It-tindif bl-imxarrab (Wet Clean) huwa wieħed mill-passi kritiċi fil-proċessi tal-manifattura tas-semikondutturi, immirat li jneħħi diversi kontaminanti mill-wiċċ tal-wejfer biex jiżgura li l-passi sussegwenti tal-proċess jistgħu jitwettqu fuq wiċċ nadif.
Hekk kif id-daqs tal-apparat semikonduttur ikompli jonqos u r-rekwiżiti ta 'preċiżjoni jiżdiedu, it-talbiet tekniċi tal-proċessi tat-tindif tal-wejfers saru dejjem aktar stretti. Anki l-iżgħar partiċelli, materjali organiċi, joni tal-metall, jew residwi ta 'ossidu fuq il-wiċċ tal-wejfer jistgħu jaffettwaw b'mod sinifikanti l-prestazzjoni tal-apparat, u b'hekk jaffettwaw ir-rendiment u l-affidabbiltà tal-apparati semikondutturi.
Prinċipji ewlenin tat-Tindif tal-Wejfer
Il-qalba tat-tindif tal-wejfer tinsab fit-tneħħija effettiva ta 'diversi kontaminanti mill-wiċċ tal-wejfer permezz ta' metodi fiżiċi, kimiċi u oħrajn biex jiġi żgurat li l-wejfer ikollu wiċċ nadif adattat għall-ipproċessar sussegwenti.
Tip ta' Kontaminazzjoni
Influwenzi Ewlenin fuq il-Karatteristiċi tal-Apparat
| artikolu Kontaminazzjoni | Difetti fil-mudell
Difetti fl-impjantazzjoni tal-joni
Difetti tat-tqassim tal-film iżolanti
| |
| Kontaminazzjoni Metallika | Metalli alkali | Instabilità tat-transistor MOS
Tkissir/degradazzjoni tal-film tal-ossidu tal-bieb
|
| Metalli Tqil | Żieda fil-kurrent ta 'tnixxija b'lura tal-junction PN
Difetti fit-tqassim tal-film tal-ossidu tal-bieb
Degradazzjoni tal-ħajja tat-trasportatur minoritarju
Ġenerazzjoni ta 'difett tas-saff ta' eċċitazzjoni tal-ossidu
| |
| Kontaminazzjoni Kimika | Materjal Organiku | Difetti fit-tqassim tal-film tal-ossidu tal-bieb
Varjazzjonijiet tal-film CVD (ħinijiet ta' inkubazzjoni)
Varjazzjonijiet tal-ħxuna tal-film tal-ossidu termali (ossidazzjoni aċċellerata)
Okkorrenza ta' ċpar (wejfer, lenti, mera, maskra, retiku)
|
| Dopanti Inorganiċi (B, P) | Transistor MOS Vth shifts
Substrat Si u varjazzjonijiet ta 'reżistenza għall-folji tal-poli-silikon ta' reżistenza għolja
| |
| Bażijiet Inorganiċi (amini, ammonja) & Aċidi (SOx) | Degradazzjoni tar-riżoluzzjoni ta 'reżisti amplifikati kimikament
Okkorrenza ta 'kontaminazzjoni ta' partikuli u ċpar minħabba l-ġenerazzjoni tal-melħ
| |
| Films tal-Ossidu Nattiv u Kimiku Minħabba l-Umdità, l-Arja | Żieda fir-reżistenza tal-kuntatt
Tkissir/degradazzjoni tal-film tal-ossidu tal-bieb
| |
Speċifikament, l-għanijiet tal-proċess tat-tindif tal-wejfer jinkludu:
Tneħħija tal-Partiċelli: Bl-użu ta 'metodi fiżiċi jew kimiċi biex tneħħi partiċelli żgħar imwaħħla mal-wiċċ tal-wejfer. Partiċelli iżgħar huma aktar diffiċli biex jitneħħew minħabba l-forzi elettrostatiċi qawwija bejniethom u l-wiċċ tal-wejfer, li jeħtieġu trattament speċjali.
Tneħħija ta 'Materjal Organiku: Kontaminanti organiċi bħal residwi ta' grass u fotoreżistenti jistgħu jaderixxu mal-wiċċ tal-wejfer. Dawn il-kontaminanti huma tipikament imneħħija bl-użu ta 'aġenti ossidanti qawwija jew solventi.
Tneħħija tal-jone tal-metall: residwi tal-jone tal-metall fuq il-wiċċ tal-wejfer jistgħu jiddegradaw il-prestazzjoni elettrika u anke jaffettwaw passi sussegwenti tal-ipproċessar. Għalhekk, jintużaw soluzzjonijiet kimiċi speċifiċi biex jitneħħew dawn il-joni.
