随着半导体制造行业的飞速开展，我们在享用高科技带来的重生活体验的同时，也给环境带来了一定的影响。半导体芯片制造进程中要耗费少量的化学药液如硫酸、氢氟酸、盐酸等，还有少量的水资源，假如处置不好就会净化外地环境。一个中等体量的芯片制造厂每天就要耗费近5000吨的水，发生同量的废水。因而，降低化学药品的耗费，节水和平安处置废水成为半导体绿色制造的关键环节，为此很多半导体芯片制造厂和工艺设备厂商都在孜孜不时努力，位于太湖之畔的无锡华瑛微电子就是其中的一家佼佼者。最近，应用SEMICON CHINA 2018 的空间，记者采访了华瑛开创人兼CEO温子瑛女士。
01
反复次数最多的&ldquo硅片湿处置&rdquo工艺
采访开端，温子瑛女士向我们引见了什么是&ldquo晶圆外表预备&rdquo？
&ldquo晶圆外表预备&rdquo，是指在氧化、光刻、刻蚀、注入、分散和抛光等次要工序前后，采用物理或化学的办法对晶圆外表停止清洗、腐蚀或改动晶圆外表性质（钝化）的进程。目的是失掉契合下一道工序要求的硅片外表。&ldquo硅片湿处置&rdquo工艺通常是指采用液态或蒸汽态化学流体来完成&ldquo晶圆外表预备&rdquo的办法。
在芯片制造进程中&ldquo硅片湿处置&rdquo工艺是反复次数最多的工艺。例如，消费一块存储芯片普通需求经过200以上道工序，而消费一块CPU则需求经过近600道工序。其中的20%-30%工序属&ldquo硅片湿处置工艺&ldquo。
为什么要重复地清洗硅片？由于在芯片消费进程中，即便是微量的净化也会招致器件生效。清洗的目的是去除晶圆外表的净化物质，包括无机物和无机物。
温子瑛女士通知我们，由于集成电路外部各元件及连线相当微细，在纳米级，因而在制造进程中，即便是十分微量的颗粒、金属或化学残留的净化，都有能够形成芯片内电路功用的损坏，构成短路或断路，招致芯片的生效。在古代VLSI工厂中，75％的产品率下降都来源于硅芯片上的各种净化。
图一、集成电路消费工艺流程图
02
半导体晶圆清洗工艺的技术演进
半导体工艺次要是在20世纪50年代创造的四项根底工艺 （离子注入、 分散、内涵生长及光刻）为根底逐步开展起来的。在制造进程中除了要扫除外界的净化源外, 在制造工序如低温分散、离子注入前均需求停止清洗。清洗必需不能毁坏晶圆外表特性及电特性, 还要无效地运用化学溶液或气体肃清残留在晶圆上之微尘、金属离子及无机物之杂质。
传统的清洗办法次要有两大类：湿法清洗和干法清洗。
湿法清洗：
湿法清洗采用液体化学溶剂和去离子水。大多通常采用的湿法清洗是RCA（1965年由美国无线电公司研发）清洗法，RCA清洗法是经过多年的开展经不时改良才构成的。它关于线宽为0.25和0.3&mum工艺尚能满足要求, 但对线宽为0.09~0.13&mum工艺就不行了。另外由于RCA清洗法少量运用高纯度化学试剂(如NH4OH,HCl,H2O2 ,H2O等), 将会添加工艺本钱, 同时发生少量的消费废液和废气，容易对环境发生净化。
干法清洗：
干法清洗次要是应用等离子体技术和气态化学药品，经过化学和物理作用去除圆片外表的净化物。干法清洗的优点在于无废液，可有选择性的停止部分处置，但缺陷是不能将一切金属净化物去处。传统做法普通是湿法和干法清洗一同运用。
单圆片清洗技术
随着300mm圆片和90nm工艺的到来, 传统的批处置清洗技术（lot清洗）已难以顺应更小刻线对工艺进程的新要求，需求引入新型的清洗工艺。驱使清洗技术向单圆片式开展的次要要素有：
降低大直径圆片批处置中低成品率发生严重损失的风险；
扫除批处置工艺中圆片之间的穿插净化；
进步圆片的反面、斜面和边缘清洗的质量；
增加薄膜资料的损失；
化学机械抛光(CMP)后的刷洗技术；
适用于多种类、小批量的产品。
单圆片清洗技术能满足上述要求，失掉了半导体业界的认同。目前众多的300mm晶圆芯片消费工厂的重要清洗步骤都逐渐倾向于引进单片晶圆湿法清洗技术。
