It-tindif bl-imxarrab (Wet Clean) huwa wieħed mill-passi kritiċi fil-proċessi tal-manifattura tas-semikondutturi, bil-għan li jitneħħew diversi kontaminanti mill-wiċċ tal-wejfer biex jiġi żgurat li l-passi sussegwenti tal-proċess ikunu jistgħu jitwettqu fuq wiċċ nadif.
Hekk kif id-daqs tal-apparati semikondutturi jkompli jiċkien u r-rekwiżiti ta' preċiżjoni jiżdiedu, id-domandi tekniċi tal-proċessi tat-tindif tal-wejfers saru dejjem aktar stretti. Anke l-iżgħar partiċelli, materjali organiċi, joni tal-metall, jew residwi ta' ossidu fuq il-wiċċ tal-wejfer jistgħu jkollhom impatt sinifikanti fuq il-prestazzjoni tal-apparat, u b'hekk jaffettwaw ir-rendiment u l-affidabbiltà tal-apparati semikondutturi.
Prinċipji Ewlenin tat-Tindif tal-Wafers
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 Prinċipali fuq il-Karatteristiċi tal-Apparat
| Kontaminazzjoni tal-Artikoli | Difetti fil-mudell
Difetti fl-impjantazzjoni tal-joni
Difetti fit-tkissir tal-film iżolanti
| |
| Kontaminazzjoni Metallika | Metalli Alkali | Instabbiltà tat-transistor MOS
Tkissir/degradazzjoni tal-film tal-ossidu tal-bieb
|
| Metalli Tqal | Żieda fil-kurrent tat-tnixxija inversa tal-junction PN
Difetti fit-tkissir tal-film tal-ossidu tal-bieb
Degradazzjoni tal-ħajja tat-trasportatur minoritarju
Ġenerazzjoni ta' difetti fis-saff ta' eċċitazzjoni tal-ossidu
| |
| Kontaminazzjoni Kimika | Materjal Organiku | Difetti fit-tkissir tal-film tal-ossidu tal-bieb
Varjazzjonijiet tal-film CVD (ħinijiet ta' inkubazzjoni)
Varjazzjonijiet fil-ħxuna tal-film tal-ossidu termali (ossidazzjoni aċċellerata)
Okkorrenza ta' ċpar (wejfer, lenti, mera, maskra, reticle)
|
| Dopanti Inorganiċi (B, P) | It-transistor MOS Vth jiċċaqlaq
Varjazzjonijiet fir-reżistenza tas-sottostrat tas-Si u tal-folja tal-poli-silikon b'reżistenza għolja
| |
| Bażijiet Inorganiċi (amini, ammonja) u Aċidi (SOx) | Degradazzjoni tar-riżoluzzjoni ta' reżistenti amplifikati kimikament
Okkorrenza ta' kontaminazzjoni tal-partiċelli u ċpar minħabba l-ġenerazzjoni tal-melħ
| |
| Films ta' Ossidu Nattiv u Kimiku Minħabba l-Umdità, l-Arja | Reżistenza akbar għall-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 jitneħħew 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 grass u residwi ta' fotoreżist jistgħu jaderixxu mal-wiċċ tal-wejfer. Dawn il-kontaminanti tipikament jitneħħew bl-użu ta' aġenti ossidanti qawwija jew solventi.
Tneħħija tal-Joni tal-Metall: Ir-residwi tal-joni tal-metall fuq il-wiċċ tal-wejfer jistgħu jiddegradaw il-prestazzjoni elettrika u saħansitra jaffettwaw il-passi sussegwenti tal-ipproċessar. Għalhekk, jintużaw soluzzjonijiet kimiċi speċifiċi biex jitneħħew dawn il-joni.
Tneħħija tal-Ossidu: Xi proċessi jeħtieġu li l-wiċċ tal-wejfer ikun ħieles minn saffi ta' ossidu, bħall-ossidu tas-silikon. F'każijiet bħal dawn, is-saffi naturali tal-ossidu jeħtieġ li jitneħħew matul ċerti passi tat-tindif.
L-isfida tat-teknoloġija tat-tindif tal-wejfer tinsab fit-tneħħija effiċjenti tal-kontaminanti mingħajr ma taffettwa ħażin il-wiċċ tal-wejfer, bħall-prevenzjoni tat-tħarbit tal-wiċċ, il-korrużjoni, jew ħsara fiżika oħra.
2. Il-Fluss tal-Proċess tat-Tindif tal-Wafer
Il-proċess tat-tindif tal-wejfer tipikament jinvolvi diversi passi biex jiżgura t-tneħħija kompleta tal-kontaminanti u jikseb wiċċ kompletament nadif.
