，進一步提高了光刻解析度,打破光源波長瓶頸。去離子水經過進一步去雜質、去氣泡、恆溫之後流入曝光頭，填充在晶圓與透鏡之間，然後流出光刻機。高純二氧化碳用於保證液體不從側面洩露出去。

高純二氧化碳用於第三代半導體

碳化矽和二氧化矽之間的界面質量會對碳化矽場效應電晶體的性能產生限制。西安交通大學和西安電子科技大學的研究人員稱，這種不足可以通過超臨界二氧化碳處理來解決，超臨界二氧化碳處理可以降低界面態密度。團隊的發言人告訴《化合物半導體》，在傳統的碳化矽場效應電晶體中，界面不能通過高溫退火來優化，因為這會產生碳簇和其他缺陷。用較低溫度的超臨界二氧化碳處理可消除這些缺陷的形成，該處理可保證較高的載流子遷移率，較低的洩漏電流以及能提高柵極氧化物的臨界擊穿電場。