Wet cleaning (Wet Clean) hè unu di i passi critichi in i prucessi di fabricazione di semiconduttori, destinatu à caccià diversi contaminanti da a superficia di l'ostia per assicurà chì i passi successivi di u prucessu ponu esse realizati nantu à una superficia pulita.
Siccomu a dimensione di i dispositi semiconduttori cuntinueghja à riduzzione è i requisiti di precisione aumentanu, e richieste tecniche di i prucessi di pulizia di wafer sò diventate sempre più strette. Ancu i più picculi particelle, materiali organici, ioni metallici, o residui d'ossidu nantu à a superficia di l'ostia ponu impactà significativamente u rendiment di u dispusitivu, affettendu cusì u rendimentu è l'affidabilità di i dispositi semiconduttori.
Principi fondamentali di pulizia di wafer
U core di a pulizia di l'ostia si trova in l'eliminazione efficace di diversi contaminanti da a superficia di l'ostia per mezu di metudi fisici, chimichi è altri per assicurà chì l'ostia hà una superficia pulita adattata per u processu sussegwenti.
Tipu di cuntaminazione
Influenze principali nantu à e caratteristiche di u dispositivu
| articulu Cuntaminazione | Difetti di mudellu
I difetti di implantazione di ioni
difetti di rottura di film isolanti
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| Cuntaminazione metallica | Metalli alkali | inestabilità di transistor MOS
Rottura / degradazione di film di ossidu di porta
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| Metalli Pesanti | Aumentu di a corrente di fuga inversa di a giunzione PN
difetti di rottura di film d'ossidu di porta
A degradazione di a vita di u trasportatore minoritariu
Generazione di difetti di u stratu di eccitazione di l'ossidu
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| Cuntaminazione chimica | Materiale organicu | difetti di rottura di film d'ossidu di porta
Variazioni di film CVD (tempi d'incubazione)
Variazioni di spessore di film d'ossidu termale (ossidazione accelerata)
Occurrenza di nebbia (wafer, lente, specchiu, maschera, reticule)
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| Dopanti inorganici (B, P) | Transistor MOS Vth si sposta
Sustrato Si è alta resistenza variazioni di resistenza di foglia di poli-siliconu
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| Basi inorganiche (ammine, ammoniaca) è acidi (SOx) | Degradazione di a risuluzione di resistenti amplificati chimicamente
Occurrence di contaminazione di particelle è nebbia per via di a generazione di sali
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| Film d'ossidu nativu è chimicu à causa di l'umidità, l'aria | A resistenza di cuntattu aumentata
Rottura / degradazione di film di ossidu di porta
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In particulare, l'ugettivi di u prucessu di pulizia di wafer include:
Rimozione di particelle: Utilizendu metudi fisichi o chimichi per sguassà e particelle chjuche attaccate à a superficia di l'ostia. I particeddi più chjuchi sò più difficiuli di sguassà per via di e forti forze elettrostatiche trà elli è a superficia di l'ostia, chì necessitanu trattamentu speciale.
Rimozione di Materiale Organicu: I contaminanti organici cum'è u grassu è i residui di fotoresist ponu aderisce à a superficia di l'ostia. Sti contaminanti sò tipicamente eliminati cù agenti oxidanti forti o solventi.
Rimozione di ioni metallici: i residui di ioni metallici nantu à a superficia di u wafer ponu degradà a prestazione elettrica è ancu affettà i passi di trasfurmazioni successivi. Per quessa, suluzioni chimichi specifichi sò usati per sguassà sti ioni.
Eliminazione di l'ossidu: Certi prucessi necessitanu chì a superficia di l'oblea sia libera da strati d'ossidu, cum'è l'ossidu di siliciu. In tali casi, i strati d'ossidu naturali deve esse eliminati durante certi passi di pulizia.
A sfida di a tecnulugia di pulizia di wafer si trova in a rimozione efficace di i contaminanti senza affettà negativamente a superficia di l'ostia, cum'è a prevenzione di a rugosità di a superficia, a corrosione o altri danni fisichi.
2. Flussu di prucessu di pulizia Wafer
U prucessu di pulizia di l'ostia generalmente implica parechji passi per assicurà a rimozione cumpleta di i contaminanti è ottene una superficia completamente pulita.
Figura: Comparazione trà Pulizia Batch-Type è Single-Wafer Cleaning
Un prucessu tipicu di pulizia di wafer include i seguenti passi principali:
1. Pre-Cleaning (Pre-Clean)
U scopu di a pre-pulizia hè di caccià i contaminanti sciolti è i particeddi grossi da a superficia di l'ostia, chì hè tipicamenti ottenuta da l'acqua deionizzata (DI Water) è a pulizia ultrasonica. L'acqua deionizzata pò inizialmente caccià e particelle è impurità dissolute da a superficia di l'ostia, mentre chì a pulizia ultrasonica utilizza l'effetti di cavitazione per rompe u ligame trà e particelle è a superficia di l'ostia, rendenduli più faciuli di dislodge.
