Alcune sostanze organiche e inorganiche sono necessarie per partecipare alla produzione di semiconduttori. Inoltre, poiché il processo viene sempre eseguito in una camera bianca con la partecipazione umana, i semiconduttoricialdesono inevitabilmente contaminati da varie impurità.
In base alla fonte e alla natura dei contaminanti, questi possono essere suddivisi approssimativamente in quattro categorie: particelle, materia organica, ioni metallici e ossidi.
1. Particelle:
Le particelle sono costituite principalmente da polimeri, fotoresist e impurità di incisione.
Tali contaminanti si adsorbono solitamente sulla superficie del wafer tramite forze intermolecolari, influenzando la formazione delle figure geometriche e i parametri elettrici del processo di fotolitografia del dispositivo.
Tali contaminanti vengono rimossi principalmente riducendo gradualmente la loro area di contatto con la superficie delwafermediante metodi fisici o chimici.
2. Materia organica:
Le fonti di impurità organiche sono piuttosto varie, come ad esempio il sebo della pelle umana, i batteri, l'olio per macchinari, il grasso degli aspirapolvere, il fotoresist, i solventi per la pulizia, ecc.
Tali contaminanti formano solitamente una pellicola organica sulla superficie del wafer, impedendo al liquido di pulizia di raggiungere la superficie stessa e causando quindi una pulizia incompleta della superficie del wafer.
La rimozione di tali contaminanti viene spesso effettuata nella prima fase del processo di pulizia, principalmente mediante metodi chimici come l'acido solforico e il perossido di idrogeno.
3. Ioni metallici:
Le impurità metalliche più comuni includono ferro, rame, alluminio, cromo, ghisa, titanio, sodio, potassio, litio, ecc. Le principali fonti sono vari utensili, tubature, reagenti chimici e l'inquinamento metallico generato dalla formazione di interconnessioni metalliche durante i processi di lavorazione.
Questo tipo di impurità viene spesso rimosso con metodi chimici attraverso la formazione di complessi di ioni metallici.
4. Ossido:
Quando il semiconduttorecialdeSe esposti a un ambiente contenente ossigeno e acqua, sulla superficie si forma uno strato di ossido naturale. Questa pellicola di ossido ostacola molti processi nella produzione di semiconduttori e contiene anche alcune impurità metalliche. In determinate condizioni, può causare difetti elettrici.
La rimozione di questa pellicola di ossido viene spesso completata immergendo il dispositivo in acido fluoridrico diluito.
Sequenza di pulizia generale
Impurità adsorbite sulla superficie del semiconduttorecialdepossono essere suddivisi in tre tipi: molecolari, ionici e atomici.
Tra queste, la forza di adsorbimento tra le impurità molecolari e la superficie del wafer è debole, e questo tipo di particelle di impurità è relativamente facile da rimuovere. Si tratta per lo più di impurità oleose con caratteristiche idrofobiche, che possono mascherare le impurità ioniche e atomiche che contaminano la superficie dei wafer di semiconduttori, il che non favorisce la rimozione di questi due tipi di impurità. Pertanto, durante la pulizia chimica dei wafer di semiconduttori, le impurità molecolari dovrebbero essere rimosse per prime.
Pertanto, la procedura generale dei semiconduttoriwaferIl processo di pulizia è il seguente:
Demolecularizzazione-deionizzazione-deatomizzazione-risciacquo con acqua deionizzata.
Inoltre, per rimuovere lo strato di ossido naturale presente sulla superficie del wafer, è necessario aggiungere una fase di immersione in una soluzione diluita di amminoacidi. Pertanto, l'obiettivo della pulizia è innanzitutto rimuovere la contaminazione organica dalla superficie; quindi dissolvere lo strato di ossido; infine rimuovere particelle e contaminazioni metalliche e passivare contemporaneamente la superficie.
Metodi di pulizia comuni
Per la pulizia dei wafer di semiconduttori si utilizzano spesso metodi chimici.
La pulizia chimica si riferisce al processo di utilizzo di vari reagenti chimici e solventi organici per reagire o dissolvere le impurità e le macchie di olio sulla superficie del wafer, al fine di desorbire le impurità, e quindi risciacquare con una grande quantità di acqua deionizzata calda e fredda ad elevata purezza per ottenere una superficie pulita.
