微细加工发生在高度受控的条件下:所有用于洁净室建设、加工设备和晶圆处理工具的材料都经过精心挑选,以最大限度地减少颗粒、分子或离子污染。净化水、气体和化学物质中的污染物并过滤掉颗粒。然而,这些都是被动的预防措施,在几乎每个主要工艺步骤之前都必须进行主动晶圆清洁。晶圆清洗步骤最多可占所有工艺步骤的30%。
晶圆清洗是关于污染控制,但也是关于让表面处于已知和受控的状态。这意味着去除损伤、表面终止(疏水性/亲水性控制)和防止不必要的吸附。因此,很多人更喜欢称这种活动为表面准备。
污染的主要来源是制造过程本身。高级洁净室的空气洁净度非常好,空气中的颗粒不再是主要的污染源,但需要特别注意空气中的气态污染物。
污染形式
污染有多种形式,其来源、对设备的影响和清洁方法各不相同。主要的污染类别是:粒子、金属、有机物、挥发性无机污染物、原生氧化物、微粗糙度。
粒度监控正成为高级集成电路中的一个问题;在130 nm工艺中,监测大于65 nm的颗粒。几十年前,可以检测到最小线宽1/10 大小的粒子(具有合理的吞吐量),而最近,最小线宽三分之一的粒子检测成为常态。随着缩放的继续,监测到的粒径可能与最小线宽相同。
只要机器零件由金属制成,就无法避免金属污染;因此,必须通过清洁来控制金属污染。表面上的金属污染物会扩散到硅块中,块中溶解的金属和金属沉淀物充当电荷载流子的复合中心。硅/氧化物界面或器件关键区域的沉淀物是有害的,因为它们通过对晶体缺陷的影响来影响扩散分布。如果金属在氧化过程中分离到氧化物中,它们会阻止、延缓或降低氧化膜的生长,并导致质量低劣的氧化物。
湿洗
酸、碱和溶剂湿法清洗是主要的清洗方法。湿法清洗简单、产量高并且可以同时清洁晶圆的正面和背面(见图1)。湿凳是可靠的工具,但化学品消耗量可能很高。有两种主要方法:要么在更换化学品之前使用相当浓缩的化学品清洗许多批次,要么使用稀释的化学品并在每批次之后更换它们。
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