03
单圆片清洗：一块&ldquo不大也不算小的蛋糕&rdquo
#p#分页标题#e#依据BBC Research报告，2010年的集成电路制造&ldquo晶圆外表预备&rdquo市场规模为$34亿美元，包括设备、耗材及效劳。依据Grand View Research预测，从2016年至2024年，该市场规模的增长率将维持在15％以上。
目前单片晶圆处置技术次要有以日本Dainippon Screen（DNS）为代表的喷淋旋转式清洗技术和以美国Lam Research的SEZ为代表的硅片高速旋转式清洗技术。两个技术都是基于将化学处置液喷淋到正在旋转中的晶圆上。喷淋技术重点应用射流发生的动力，而旋转技术次要应用旋转晶圆发生的向心力。国际晶圆湿处置设备领头公司有国企的七星华创和民营的盛美。均属喷淋式技术。
喷淋式技术
单片晶圆喷淋式技术属最早使用的单片晶圆湿处置技术，其任务原理是应用由化学药液或超纯水构成的射流体所发生的动力和化学力，作用在晶圆外表，到达清洗或腐蚀的目的。
单片晶圆高速旋转技术
单片晶圆高速旋转技术是经过高速旋转晶圆所发生的向心力，带动处置介质（可以是液态的或气态的）在硅片外表高速运动来完成对晶圆外表无机净化物、颗粒和离子净化的去除作用。
&ldquo进入32纳米级节点以下集成电路制造技术，&lsquo晶圆外表预备&rsquo将要面临的应战不只仅是20纳米以下超巨大颗粒的无效去除及每平方厘米小于109个金属原子的清洗效果，同时还要面对新器件构造、新工艺要求、新资料引进和更大尺寸晶圆（300和450毫米）所带来的新成绩，及在晶圆外表预备进程中对晶圆外表无损伤、无丧失、无变性的超高要求，传统的晶圆外表处置技术和工艺设备正在面临多个难以克制的应战。&ldquo 温子瑛女士说。
04
世界首创的&ldquo静态薄膜处置技术&rdquo
面对众多家半导体清洗设备的公司，如何在市场上取胜？温子瑛女士通知我们，华瑛靠的是技术和创新这把&ldquo双刃剑&rdquo。
华瑛的&ldquo静态薄层晶圆外表处置技术&rdquo属世界首创，与目前市场上普遍运用的浸没、喷淋和旋转技术技术相比，静态薄层技术和设备具有以下优点：
更强的处置进程控制才能。如：可采用不同的化学配方同时处置晶圆的正面和反面；
更灵敏的处置条件选择。如可运用无机或无机化学液或气液混合流体；
明显的低耗费、低排放、低运转和低维护本钱；
共同的封锁微处置腔设计，为晶圆外表预备提供多个其它技术设备无法或难以完成的功用。如：运用易挥发流体；应用真空和高压条件。
采用&ldquo静态薄层技术&rdquo的设备更容易与消费线其它工艺设备集成，从而进步清洗质量，还可以增加超净间的运用面积，简化消费流程、降低工厂建立、运转和维护本钱。温总向我们展现了&ldquo国际半导体开展道路图（ITRS 2013年）&rdquo列出的&ldquo晶圆外表预备&rdquo工艺面临的多方面应战，华瑛的&ldquo静态薄层技术&rdquo将为这些应战提供无效的处理途径，并从多个方面降低集成电路制形成本，进步芯片制造消费的灵敏性。
图二、华瑛的&ldquo静态薄层晶圆外表处置&rdquo表示图
05
&ldquo看家秘笈&rdquo：密封微处置腔技术
温总骄傲地向我们展现了华瑛独有的&ldquo看家秘笈&rdquo： 密封微处置腔技术。该技术相比其他厂家技术具有如下优点：
简直不受限制的选择各种化学处置液配方，使用普遍；
最大限制地减小超纯化学药水和超纯水的耗费。节省化学液耗材50%以上，超纯水耗费90%以上，在降低消费本钱的同时增加排放。进步芯片制造业的环境、平安、安康生态指数；
使可以采用在线发生化学处置液（point-of-use chemicals），取得更纯洁的化学处置液，进步清洗工艺质量，降低消费本钱；
易于施行在线化学处置液回收及处置，尽能够增加消费排放，降低废液的处置本钱；
完成（Enable）湿处置工艺的在线监测，降低工艺失误率，确保工艺质量；