Tneħħija ta 'Ossidu: Xi proċessi jeħtieġu li l-wiċċ tal-wejfer ikun ħieles minn saffi ta' ossidu, bħal ossidu tas-silikon. F'każijiet bħal dawn, saffi ta 'ossidu naturali jeħtieġ li jitneħħew matul ċerti passi tat-tindif.
L-isfida tat-teknoloġija tat-tindif tal-wejfers tinsab fit-tneħħija effiċjenti tal-kontaminanti mingħajr ma taffettwa ħażin il-wiċċ tal-wejfer, bħall-prevenzjoni ta 'ħruxija tal-wiċċ, korrużjoni, jew ħsara fiżika oħra.
2. Fluss tal-Proċess tat-Tindif tal-Wejfer
Il-proċess tat-tindif tal-wejfer tipikament jinvolvi passi multipli biex jiżgura t-tneħħija sħiħa tal-kontaminanti u jinkiseb wiċċ kompletament nadif.
Figura: Tqabbil Bejn it-Tindif tat-Tip tal-Lott u t-Tindif Wafer Uniku
Proċess tipiku tat-tindif tal-wejfers jinkludi l-passi ewlenin li ġejjin:
1. Pre-Cleaning (Pre-Clean)
L-iskop tat-tindif minn qabel huwa li jitneħħew kontaminanti maħlula u partiċelli kbar mill-wiċċ tal-wejfer, li tipikament jinkiseb permezz tat-tlaħliħ ta 'ilma dejonizzat (DI Water) u tindif ultrasoniku. L-ilma dejonizzat jista 'inizjalment ineħħi l-partiċelli u l-impuritajiet maħlul mill-wiċċ tal-wejfer, filwaqt li t-tindif ultrasoniku juża effetti ta' cavitation biex jikser ir-rabta bejn il-partiċelli u l-wiċċ tal-wejfer, u jagħmilha aktar faċli biex jinqalgħu.
2. Tindif Kimiku
It-tindif kimiku huwa wieħed mill-passi ewlenin fil-proċess tat-tindif tal-wejfer, billi juża soluzzjonijiet kimiċi biex jitneħħew materjali organiċi, joni tal-metall, u ossidi mill-wiċċ tal-wejfer.
Tneħħija ta 'Materjal Organiku: Tipikament, aċetun jew taħlita ta' ammonja/perossidu (SC-1) tintuża biex tinħall u jossidizza kontaminanti organiċi. Il-proporzjon tipiku għal soluzzjoni SC-1 huwa NH₄OH
₂O₂
₂O = 1:1:5, b'temperatura tax-xogħol ta 'madwar 20°C.
Tneħħija tal-Ion tal-metall: Aċidu nitriku jew taħlitiet ta 'aċidu idrokloriku/perossidu (SC-2) huma użati biex ineħħu joni tal-metall mill-wiċċ tal-wejfer. Il-proporzjon tipiku għal soluzzjoni SC-2 huwa HCl
₂O₂
₂O = 1:1:6, bit-temperatura miżmuma f'madwar 80°C.
Tneħħija ta 'Ossidu: F'xi proċessi, it-tneħħija tas-saff ta' ossidu nattiv mill-wiċċ tal-wejfer hija meħtieġa, li għaliha tintuża soluzzjoni ta 'aċidu idrofluworiku (HF). Il-proporzjon tipiku għal soluzzjoni HF huwa HF
₂O = 1:50, u jista 'jintuża f'temperatura tal-kamra.
3. Nadif Finali
Wara t-tindif kimiku, il-wejfers normalment jgħaddu minn pass tat-tindif finali biex jiġi żgurat li l-ebda residwu kimiku ma jibqa 'fuq il-wiċċ. It-tindif finali juża prinċipalment ilma dejonizzat għal tlaħliħ bir-reqqa. Barra minn hekk, it-tindif tal-ilma tal-ożonu (O₃/H₂O) jintuża biex ikompli jitneħħa kwalunkwe kontaminanti li jifdal mill-wiċċ tal-wejfer.
4. Tnixxif
Il-wejfers imnaddfa għandhom jitnixxfu malajr biex jipprevjenu l-marki tal-ilma jew it-twaħħil mill-ġdid tal-kontaminanti. Metodi ta 'tnixxif komuni jinkludu tnixxif spin u tindif tan-nitroġenu. Ta 'l-ewwel tneħħi l-umdità mill-wiċċ tal-wejfer billi ddawwar b'veloċitajiet għoljin, filwaqt li tal-aħħar jiżgura tnixxif sħiħ billi jonfoħ gass niexef tan-nitroġenu madwar il-wiċċ tal-wejfer.