2. Pulizia chimica
A pulizia chimica hè unu di i passi principali in u prucessu di pulizia di wafer, utilizendu soluzioni chimiche per caccià materiali organici, ioni metallici è ossidi da a superficia di wafer.
Rimozione di u Materiale Organicu: Tipicamente, l'acetone o una mistura di ammonia / perossu (SC-1) hè aduprata per dissolve è oxidize contaminanti organici. U rapportu tipicu per a suluzione SC-1 hè NH₄OH
₂O₂
₂O = 1:1:5, cù una temperatura di travagliu di circa 20 ° C.
Rimozione di ioni metallici: L'acidu nitricu o l'acidu cloridicu / mischi di perossu (SC-2) sò usati per caccià ioni di metalli da a superficia di l'oblea. U rapportu tipicu per a suluzione SC-2 hè HCl
₂O₂
₂O = 1:1:6, cù a temperatura mantinuta à circa 80 ° C.
Eliminazione di l'ossidu: In certi prucessi, a rimuzione di a capa d'ossidu nativa da a superficia di l'oblea hè necessaria, per quale a suluzione di l'acidu fluoruricu (HF) hè aduprata. U rapportu tipicu per a suluzione HF hè HF
₂O = 1:50, è pò esse usatu à a temperatura di l'ambienti.
3. Final Clean
Dopu a pulizia chimica, i wafers sò generalmente sottumessi à un passu finali di pulizia per assicurà chì ùn ci hè micca residui chimichi nantu à a superficia. La pulizia finale utilizza principalmente acqua deionizzata per un risciacquo accurato. Inoltre, a purificazione di l'acqua di l'ozonu (O₃/H₂O) hè aduprata per eliminà ancu i contaminanti rimanenti da a superficia di l'ostia.
4. Asciugà
I wafers puliti deve esse siccati rapidamente per prevene filigrana o riattaccamentu di contaminanti. I metudi d'asciugatura cumuni includenu l'asciugatura in spina è a purga di nitrogenu. U primu sguassate l'umidità da a superficia di l'ostia spinning à alta velocità, mentre chì l'ultima assicura l'asciugatura cumpleta soffiendu u gasu di nitrogenu seccu nantu à a superficia di l'ostia.
Cuntaminante
Nome di prucedura di pulizia
Descrizzione di a mistura chimica
I chimichi
| Particelle | Piranha (SPM) | Acidu sulfuricu / perossu di l'idrogenu / acqua DI | H2SO4/H2O2/H2O 3-4: 1; 90 ° C |
| SC-1 (APM) | Idrossidu di ammoniu / perossu di l'idrogenu / acqua DI | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80 ° C | |
| Metalli (micca ramu) | SC-2 (HPM) | Acidu cloridicu / perossu di l'idrogenu / acqua DI | HCl / H2O2 / H2O1: 1: 6; 85 ° C |
| Piranha (SPM) | Acidu sulfuricu / perossu di l'idrogenu / acqua DI | H2SO4/H2O2/H2O3-4: 1; 90 ° C | |
| DHF | Diluite l'acidu fluoridicu / acqua DI (ùn sguasserà micca u cobre) | HF/H2O1: 50 | |
| Organichi | Piranha (SPM) | Acidu sulfuricu / perossu di l'idrogenu / acqua DI | H2SO4/H2O2/H2O 3-4: 1; 90 ° C |
| SC-1 (APM) | Idrossidu di ammoniu / perossu di l'idrogenu / acqua DI | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80 ° C | |
| DIO3 | Ozone in acqua deionizzata | Miscele O3/H2O Optimized | |
| Oxidu nativu | DHF | Dilute l'acidu fluoridicu / acqua DI | HF/H2O 1:100 |
| BHF | Acidu fluoridicu tamponatu | NH4F/HF/H2O |
3. I metudi cumuni di pulizia Wafer
1. Metudu di pulizia RCA
U metudu di pulizia RCA hè una di e tecniche più classiche di pulizia di wafer in l'industria di i semiconduttori, sviluppata da RCA Corporation più di 40 anni fà. Stu metudu hè principarmenti utilizatu per sguassà contaminanti organici è impurità di ioni metallichi è pò esse cumpletu in dui passi: SC-1 (Standard Clean 1) è SC-2 (Standard Clean 2).
Pulizia SC-1: Stu passu hè principalmente utilizatu per caccià i contaminanti organici è e particelle. A suluzione hè una mistura di ammonia, perossu di l'idrogenu è acqua, chì forma una fina capa d'ossidu di siliciu nantu à a superficia di l'oblea.
Pulizia SC-2: Stu passu hè principalmente utilizatu per sguassà i contaminanti di ioni di metalli, utilizendu una mistura di l'acidu cloridicu, perossu di l'idrogenu è acqua. Lascia una fina capa di passivazione nantu à a superficia di l'ostia per prevene a recontaminazione.