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易于与消费线其它设备联机，增加晶圆的搬运间隔及超净间的运用面积。降低晶圆的净化风险、简化消费线的晶圆搬运零碎，进步消费管理效率。
华瑛的&ldquo静态薄层&rdquo设备还可以协助新旧IC消费厂节省投资资金，进步消费效率，同时还能大幅度增加资源耗费和消费废物排放，促进环保，完满地吻合了中国半导体消费产业和设备制造业可继续安康开展的需求。
图三、华瑛消费的&ldquo静态薄层技术&rdquo晶圆外表湿处置设备
06
华瑛：太湖之畔的半导体设备新兵
温总通知我们，公司自开端运营以来，已完成了02专项（国度十一五极大规模集成电路制造配备及成套工艺国度科技严重专项）&ldquo32nm以下设备关键技术研讨&rdquo的子课题项目， 现正在完成国度十二五02专项项目&ldquo45nm技术代化学净化检测办法和设备的研发及产业化&rdquo。
在国度02专项的支持下，公司现已完成A系列产品和B系列产品的设计、制造。目前已有一台晶圆外表湿处置设备在南京某个FAB实验室运用近1年半，停机工夫小于1天。另一台异样设备方案近期也将进入上海某公司试用。
华瑛公司拥有近200平方米、具有国际先进技术程度的超污染学实验室，配有世界一流的检测设备及实验室管理、质量保证和质量控制零碎，支持新设备、新工艺和新配方的研发。公司下一步将会整合行业及国度、中央资源，放慢静态薄层技术及设备在各个范畴的使用步伐。力争在1年内产品进入国际集成电路制造市场，3年内产品进入国际市场。
公司成立以来已请求国际、国外创造专利70项以上、使用新型专利3项和外观设计专利5项，拥有软件著作权4项。正在请求专利5项。
温子瑛女士通知记者：&ldquo华瑛还是半导体设备制造业的一员新兵，我们还处在创业中，公司也有待于开展中。但从华瑛树立的那一天起，就把环境维护成绩看作大成绩，不是小成绩。 华瑛坚持从人类、社会、国度及顾客的久远利益动身的理念，坚持把满足客户需求、降低客户消费本钱、节省资源和维护环境贯串在整个产品的功用设计及产品研发中。华瑛是这么说的，也是这么做的。&rdquo
我们衷心等待，华瑛微电子这颗太湖湖畔的明珠在中国半导体绿色制造的路途上可以越走越远，坚持原创，据守绿色制造的初心，贯串研发和消费一直，为半导体芯片制造提供运转牢靠可反复、功用可灵敏变通、低运用本钱、且节能环保具有世界先进程度的晶圆外表湿处置设备。为提升中国半导体制造程度、促进半导体制造的绿色化和可继续性开展做奉献，造福子孙、造福千秋万代。
如温总说：是大事，非大事！
在美国航天城的温子瑛（1991年，美国休斯顿）
温子瑛简历
一位&ldquo视事业为终身喜好&rdquo的女人，出生于广东一个化学世家，父亲为暨南大学化学系教授，子瑛毕业于中国地质大学化学系，承父业巾帼不让须眉。当&ldquo海归&rdquo一词称为盛行词当前，子瑛成为了其中一员。当然她是有备而来，分开了任务多年待遇优厚的Intel实验室，带着她和团队八年公费研发的效果，有备而来。
子瑛在美国生活了20多年，拿到了绿卡和身份，可总觉得生活缺陷儿什么，房子？No，金钱？No，家庭？子瑛在美国有一个让四周冤家羡慕的家庭：丈夫矮小帅，女儿佼靓丽。她应用本人在Intel实验室任务的时机，察看到晶圆清洗，流失少量的水，疼爱犹如本人的孩子。创造一种单圆片清洗机，既浪费水资源，又能进步清洗效率。这就成了子瑛的创造梦想。为此，她辞掉了在INTEL的高薪任务，和几个情投意合的人开端了她的创业之旅。最终，子瑛的&ldquo8-12英寸硅片单片清洗设备&rdquo项目落户无锡集成电路产业园，&ldquo华瑛微电子技术无限公司&rdquo落户太湖湖畔。子瑛也随之把自家的家搬到了那里。
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