Kontaminant
Isem tal-Proċedura tat-Tindif
Deskrizzjoni tat-Taħlita Kimika
Kimiċi
| Partiċelli | Piranħa (SPM) | Aċidu sulfuriku/perossidu tal-idroġenu/ilma DI | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Idrossidu ta 'l-ammonju/perossidu ta' l-idroġenu/ilma DI | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| Metalli (mhux ram) | SC-2 (HPM) | Aċidu idrokloriku/perossidu tal-idroġenu/ilma DI | HCl/H2O2/H2O1:1:6; 85°C |
| Piranħa (SPM) | Aċidu sulfuriku/perossidu tal-idroġenu/ilma DI | H2SO4/H2O2/H2O3-4:1; 90°C | |
| DHF | Iddilwa aċidu idrofluworiku/ilma DI (mhux se tneħħi r-ram) | HF/H2O1:50 | |
| Organiċi | Piranħa (SPM) | Aċidu sulfuriku/perossidu tal-idroġenu/ilma DI | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Idrossidu ta 'l-ammonju/perossidu ta' l-idroġenu/ilma DI | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| DIO3 | Ożonu f'ilma dejonizzat | O3/H2O Taħlitiet Ottimizzati | |
| Ossidu Nattiv | DHF | Iddilwa aċidu idrofluworiku/ilma DI | HF/H2O 1:100 |
| BHF | Aċidu idrofluworiku buffered | NH4F/HF/H2O |
3. Metodi Komuni ta 'Tindif tal-Wejfer
1. Metodu ta 'Tindif RCA
Il-metodu tat-tindif RCA huwa wieħed mill-aktar tekniki klassiċi tat-tindif tal-wejfers fl-industrija tas-semikondutturi, żviluppat minn RCA Corporation aktar minn 40 sena ilu. Dan il-metodu jintuża primarjament biex jitneħħew kontaminanti organiċi u impuritajiet tal-jone tal-metall u jista 'jitlesta f'żewġ passi: SC-1 (Standard Clean 1) u SC-2 (Standard Clean 2).
Tindif SC-1: Dan il-pass jintuża prinċipalment biex jitneħħew kontaminanti organiċi u partiċelli. Is-soluzzjoni hija taħlita ta 'ammonja, perossidu ta' l-idroġenu u ilma, li tifforma saff irqiq ta 'ossidu tas-silikon fuq il-wiċċ tal-wejfer.
Tindif SC-2: Dan il-pass jintuża primarjament biex jitneħħew kontaminanti tal-jone tal-metall, bl-użu ta 'taħlita ta' aċidu idrokloriku, perossidu tal-idroġenu u ilma. Jħalli saff irqiq ta 'passivazzjoni fuq il-wiċċ tal-wejfer biex jipprevjeni r-rikontaminazzjoni.
2. Metodu tat-Tindif Piranha (Piranha Etch Clean)
Il-metodu tat-tindif Piranha huwa teknika effettiva ħafna għat-tneħħija ta 'materjali organiċi, bl-użu ta' taħlita ta 'aċidu sulfuriku u perossidu tal-idroġenu, tipikament fi proporzjon ta' 3:1 jew 4:1. Minħabba l-proprjetajiet ossidattivi estremament qawwija ta 'din is-soluzzjoni, tista' tneħħi ammont kbir ta 'materja organika u kontaminanti stubborn. Dan il-metodu jeħtieġ kontroll strett tal-kundizzjonijiet, partikolarment f'termini ta 'temperatura u konċentrazzjoni, biex tevita li ssir ħsara lill-wejfer.
It-tindif ultrasoniku juża l-effett ta 'cavitation iġġenerat minn mewġ tal-ħoss ta' frekwenza għolja f'likwidu biex ineħħi l-kontaminanti mill-wiċċ tal-wejfer. Meta mqabbel mat-tindif ultrasoniku tradizzjonali, it-tindif megasoniku jopera bi frekwenza ogħla, li jippermetti t-tneħħija aktar effiċjenti ta 'partiċelli ta' daqs sub-micron mingħajr ma tikkawża ħsara lill-wiċċ tal-wejfer.