La pulizia chimica può essere suddivisa in pulizia chimica a umido e pulizia chimica a secco, tra le quali la pulizia chimica a umido rimane la più diffusa.
Pulizia chimica a umido
1. Pulizia chimica a umido:
La pulizia chimica a umido comprende principalmente l'immersione in soluzione, lo sfregamento meccanico, la pulizia a ultrasuoni, la pulizia a ultrasuoni ad alta frequenza, la spruzzatura rotativa, ecc.
2. Immersione nella soluzione:
L'immersione in soluzione è un metodo per rimuovere la contaminazione superficiale immergendo il wafer in una soluzione chimica. È il metodo più comunemente utilizzato nella pulizia chimica a umido. È possibile utilizzare soluzioni diverse per rimuovere diversi tipi di contaminanti dalla superficie del wafer.
Solitamente, questo metodo non è in grado di rimuovere completamente le impurità dalla superficie del wafer, pertanto durante l'immersione si ricorre spesso a misure fisiche come il riscaldamento, gli ultrasuoni e l'agitazione.
3. Lavaggio meccanico:
La pulizia meccanica viene spesso utilizzata per rimuovere particelle o residui organici dalla superficie del wafer. In generale, può essere suddivisa in due metodi:strofinamento manuale e strofinamento con un tergicristallo.
Pulizia manualeIl metodo di pulizia più semplice consiste nell'utilizzare una spazzola in acciaio inossidabile per tenere una sfera imbevuta di etanolo anidro o altri solventi organici e strofinare delicatamente la superficie del wafer nella stessa direzione per rimuovere la pellicola di cera, la polvere, i residui di colla o altre particelle solide. Questo metodo può facilmente causare graffi e un'eccessiva contaminazione.
Il tergicristallo utilizza la rotazione meccanica per strofinare la superficie del wafer con una spazzola di lana morbida o una spazzola mista. Questo metodo riduce notevolmente i graffi sul wafer. Il tergicristallo ad alta pressione non graffia il wafer grazie all'assenza di attrito meccanico ed è in grado di rimuovere le impurità presenti nelle scanalature.
4. Pulizia a ultrasuoni:
La pulizia a ultrasuoni è un metodo di pulizia ampiamente utilizzato nell'industria dei semiconduttori. I suoi vantaggi sono l'efficacia della pulizia, la semplicità di utilizzo e la possibilità di pulire anche dispositivi e contenitori complessi.
Questo metodo di pulizia si basa sull'azione di forti onde ultrasoniche (la frequenza ultrasonica comunemente utilizzata è compresa tra 20 e 40 kHz), che generano zone disperse e dense all'interno del mezzo liquido. La zona dispersa crea una bolla di cavità quasi sottovuoto. Quando la bolla di cavità scompare, si genera una forte pressione locale nelle sue vicinanze, che rompe i legami chimici delle molecole e dissolve le impurità presenti sulla superficie del wafer. La pulizia a ultrasuoni è particolarmente efficace per la rimozione di residui di flussante insolubili o non solubili.
5. Pulizia megasonica:
La pulizia megasonica non solo presenta i vantaggi della pulizia a ultrasuoni, ma ne supera anche gli svantaggi.
La pulizia megasonica è un metodo di pulizia dei wafer che combina l'effetto di vibrazione ad alta frequenza (850 kHz) con la reazione chimica degli agenti detergenti. Durante la pulizia, le molecole della soluzione vengono accelerate dall'onda megasonica (la velocità istantanea massima può raggiungere i 30 cm/s) e l'onda fluida ad alta velocità impatta continuamente sulla superficie del wafer, in modo che gli agenti inquinanti e le particelle fini aderenti alla superficie vengano rimossi con forza e dispersi nella soluzione detergente. L'aggiunta di tensioattivi acidi alla soluzione detergente, da un lato, consente di rimuovere particelle e materia organica dalla superficie lucidata tramite l'adsorbimento dei tensioattivi; dall'altro, attraverso l'integrazione dei tensioattivi con l'ambiente acido, consente di rimuovere la contaminazione metallica dalla superficie del wafer. Questo metodo può svolgere contemporaneamente la funzione di pulizia meccanica e chimica.
