Noen organiske og uorganiske stoffer er nødvendige for å delta i halvlederproduksjon. I tillegg, siden prosessen alltid utføres i et rent rom med menneskelig deltakelse, kan halvlederevaflerer uunngåelig forurenset av forskjellige urenheter.
I henhold til kilden og arten av forurensningene kan de grovt sett deles inn i fire kategorier: partikler, organisk materiale, metallioner og oksider.
1. Partikler:
Partiklene er hovedsakelig noen polymerer, fotoresister og etsende urenheter.
Slike forurensninger er vanligvis avhengige av intermolekylære krefter for å adsorbere på overflaten av waferen, noe som påvirker dannelsen av geometriske figurer og elektriske parametere i enhetens fotolitografiprosess.
Slike forurensninger fjernes hovedsakelig ved gradvis å redusere kontaktområdet deres med overflaten avkjeksgjennom fysiske eller kjemiske metoder.
2. Organisk materiale:
Kildene til organiske urenheter er relativt brede, som for eksempel menneskelig hudolje, bakterier, maskinolje, støvsugerfett, fotoresist, rengjøringsmidler, etc.
Slike forurensninger danner vanligvis en organisk film på overflaten av waferen for å forhindre at rengjøringsvæsken når overflaten av waferen, noe som resulterer i ufullstendig rengjøring av waferoverflaten.
Fjerning av slike forurensninger utføres ofte i det første trinnet i rengjøringsprosessen, hovedsakelig ved bruk av kjemiske metoder som svovelsyre og hydrogenperoksid.
3. Metallioner:
Vanlige metallurenheter inkluderer jern, kobber, aluminium, krom, støpejern, titan, natrium, kalium, litium, etc. Hovedkildene er diverse redskaper, rør, kjemiske reagenser og metallforurensning som genereres når metallforbindelser dannes under bearbeiding.
Denne typen urenhet fjernes ofte ved kjemiske metoder gjennom dannelse av metallionkomplekser.
4. Oksid:
Når halvledervaflerutsettes for et miljø som inneholder oksygen og vann, vil det dannes et naturlig oksidlag på overflaten. Denne oksidfilmen vil hindre mange prosesser i halvlederproduksjon og også inneholde visse metallurenheter. Under visse forhold vil de danne elektriske defekter.
Fjerningen av denne oksidfilmen fullføres ofte ved bløtlegging i fortynnet flussyre.
Generell rengjøringssekvens
Urenheter adsorbert på overflaten av halvlederevaflerkan deles inn i tre typer: molekylære, ioniske og atomære.
Blant disse er adsorpsjonskraften mellom molekylære urenheter og overflaten av waferen svak, og denne typen urenhetspartikler er relativt enkle å fjerne. De er for det meste oljeaktige urenheter med hydrofobe egenskaper, som kan maskere ioniske og atomære urenheter som forurenser overflaten av halvlederwafere, noe som ikke bidrar til fjerning av disse to typene urenheter. Derfor bør molekylære urenheter fjernes først når halvlederwafere kjemisk rengjøres.
Derfor er den generelle prosedyren for halvlederekjeksrengjøringsprosessen er:
Demolekylærisering-deionisering-deatomisering-avionisert vannskylling.
I tillegg må man legge til et trinn med fortynnet aminosyre for å fjerne det naturlige oksidlaget på overflaten av skiven. Ideen med rengjøring er derfor å først fjerne organisk forurensning på overflaten, deretter løse opp oksidlaget, til slutt fjerne partikler og metallforurensning, og samtidig passivere overflaten.
Vanlige rengjøringsmetoder
Kjemiske metoder brukes ofte til rengjøring av halvlederskiver.
Kjemisk rengjøring refererer til prosessen med å bruke forskjellige kjemiske reagenser og organiske løsemidler for å reagere eller løse opp urenheter og oljeflekker på overflaten av skiven for å desorbere urenheter, og deretter skylle med en stor mengde varmt og kaldt avionisert vann med høy renhet for å oppnå en ren overflate.
Kjemisk rengjøring kan deles inn i våtkjemisk rengjøring og tørrkjemisk rengjøring, hvor våtkjemisk rengjøring fortsatt er dominerende.
Våt kjemisk rengjøring
1. Våt kjemisk rengjøring:
Våtkjemisk rengjøring omfatter hovedsakelig løsningsnedsenking, mekanisk skrubbing, ultralydrengjøring, megasonisk rengjøring, rotasjonssprøyting, etc.
2. Løsningsnedsenking:
Løsningsimmersisjon er en metode for å fjerne overflateforurensning ved å senke waferen i en kjemisk løsning. Det er den mest brukte metoden innen våtkjemisk rengjøring. Ulike løsninger kan brukes til å fjerne forskjellige typer forurensninger på overflaten av waferen.
Vanligvis kan ikke denne metoden fjerne urenheter helt på overflaten av waferen, så fysiske tiltak som oppvarming, ultralyd og omrøring brukes ofte under nedsenking.
3. Mekanisk skrubbing:
Mekanisk skrubbing brukes ofte til å fjerne partikler eller organiske rester på overflaten av skiven. Det kan generelt deles inn i to metoder:manuell skrubbing og skrubbing med en visker.
Manuell skrubbinger den enkleste skrubbemetoden. En rustfri stålbørste brukes til å holde en ball dynket i vannfri etanol eller andre organiske løsemidler og forsiktig gni overflaten av waferen i samme retning for å fjerne voksfilm, støv, rester av lim eller andre faste partikler. Denne metoden er lett å forårsake riper og alvorlig forurensning.