4. Tindif tal-Ożonu
It-teknoloġija tat-tindif tal-ożonu tutilizza l-proprjetajiet ossidanti qawwija tal-ożonu biex tiddekomponi u tneħħi kontaminanti organiċi mill-wiċċ tal-wejfer, u fl-aħħar mill-aħħar tikkonvertihom f'dijossidu tal-karbonju u ilma li ma jagħmlux ħsara. Dan il-metodu ma jeħtieġx l-użu ta 'reaġenti kimiċi għaljin u jikkawża inqas tniġġis ambjentali, li jagħmilha teknoloġija emerġenti fil-qasam tat-tindif tal-wejfer.
4. Tagħmir tal-Proċess tat-Tindif tal-Wejfer
Biex tiġi żgurata l-effiċjenza u s-sigurtà tal-proċessi tat-tindif tal-wejfer, tintuża varjetà ta 'tagħmir tat-tindif avvanzat fil-manifattura tas-semikondutturi. It-tipi ewlenin jinkludu:
1. Tagħmir tat-Tindif imxarrab
It-tagħmir tat-tindif bl-imxarrab jinkludi diversi tankijiet ta 'immersjoni, tankijiet tat-tindif ultrasoniku, u spin dryers. Dawn l-apparati jgħaqqdu forzi mekkaniċi u reaġenti kimiċi biex ineħħu l-kontaminanti mill-wiċċ tal-wejfer. It-tankijiet tal-immersjoni huma tipikament mgħammra b'sistemi ta 'kontroll tat-temperatura biex jiżguraw l-istabbiltà u l-effettività tas-soluzzjonijiet kimiċi.
2. Tagħmir ta 'Dry Cleaning
It-tagħmir tat-tindif niexef jinkludi prinċipalment cleaners tal-plażma, li jużaw partiċelli ta 'enerġija għolja fil-plażma biex jirreaġixxu ma' u jneħħu r-residwi mill-wiċċ tal-wejfer. It-tindif tal-plażma huwa adattat b'mod speċjali għal proċessi li jeħtieġu ż-żamma tal-integrità tal-wiċċ mingħajr ma jiddaħħlu residwu kimiku.
3. Sistemi Awtomatizzati tat-Tindif
Bl-espansjoni kontinwa tal-produzzjoni tas-semikondutturi, is-sistemi tat-tindif awtomatizzati saru l-għażla preferuta għat-tindif tal-wejfers fuq skala kbira. Dawn is-sistemi ħafna drabi jinkludu mekkaniżmi ta 'trasferiment awtomatizzati, sistemi ta' tindif b'ħafna tankijiet, u sistemi ta 'kontroll ta' preċiżjoni biex jiżguraw riżultati ta 'tindif konsistenti għal kull wejfer.
5. Xejriet futuri
Hekk kif l-apparati semikondutturi jkomplu jiċkienu, it-teknoloġija tat-tindif tal-wejfers qed tevolvi lejn soluzzjonijiet aktar effiċjenti u favur l-ambjent. It-teknoloġiji tat-tindif futuri se jiffokaw fuq:
Tneħħija ta 'partiċelli sub-nanometru: It-teknoloġiji eżistenti tat-tindif jistgħu jimmaniġġjaw partiċelli fuq skala nanometru, iżda bit-tnaqqis ulterjuri fid-daqs tal-apparat, it-tneħħija ta' partiċelli sub-nanometru se ssir sfida ġdida.
Tindif ekoloġiku u ekoloġiku: It-tnaqqis tal-użu ta 'kimiċi li jagħmlu ħsara lill-ambjent u l-iżvilupp ta' metodi ta 'tindif aktar ekoloġiċi, bħal tindif tal-ożonu u tindif megasoniku, se jsiru dejjem aktar importanti.
Livelli Ogħla ta 'Awtomazzjoni u Intelliġenza: Sistemi intelliġenti se jippermettu monitoraġġ u aġġustament f'ħin reali ta' diversi parametri matul il-proċess tat-tindif, u jtejbu aktar l-effettività tat-tindif u l-effiċjenza tal-produzzjoni.
It-teknoloġija tat-tindif tal-wejfer, bħala pass kritiku fil-manifattura tas-semikondutturi, għandha rwol vitali fl-iżgurar ta 'uċuħ nodfa tal-wejfer għal proċessi sussegwenti. Il-kombinazzjoni ta 'diversi metodi ta' tindif effettivament tneħħi l-kontaminanti, u tipprovdi wiċċ ta 'sottostrat nadif għall-passi li jmiss. Hekk kif t-teknoloġija tavvanza, il-proċessi tat-tindif se jkomplu jiġu ottimizzati biex jissodisfaw it-talbiet għal preċiżjoni ogħla u rati ta 'difetti aktar baxxi fil-manifattura tas-semikondutturi.
Ħin tal-post: Ottubru-08-2024