Figura: Paragun bejn it-Tindif tat-Tip Batch u t-Tindif b'Wafer Uniku
Proċess tipiku ta' tindif ta' wejfer jinkludi l-passi ewlenin li ġejjin:
1. Tindif minn Qabel (Pre-Clean)
L-iskop tat-tindif minn qabel huwa li jitneħħew kontaminanti maħlula u partiċelli kbar mill-wiċċ tal-wejfer, li tipikament jinkiseb permezz ta' tlaħliħ b'ilma dejonizzat (Ilma DI) u tindif ultrasoniku. L-ilma dejonizzat jista' inizjalment ineħħi l-partiċelli u l-impuritajiet maħlula mill-wiċċ tal-wejfer, filwaqt li t-tindif ultrasoniku juża effetti ta' kavitazzjoni biex ikisser ir-rabta bejn il-partiċelli u l-wiċċ tal-wejfer, u b'hekk ikunu aktar faċli biex jinqalgħu.
2. Tindif Kimiku
It-tindif kimiku huwa wieħed mill-passi ewlenin fil-proċess tat-tindif tal-wejfer, bl-użu ta' soluzzjonijiet kimiċi biex jitneħħew materjali organiċi, joni tal-metall, u ossidi mill-wiċċ tal-wejfer.
Tneħħija ta' Materjal Organiku: Tipikament, l-aċetun jew taħlita ta' ammonja/perossidu (SC-1) tintuża biex tħoll u tossida l-kontaminanti organiċi. Il-proporzjon tipiku għas-soluzzjoni SC-1 huwa NH₄OH
₂O₂
₂O = 1:1:5, b'temperatura ta' tħaddim ta' madwar 20°C.
Tneħħija tal-Joni tal-Metall: Taħlitiet ta' aċidu nitriku jew aċidu idrokloriku/perossidu (SC-2) jintużaw biex jitneħħew il-joni tal-metall mill-wiċċ tal-wejfer. Il-proporzjon tipiku għas-soluzzjoni SC-2 huwa HCl
₂O₂
₂O = 1:1:6, bit-temperatura miżmuma f'madwar 80°C.
Tneħħija tal-Ossidu: F'xi proċessi, it-tneħħija tas-saff tal-ossidu nattiv mill-wiċċ tal-wejfer hija meħtieġa, li għaliha tintuża soluzzjoni ta' aċidu idrofluworiku (HF). Il-proporzjon tipiku għas-soluzzjoni HF huwa HF
₂O = 1:50, u jista' jintuża f'temperatura tal-kamra.
3. Tindif Finali
Wara t-tindif kimiku, il-wejfers ġeneralment jgħaddu minn stadju finali ta' tindif biex jiġi żgurat li ma jibqgħux residwi kimiċi fuq il-wiċċ. It-tindif finali juża prinċipalment ilma dejonizzat għal tlaħliħ bir-reqqa. Barra minn hekk, it-tindif bl-ilma bl-ożonu (O₃/H₂O) jintuża biex ikompli jitneħħa kwalunkwe kontaminant li jifdal mill-wiċċ tal-wejfer.
4. Tnixxif
Il-wejfers imnaddfa jridu jitnixxfu malajr biex jiġu evitati marki tal-ilma jew twaħħil mill-ġdid ta' kontaminanti. Metodi komuni ta' tnixxif jinkludu tnixxif permezz ta' spin drying u tindif bin-nitroġenu. Tal-ewwel ineħħi l-umdità mill-wiċċ tal-wejfer billi jdur b'veloċitajiet għoljin, filwaqt li tal-aħħar jiżgura tnixxif sħiħ billi jonfoħ gass nitroġenu niexef fuq il-wiċċ tal-wejfer.
Kontaminant
Isem tal-Proċedura tat-Tindif
Deskrizzjoni tat-Taħlita Kimika
Kimiċi
| Partiċelli | Piranha (SPM) | Aċidu sulfuriku/perossidu tal-idroġenu/ilma DI | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°Ċ |
| SC-1 (APM) | Idrossidu tal-ammonju/perossidu tal-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°Ċ |
| Piranha (SPM) | Aċidu sulfuriku/perossidu tal-idroġenu/ilma DI | H2SO4/H2O2/H2O3-4:1; 90°Ċ | |
| DHF | Aċidu idrofluworiku dilwit/ilma DI (mhux se jneħħi r-ram) | HF/H2O1:50 | |
| Organiċi | Piranha (SPM) | Aċidu sulfuriku/perossidu tal-idroġenu/ilma DI | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°Ċ |
| SC-1 (APM) | Idrossidu tal-ammonju/perossidu tal-idroġenu/ilma DI | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| DIO3 | Ożonu f'ilma dejonizzat | Taħlitiet Ottimizzati għal O3/H2O | |
| Ossidu Nattiv | DHF | Aċidu idrofluworiku dilwit/ilma DI | HF/H2O 1:100 |
| BHF | Aċidu idrofluworiku bufferizzat | NH4F/HF/H2O |
3. Metodi Komuni ta' Tindif tal-Wefers
1. Metodu ta' Tindif RCA
Il-metodu tat-tindif tal-RCA huwa wieħed mill-aktar tekniki klassiċi tat-tindif tal-wejfers fl-industrija tas-semikondutturi, żviluppat mill-RCA Corporation aktar minn 40 sena ilu. Dan il-metodu jintuża primarjament biex jitneħħew kontaminanti organiċi u impuritajiet tal-joni tal-metall u jista' jitlesta f'żewġ stadji: SC-1 (Standard Clean 1) u SC-2 (Standard Clean 2).