2. Metudu di Pulizia Piranha (Piranha Etch Clean)
U metudu di pulizia Piranha hè una tecnica assai efficace per a rimozione di materiali urgànichi, utilizendu una mistura di l'acidu sulfuricu è di perossu di l'idrogenu, tipicamente in una proporzione di 3: 1 o 4: 1. A causa di e proprietà oxidative estremamente forti di sta suluzione, pò sguassà una grande quantità di materia urganica è contaminanti stubborn. Stu metudu richiede un cuntrollu strettu di e cundizioni, in particulare in quantu à a temperatura è a cuncentrazione, per evità di dannà l'ostia.
A pulizia ultrasonica usa l'effettu di cavitazione generatu da l'onda di sonu d'alta frequenza in un liquidu per sguassà contaminanti da a superficia di l'ostia. Paragunatu à a pulizia ultrasonica tradiziunale, a pulizia megasonica opera à una frequenza più alta, chì permette una rimozione più efficace di particelle di dimensioni sub-microni senza causà danni à a superficia di l'ostia.
4. Pulizia di l'ozone
A tecnulugia di pulizia di l'ozonu utilizza e forti proprietà ossidanti di l'ozonu per scumpressà è caccià i contaminanti organici da a superficia di l'ostia, cunvertisce in ultimamente in diossidu di carbonu è acqua innocu. Stu metudu ùn hà micca bisognu di l'usu di reagenti chimichi caru è causa menu contaminazione ambientale, facendu una tecnulugia emergente in u campu di a pulizia di wafer.
4. Wafer Cleaning Process Equipment
Per assicurà l'efficienza è a sicurità di i prucessi di pulizia di wafer, una varietà di equipaggiu di pulizia avanzata hè aduprata in a fabricazione di semiconduttori. I tipi principali includenu:
1. Wet Cleaning Equipment
L'attrezzatura di pulizia umida include vari tanki d'immersione, tanki di pulizia ultrasonica è asciugatrici. Sti dispusitivi combina forze meccaniche è reagenti chimichi per sguassà contaminanti da a superficia di l'ostia. I tanki d'immersione sò tipicamente dotati di sistemi di cuntrollu di temperatura per assicurà a stabilità è l'efficacità di e soluzioni chimiche.
2. Attrezzatura di pulizia secca
L'equipaggiu di lavaggio a secco include principalmente purificatori di plasma, chì utilizanu particelle d'alta energia in plasma per reagisce è caccià i residui da a superficia di l'ostia. A pulizia di plasma hè particularmente adattata per i prucessi chì necessitanu di mantene l'integrità di a superficia senza introduzione di residui chimichi.
3. Sistemi di pulizia autumàticu
Cù l'espansione cuntinua di a produzzione di semiconduttori, i sistemi di pulizia automatizati sò diventati a scelta preferita per a pulizia di wafer à grande scala. Questi sistemi spessu includenu miccanismi di trasferimentu automatizatu, sistemi di pulizia multi-tank, è sistemi di cuntrollu di precisione per assicurà risultati di pulizia coerenti per ogni wafer.
5. Tendenze futuri
Siccomu i dispositi semiconduttori cuntinueghjanu à riduzzione, a tecnulugia di pulizia di wafer hè in evoluzione versu soluzioni più efficaci è ecologiche. I futuri tecnulugii di pulizia si concentranu nantu à:
Rimozione di particelle sub-nanometru: e tecnulugii di pulizia esistenti ponu trattà e particelle nanometriche, ma cù a più riduzzione di a dimensione di u dispusitivu, a rimozione di particelle sub-nanometru diventerà una nova sfida.
Pulizia verde è ecologica: Riduzzione di l'usu di sustanzi chimichi dannosi per l'ambiente è sviluppu di metudi di pulizia più ecologici, cum'è a pulizia di l'ozono è a pulizia megasonica, diventerà sempre più impurtante.
Livelli più alti di l'automatizazione è l'intelligenza: I sistemi intelligenti permettenu u monitoraghju in tempu reale è l'aghjustamentu di diversi parametri durante u prucessu di pulizia, migliurà ancu l'efficacità di a pulizia è l'efficienza di a produzzione.
A tecnulugia di pulizia di wafer, cum'è un passu criticu in a fabricazione di semiconduttori, ghjoca un rolu vitale per assicurà e superfici di wafer pulite per i prucessi successivi. A cumminazzioni di diversi metudi di pulizia elimina in modu efficace i contaminanti, furnisce una superficia di sustrato pulita per i prossimi passi. Cume a tecnulugia avanza, i prucessi di pulizia continuanu à esse ottimizzati per risponde à e richieste di precisione più alta è tassi di difetti più bassi in a fabricazione di semiconduttori.
Tempu di Postu: Oct-08-2024