Wejfers tas-Silikon vs. Wejfers tal-Ħġieġ: X'qed Innaddfu Fil-fatt? Mill-Essenza tal-Materjal għal Soluzzjonijiet ta' Tindif Ibbażati fuq il-Proċess

Għalkemm kemm il-wejfers tas-silikon kif ukoll tal-ħġieġ jaqsmu l-għan komuni li jiġu "mnaddfa," l-isfidi u l-modi ta' ħsara li jiffaċċjaw waqt it-tindif huma differenti ħafna. Din id-diskrepanza tirriżulta mill-proprjetajiet inerenti tal-materjal u r-rekwiżiti tal-ispeċifikazzjoni tas-silikon u l-ħġieġ, kif ukoll mill-"filosofija" distinta tat-tindif immexxija mill-applikazzjonijiet finali tagħhom.

L-ewwel, ejja niċċaraw: X'qed innaddfu eżattament? Liema kontaminanti huma involuti?

Il-kontaminanti jistgħu jiġu kklassifikati f'erba' kategoriji:

1. Kontaminanti tal-Partiċelli

   • Trab, partiċelli tal-metall, partiċelli organiċi, partiċelli abrażivi (mill-proċess CMP), eċċ.

   • Dawn il-kontaminanti jistgħu jikkawżaw difetti fil-mudell, bħal xorts jew ċirkwiti miftuħa.

2. Kontaminanti Organiċi

   • Jinkludi residwi tal-fotoreżist, addittivi tar-reżina, żjut tal-ġilda umana, residwi tas-solvent, eċċ.

   • Kontaminanti organiċi jistgħu jiffurmaw maskri li jfixklu l-inċiżjoni jew l-impjantazzjoni tal-joni u jnaqqsu l-adeżjoni ta' films irqaq oħra.

3. Kontaminanti tal-Joni tal-Metall

   • Ħadid, ram, sodju, potassju, kalċju, eċċ., li primarjament jiġu minn tagħmir, kimiċi, u kuntatt mal-bniedem.

   • Fis-semikondutturi, il-joni tal-metall huma kontaminanti "qattiela", li jintroduċu livelli ta' enerġija fil-medda pprojbita, li jżidu l-kurrent tat-tnixxija, iqassru l-ħajja tat-trasportatur, u jagħmlu ħsara serja lill-proprjetajiet elettriċi. Fil-ħġieġ, jistgħu jaffettwaw il-kwalità u l-adeżjoni ta' films irqaq sussegwenti.

4. Saff ta' Ossidu Nattiv

   • Għal wejfers tas-silikon: Saff irqiq ta' dijossidu tas-silikon (Ossidu Nattiv) jifforma b'mod naturali fuq il-wiċċ fl-arja. Il-ħxuna u l-uniformità ta' dan is-saff tal-ossidu huma diffiċli biex jiġu kkontrollati, u jrid jitneħħa kompletament waqt il-fabbrikazzjoni ta' strutturi ewlenin bħall-ossidi tal-bieb.

   • Għal wejfers tal-ħġieġ: Il-ħġieġ innifsu huwa struttura ta' netwerk tas-silika, għalhekk m'hemm l-ebda kwistjoni ta' "tneħħija ta' saff ta' ossidu nattiv." Madankollu, il-wiċċ seta' ġie modifikat minħabba kontaminazzjoni, u dan is-saff jeħtieġ li jitneħħa.

I. Għanijiet Ewlenin: Id-Diverġenza Bejn il-Prestazzjoni Elettrika u l-Perfezzjoni Fiżika

• Wejfers tas-silikon

  • L-għan ewlieni tat-tindif huwa li jiżgura l-prestazzjoni elettrika. L-ispeċifikazzjonijiet tipikament jinkludu għadd u daqs stretti ta' partiċelli (eż., partiċelli ≥0.1μm iridu jitneħħew b'mod effettiv), konċentrazzjonijiet ta' joni tal-metall (eż., Fe, Cu iridu jiġu kkontrollati għal ≤10¹⁰ atomi/cm² jew inqas), u livelli ta' residwi organiċi. Anke kontaminazzjoni mikroskopika tista' twassal għal xorts taċ-ċirkwit, kurrenti ta' tnixxija, jew ħsara fl-integrità tal-ossidu tal-bieb.