Tindif SC-1: Dan il-pass jintuża prinċipalment biex jitneħħew kontaminanti u partiċelli organiċi. Is-soluzzjoni hija taħlita ta' ammonja, perossidu tal-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-joni tal-metall, bl-użu ta' taħlita ta' aċidu idrokloriku, perossidu tal-idroġenu, u ilma. Dan iħalli saff irqiq ta' passivazzjoni fuq il-wiċċ tal-wejfer biex jipprevjeni l-kontaminazzjoni mill-ġdid.
2. Metodu ta' Tindif tal-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 jiġi evitat li ssir ħsara lill-wejfer.
It-tindif ultrasoniku juża l-effett tal-kavitazzjoni ġġenerat 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, u jippermetti tneħħija aktar effiċjenti ta' partiċelli ta' daqs sub-mikron mingħajr ma jikkawża ħsara lill-wiċċ tal-wejfer.
4. Tindif bl-Ożonu
It-teknoloġija tat-tindif bl-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, u dan jagħmilha teknoloġija emerġenti fil-qasam tat-tindif tal-wejfers.
4. Tagħmir tal-Proċess tat-Tindif tal-Wefers
Biex tiġi żgurata l-effiċjenza u s-sikurezza tal-proċessi tat-tindif tal-wejfers, tintuża varjetà ta' tagħmir avvanzat għat-tindif fil-manifattura tas-semikondutturi. It-tipi ewlenin jinkludu:
1. Tagħmir għat-Tindif bl-Imxarrab
It-tagħmir tat-tindif bl-imxarrab jinkludi diversi tankijiet ta' immersjoni, tankijiet tat-tindif ultrasoniku, u spin dryers. Dawn l-apparati jikkombinaw forzi mekkaniċi u reaġenti kimiċi biex ineħħu l-kontaminanti mill-wiċċ tal-wejfer. It-tankijiet ta' immersjoni huma tipikament mgħammra b'sistemi ta' kontroll tat-temperatura biex jiżguraw l-istabbiltà u l-effettività tas-soluzzjonijiet kimiċi.
2. Tagħmir għat-Tindif Niexef
It-tagħmir tat-tindif niexef jinkludi prinċipalment apparati tat-tindif bil-plażma, li jużaw partiċelli ta' enerġija għolja fil-plażma biex jirreaġixxu mal-wiċċ tal-wejfer u jneħħu r-residwi minnu. It-tindif bil-plażma huwa adattat b'mod speċjali għal proċessi li jeħtieġu li tinżamm l-integrità tal-wiċċ mingħajr ma jiġu introdotti residwi kimiċi.
3. Sistemi ta' Tindif Awtomatizzati
Bl-espansjoni kontinwa tal-produzzjoni tas-semikondutturi, is-sistemi awtomatizzati tat-tindif saru l-għażla preferuta għat-tindif tal-wejfers fuq skala kbira. Dawn is-sistemi spiss 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 tat-tindif eżistenti jistgħu jimmaniġġjaw partiċelli fuq skala nanometrika, iżda bit-tnaqqis ulterjuri fid-daqs tal-apparat, it-tneħħija ta' partiċelli sub-nanometru se ssir sfida ġdida.
Tindif Ekoloġiku u li Ma Jagħmilx ħsara lill-Ambjent: It-tnaqqis tal-użu ta' kimiċi li jagħmlu ħsara lill-ambjent u l-iżvilupp ta' metodi ta' tindif aktar ekoloġiċi, bħat-tindif bl-ożonu u t-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 b'hekk itejbu aktar l-effettività tat-tindif u l-effiċjenza tal-produzzjoni.
It-teknoloġija tat-tindif tal-wejfers, bħala pass kritiku fil-manifattura tas-semikondutturi, għandha rwol vitali biex tiżgura uċuħ nodfa tal-wejfers għal proċessi sussegwenti. Il-kombinazzjoni ta' diversi metodi ta' tindif tneħħi b'mod effettiv il-kontaminanti, u tipprovdi wiċċ tas-sottostrat nadif għall-passi li jmiss. Hekk kif it-teknoloġija tavvanza, il-proċessi tat-tindif se jkomplu jiġu ottimizzati biex jissodisfaw id-domandi għal preċiżjoni ogħla u rati ta' difetti aktar baxxi fil-manifattura tas-semikondutturi.
Ħin tal-posta: 08 ta' Ottubru 2024