Viskeren bruker mekanisk rotasjon for å gni overflaten av waferen med en myk ullbørste eller en blandet børste. Denne metoden reduserer riper på waferen betraktelig. Høytrykksviskeren vil ikke ripe waferen på grunn av mangelen på mekanisk friksjon, og kan fjerne forurensning i sporet.
4. Ultralydrengjøring:
Ultralydrengjøring er en rengjøringsmetode som er mye brukt i halvlederindustrien. Fordelene er god rengjøringseffekt, enkel betjening og kan også rengjøre komplekse enheter og beholdere.
Denne rengjøringsmetoden utføres under påvirkning av sterke ultralydbølger (den vanlig brukte ultralydfrekvensen er 20s40kHz), og det vil dannes sparsomme og tette deler inne i det flytende mediet. Den sparsomme delen vil produsere en nesten vakuumformet hulromsboble. Når hulromsboblen forsvinner, vil det dannes et sterkt lokalt trykk i nærheten av den, som bryter de kjemiske bindingene i molekylene og løser opp urenheter på waferoverflaten. Ultralydrengjøring er mest effektiv for å fjerne uoppløselige eller uoppløselige fluksrester.
5. Megasonisk rengjøring:
Megasonisk rengjøring har ikke bare fordelene med ultralydrengjøring, men overvinner også dens mangler.
Megasonisk rengjøring er en metode for rengjøring av wafere ved å kombinere høyenergisk (850 kHz) frekvensvibrasjonseffekt med den kjemiske reaksjonen fra kjemiske rengjøringsmidler. Under rengjøringen akselereres løsningsmolekylene av megasoniske bølger (maksimal øyeblikkelig hastighet kan nå 30 cmV), og høyhastighetsvæskebølgen påvirker kontinuerlig overflaten av waferen, slik at forurensninger og fine partikler festet til overflaten av waferen fjernes med makt og kommer inn i rengjøringsløsningen. Tilsetning av sure overflateaktive stoffer til rengjøringsløsningen kan på den ene siden oppnå formålet med å fjerne partikler og organisk materiale på poleringsoverflaten gjennom adsorpsjon av overflateaktive stoffer; på den annen side, gjennom integrering av overflateaktive stoffer og surt miljø, kan det oppnå formålet med å fjerne metallforurensning på overflaten av poleringsarket. Denne metoden kan samtidig fungere som mekanisk avtørking og kjemisk rengjøring.
For tiden har megasonisk rengjøringsmetoden blitt en effektiv metode for rengjøring av poleringsark.
6. Rotasjonssprøytemetode:
Rotasjonssprøytemetoden er en metode som bruker mekaniske metoder for å rotere waferen med høy hastighet, og kontinuerlig sprøyter væske (avionisert vann med høy renhet eller annen rengjøringsvæske) på overflaten av waferen under rotasjonsprosessen for å fjerne urenheter på overflaten av waferen.
Denne metoden bruker forurensningen på overflaten av waferen til å løse seg opp i den sprøytede væsken (eller reagere kjemisk med den for å løse seg opp), og bruker sentrifugaleffekten av høyhastighetsrotasjon for å få væsken som inneholder urenheter til å skille seg fra overflaten av waferen over tid.
Rotasjonssprøytemetoden har fordelene med kjemisk rengjøring, fluidmekanisk rengjøring og høytrykksskrubbing. Samtidig kan denne metoden også kombineres med tørkeprosessen. Etter en periode med sprøyterengjøring med avionisert vann stoppes vannsprøytingen og en sprøytegass brukes. Samtidig kan rotasjonshastigheten økes for å øke sentrifugalkraften og raskt dehydrere overflaten av waferen.
7.Tørrkjemisk rengjøring
Renseri refererer til rengjøringsteknologi som ikke bruker løsninger.
De renseriteknologiene som brukes for tiden inkluderer: plasmarenseteknologi, gassfaserenseteknologi, strålerenseteknologi, etc.
Fordelene med renseri er enkel prosess og ingen miljøforurensning, men kostnaden er høy og bruksomfanget er ikke stort for øyeblikket.
1. Plasmarengjøringsteknologi:
Plasmarensing brukes ofte i fjerningsprosessen for fotoresist. En liten mengde oksygen introduseres i plasmareaksjonssystemet. Under påvirkning av et sterkt elektrisk felt genererer oksygenet plasma, som raskt oksiderer fotoresisten til en flyktig gassform og ekstraheres.
Denne rengjøringsteknologien har fordelene med enkel betjening, høy effektivitet, ren overflate, ingen riper, og bidrar til å sikre produktkvalitet i avgummieringsprosessen. Dessuten bruker den ikke syrer, alkalier og organiske løsemidler, og det er ingen problemer som avfallshåndtering og miljøforurensning. Derfor blir den stadig mer verdsatt av folk. Den kan imidlertid ikke fjerne karbon og andre ikke-flyktige metall- eller metalloksidforurensninger.
2. Gassfaserengjøringsteknologi:
Gassfaserensing refererer til en rengjøringsmetode som bruker gassfaseekvivalenten til det tilsvarende stoffet i væskeprosessen til å samhandle med det forurensede stoffet på overflaten av skiven for å oppnå formålet med å fjerne urenheter.
For eksempel, i CMOS-prosessen bruker waferrengjøringen samspillet mellom gassfase-HF og vanndamp for å fjerne oksider. Vanligvis må HF-prosessen som inneholder vann ledsages av en partikkelfjerningsprosess, mens bruk av gassfase-HF-rengjøringsteknologi ikke krever en påfølgende partikkelfjerningsprosess.
De viktigste fordelene sammenlignet med den vandige HF-prosessen er mye mindre HF-kjemikalieforbruk og høyere rengjøringseffektivitet.
Velkommen kunder fra hele verden til å besøke oss for en videre diskusjon!
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
Publisert: 13. august 2024