• Wejfers tal-Ħġieġ

  • Bħala sottostrati, ir-rekwiżiti ewlenin huma l-perfezzjoni fiżika u l-istabbiltà kimika. L-ispeċifikazzjonijiet jiffokaw fuq aspetti fil-livell makro bħan-nuqqas ta' grif, tbajja' li ma jistgħux jitneħħew, u ż-żamma tal-ħruxija u l-ġeometrija oriġinali tal-wiċċ. L-għan tat-tindif huwa primarjament li jiżgura ndafa viżwali u adeżjoni tajba għal proċessi sussegwenti bħall-kisi.

II. Natura Materjali: Id-Differenza Fundamentali Bejn Kristallina u Amorfa

• Silikon

  • Is-silikon huwa materjal kristallin, u l-wiċċ tiegħu jkabbar b'mod naturali saff ta' ossidu tad-dijossidu tas-silikon (SiO₂) mhux uniformi. Dan is-saff ta' ossidu joħloq riskju għall-prestazzjoni elettrika u jrid jitneħħa bir-reqqa u b'mod uniformi.

• Ħġieġ

  • Il-ħġieġ huwa netwerk tas-silika amorfu. Il-materjal tal-massa tiegħu huwa simili fil-kompożizzjoni għas-saff tal-ossidu tas-silikon tas-silikon, li jfisser li jista' jiġi mnaqqax malajr bl-aċidu idrofluworiku (HF) u huwa wkoll suxxettibbli għal erożjoni alkali qawwija, li twassal għal żieda fil-ħruxija jew id-deformazzjoni tal-wiċċ. Din id-differenza fundamentali tiddetta li t-tindif tal-wejfer tas-silikon jista' jittollera inċiżjoni ħafifa u kkontrollata biex jitneħħew il-kontaminanti, filwaqt li t-tindif tal-wejfer tal-ħġieġ għandu jsir b'attenzjoni estrema biex jiġi evitat li ssir ħsara lill-materjal bażi.

III. Paragun tas-Soluzzjonijiet tat-Tindif

Abbażi tal-għanijiet u l-karatteristiċi tal-materjal imsemmija hawn fuq, is-soluzzjonijiet tat-tindif għall-wejfers tas-silikon u tal-ħġieġ huma differenti:

• Proċess ta' Tindif tal-Wafer tal-Ħġieġ

  • Bħalissa, ħafna mill-impjanti tal-ipproċessar tal-ħġieġ jużaw proċeduri ta' tindif ibbażati fuq il-karatteristiċi tal-materjal tal-ħġieġ, billi jiddependu primarjament fuq aġenti tat-tindif alkalini dgħajfa.

  • Karatteristiċi tal-Aġent tat-Tindif:Dawn l-aġenti tat-tindif speċjalizzati huma tipikament alkalini dgħajfa, b'pH ta' madwar 8-9. Normalment ikun fihom surfactants (eż., alkyl polyoxyethylene ether), aġenti kelanti tal-metall (eż., HEDP), u għajnuniet organiċi għat-tindif, iddisinjati biex jemulsifikaw u jiddekomponu kontaminanti organiċi bħal żjut u marki tas-swaba', filwaqt li jkunu minimament korrużivi għall-matriċi tal-ħġieġ.

  • Fluss tal-Proċess:Il-proċess tipiku tat-tindif jinvolvi l-użu ta' konċentrazzjoni speċifika ta' aġenti tat-tindif alkalini dgħajfa f'temperaturi li jvarjaw minn temperatura tal-kamra sa 60°C, flimkien ma' tindif ultrasoniku. Wara t-tindif, il-wejfers jgħaddu minn diversi stadji ta' tlaħliħ b'ilma pur u tnixxif ġentili (eż., irfigħ bil-mod jew tnixxif bil-fwar IPA). Dan il-proċess jissodisfa b'mod effettiv ir-rekwiżiti tal-wejfer tal-ħġieġ għall-indafa viżwali u l-indafa ġenerali.