Attualmente, il metodo di pulizia megasonica si è affermato come un metodo efficace per la pulizia delle lamiere lucidanti.
6. Metodo di spruzzatura rotativa:
Il metodo di spruzzatura rotativa è un metodo che utilizza meccanismi per far ruotare il wafer ad alta velocità e spruzzare continuamente un liquido (acqua deionizzata ad elevata purezza o altro liquido detergente) sulla superficie del wafer durante il processo di rotazione, al fine di rimuovere le impurità presenti sulla superficie del wafer.
Questo metodo sfrutta la contaminazione presente sulla superficie del wafer per dissolversi nel liquido nebulizzato (o per reagire chimicamente con essa e dissolversi), e utilizza l'effetto centrifugo della rotazione ad alta velocità per separare tempestivamente il liquido contenente le impurità dalla superficie del wafer.
Il metodo di spruzzatura rotante presenta i vantaggi della pulizia chimica, della pulizia fluidodinamica e dello sfregamento ad alta pressione. Allo stesso tempo, questo metodo può essere combinato con il processo di asciugatura. Dopo un periodo di pulizia con getto di acqua deionizzata, il getto d'acqua viene interrotto e viene utilizzato un gas nebulizzante. Contemporaneamente, la velocità di rotazione può essere aumentata per incrementare la forza centrifuga e disidratare rapidamente la superficie del wafer.
7.Pulizia chimica a secco
Il lavaggio a secco si riferisce a una tecnologia di pulizia che non utilizza soluzioni.
Le tecnologie di lavaggio a secco attualmente utilizzate includono: tecnologia di pulizia al plasma, tecnologia di pulizia in fase gassosa, tecnologia di pulizia a fascio, ecc.
I vantaggi del lavaggio a secco sono la semplicità del processo e l'assenza di inquinamento ambientale, ma il costo è elevato e al momento il suo campo di applicazione è limitato.
1. Tecnologia di pulizia al plasma:
La pulizia al plasma viene spesso utilizzata nel processo di rimozione del fotoresist. Una piccola quantità di ossigeno viene introdotta nel sistema di reazione al plasma. Sotto l'azione di un forte campo elettrico, l'ossigeno genera plasma, che ossida rapidamente il fotoresist trasformandolo in un gas volatile che viene poi estratto.
Questa tecnologia di pulizia presenta i vantaggi di facilità d'uso, elevata efficienza, superficie pulita, assenza di graffi e contribuisce a garantire la qualità del prodotto nel processo di sgrassatura. Inoltre, non utilizza acidi, alcali e solventi organici e non presenta problemi come lo smaltimento dei rifiuti o l'inquinamento ambientale. Pertanto, è sempre più apprezzata. Tuttavia, non è in grado di rimuovere il carbonio e altre impurità metalliche o di ossidi metallici non volatili.
2. Tecnologia di pulizia in fase gassosa:
La pulizia in fase gassosa si riferisce a un metodo di pulizia che utilizza l'equivalente in fase gassosa della corrispondente sostanza nel processo liquido per interagire con la sostanza contaminante sulla superficie del wafer al fine di rimuovere le impurità.
Ad esempio, nel processo CMOS, la pulizia del wafer utilizza l'interazione tra HF in fase gassosa e vapore acqueo per rimuovere gli ossidi. Solitamente, il processo con HF contenente acqua deve essere accompagnato da un processo di rimozione delle particelle, mentre l'utilizzo della tecnologia di pulizia con HF in fase gassosa non richiede un successivo processo di rimozione delle particelle.
I vantaggi più importanti rispetto al processo HF acquoso sono un consumo di HF chimico molto inferiore e una maggiore efficienza di pulizia.
Diamo il benvenuto a tutti i clienti provenienti da ogni parte del mondo che desiderano venirci a trovare per un ulteriore confronto!
https://www.vet-china.com/
https://www.facebook.com/people/Ningbo-Miami-Advanced-Material-Technology-Co-Ltd/100085673110923/
https://www.linkedin.com/company/100890232/admin/page-posts/published/
https://www.youtube.com/@user-oo9nl2qp6j
Data di pubblicazione: 13 agosto 2024