• Proċess ta' Tindif tal-Wafer tas-Silikon

  • Għall-ipproċessar tas-semikondutturi, il-wejfers tas-silikon tipikament jgħaddu minn tindif standard tal-RCA, li huwa metodu ta' tindif effettiv ħafna kapaċi jindirizza sistematikament it-tipi kollha ta' kontaminanti, u jiżgura li jintlaħqu r-rekwiżiti tal-prestazzjoni elettrika għall-apparati semikondutturi.

IV. Meta l-Ħġieġ Jilħaq Standards Ogħla ta' "Ndafa"

Meta l-wejfers tal-ħġieġ jintużaw f'applikazzjonijiet li jeħtieġu għadd strett ta' partiċelli u livelli ta' joni tal-metall (eż., bħala sottostrati fi proċessi ta' semikondutturi jew għal uċuħ eċċellenti ta' depożizzjoni ta' film irqiq), il-proċess intrinsiku tat-tindif jista' ma jibqax biżżejjed. F'dan il-każ, jistgħu jiġu applikati prinċipji tat-tindif tas-semikondutturi, u b'hekk tiġi introdotta strateġija modifikata tat-tindif tal-RCA.

Il-qalba ta' din l-istrateġija hija li jiġu dilwiti u ottimizzati l-parametri standard tal-proċess RCA biex jakkomodaw in-natura sensittiva tal-ħġieġ:

• Tneħħija ta' Kontaminanti Organiċi:Soluzzjonijiet SPM jew ilma bl-ożonu aktar ħafif jistgħu jintużaw biex jiddekomponu kontaminanti organiċi permezz ta' ossidazzjoni qawwija.

• Tneħħija tal-Partiċelli:Soluzzjoni SC1 dilwita ħafna tintuża f'temperaturi aktar baxxi u f'ħinijiet ta' trattament iqsar biex tutilizza r-repulsjoni elettrostatika tagħha u l-effetti ta' mikro-inċiżjoni biex tneħħi l-partiċelli, filwaqt li timminimizza l-korrużjoni fuq il-ħġieġ.

• Tneħħija tal-Joni tal-Metall:Soluzzjoni dilwita ta' SC2 jew soluzzjonijiet sempliċi ta' aċidu idrokloriku dilwit/aċidu nitriku dilwit jintużaw biex jitneħħew kontaminanti tal-metall permezz ta' kelazzjoni.

• Projbizzjonijiet Stretti:Id-DHF (di-ammonium fluoride) għandu jiġi evitat assolutament biex tiġi evitata l-korrużjoni tas-sottostrat tal-ħġieġ.

Fil-proċess modifikat kollu, il-kombinazzjoni tat-teknoloġija megasonika ttejjeb b'mod sinifikanti l-effiċjenza tat-tneħħija ta' partiċelli ta' daqs nano u hija aktar ġentili fuq il-wiċċ.

Konklużjoni

Il-proċessi tat-tindif għall-wejfers tas-silikon u tal-ħġieġ huma r-riżultat inevitabbli tal-inġinerija inversa bbażata fuq ir-rekwiżiti tal-applikazzjoni finali tagħhom, il-proprjetajiet tal-materjal, u l-karatteristiċi fiżiċi u kimiċi. It-tindif tal-wejfers tas-silikon ifittex "indafa fil-livell atomiku" għall-prestazzjoni elettrika, filwaqt li t-tindif tal-wejfers tal-ħġieġ jiffoka fuq il-kisba ta' uċuħ fiżiċi "perfetti u bla ħsara". Hekk kif il-wejfers tal-ħġieġ qed jintużaw dejjem aktar f'applikazzjonijiet tas-semikondutturi, il-proċessi tat-tindif tagħhom inevitabbilment se jevolvu lil hinn mit-tindif alkalin dgħajjef tradizzjonali, u jiżviluppaw soluzzjonijiet aktar raffinati u personalizzati bħall-proċess RCA modifikat biex jissodisfaw standards ogħla ta' ndafa.