Tecnulugia di pulizia di wafer in a fabricazione di semiconduttori

Tecnulugia di pulizia di wafer in a fabricazione di semiconduttori

A pulizia di e cialde hè una tappa critica in tuttu u prucessu di fabricazione di semiconduttori è unu di i fattori chjave chì affettanu direttamente e prestazioni di u dispusitivu è u rendimentu di a pruduzzione. Durante a fabricazione di chip, ancu a più chjuca contaminazione pò degradà e caratteristiche di u dispusitivu o causà un fallimentu cumpletu. Di cunsiguenza, i prucessi di pulizia sò applicati prima è dopu guasi ogni tappa di fabricazione per rimuovere i contaminanti di a superficia è assicurà a pulizia di e cialde. A pulizia hè ancu l'operazione più frequente in a pruduzzione di semiconduttori, chì rapprisenta circa30% di tutte e tappe di u prucessu.

Cù a scalatura cuntinua di l'integrazione à scala assai grande (VLSI), i nodi di prucessu sò avanzati per28 nm, 14 nm, è oltre, ciò chì porta à una densità di dispositivi più alta, larghezze di linea più strette è flussi di prucessu sempre più cumplessi. I nodi avanzati sò significativamente più sensibili à a contaminazione, mentre chì e dimensioni di e caratteristiche più chjuche rendenu a pulizia più difficiule. Di cunsiguenza, u numeru di passi di pulizia cuntinueghja à cresce, è a pulizia hè diventata più cumplessa, più critica è più sfida. Per esempiu, un chip di 90 nm richiede tipicamente circa90 passi di pulizia, mentre chì un chip di 20 nm richiede circa215 passi di puliziaCù u prugressu di a fabricazione versu 14 nm, 10 nm, è nodi più chjuchi, u numeru di operazioni di pulizia cuntinuerà à cresce.

In essenza,A pulizia di e cialde si riferisce à i prucessi chì utilizanu trattamenti chimichi, gasi o metudi fisichi per rimuovere l'impurità da a superficia di e cialde.I contaminanti cum'è e particelle, i metalli, i residui organici è l'ossidi nativi ponu tutti influenzà negativamente e prestazioni, l'affidabilità è u rendimentu di u dispusitivu. A pulizia serve cum'è "ponte" trà e tappe di fabricazione consecutive, per esempiu, prima di a deposizione è a litografia, o dopu l'incisione, a CMP (lucidatura chimica meccanica) è l'impiantu ionicu. In generale, a pulizia di e wafer pò esse divisa inpulizia umidaèpulizia à seccu.

Pulizia à umitu

A pulizia umida usa solventi chimichi o acqua deionizzata (DIW) per pulisce i wafer. Dui approcci principali sò applicati:

• Metudu d'immersione: i wafers sò immersi in serbatoi pieni di solventi o DIW. Questu hè u metudu u più utilizatu, in particulare per i nodi tecnologichi maturi.

• Metudu di spruzzaturaI solventi o l'acqua di dissoluzione idrogenata (DIW) sò spruzzati nantu à i wafer rotanti per rimuovere l'impurità. Mentre l'immersione permette u trattamentu in batch di parechji wafer, a pulizia à spruzzo gestisce solu un wafer per camera, ma furnisce un cuntrollu megliu, rendendulu sempre più cumunu in i nodi avanzati.

Lavaggio a secco

Cum'è u nome suggerisce, a pulizia à seccu evita i solventi o i DIW, aduprendu invece gasi o plasma per rimuovere i contaminanti. Cù a spinta versu i nodi avanzati, a pulizia à seccu diventa sempre più impurtante per via di a soalta precisioneè efficacia contr'à l'organichi, i nitruri è l'ossidi. Tuttavia, ci voleinvestimenti più elevati in attrezzature, operazioni più cumplesse è un cuntrollu di prucessu più strettuUn altru vantaghju hè chì a pulizia à seccu riduce i grandi volumi d'acqua usata generati da i metudi umidi.

Tecniche cumuni di pulizia umida

1. Pulizia DIW (Acqua Deionizzata)

DIW hè l'agente di pulizia u più utilizatu in a pulizia umida. À u cuntrariu di l'acqua micca trattata, DIW ùn cuntene guasi micca ioni conduttivi, ciò chì impedisce a currusione, e reazzioni elettrochimiche o a degradazione di i dispositivi. DIW hè principalmente utilizatu in dui modi:

1. Pulizia diretta di a superficia di a cialda– Tipicamente realizatu in modu à cialda unica cù rulli, spazzole o ugelli di spruzzatura durante a rotazione di a cialda. Una sfida hè l'accumulazione di carica elettrostatica, chì pò induce difetti. Per mitigà questu, u CO₂ (è qualchì volta NH₃) hè dissoltu in DIW per migliurà a cunduttività senza contaminà a cialda.

2. Risciacquu dopu a pulizia chimica– DIW elimina e soluzioni di pulizia residue chì altrimenti puderebbenu corrodere u wafer o degradà e prestazioni di u dispusitivu s'elle sò lasciate nantu à a superficia.

2. Pulizia à l'acidu fluoridricu (HF)

HF hè a sustanza chimica più efficace per rimuoverestrati d'ossidu nativu (SiO₂)nantu à i wafer di siliciu è hè secondu solu à DIW in impurtanza. Dissolve ancu i metalli attaccati è sopprime a riossidazione. Tuttavia, l'incisione HF pò rende irruvidie e superfici di i wafer è attaccà indesiderabilmente certi metalli. Per risolve questi prublemi, i metudi migliorati diluiscenu HF, aghjunghjenu ossidanti, tensioattivi o agenti cumplessanti per migliurà a selettività è riduce a contaminazione.

3. SC1 Pulizia (Pulizia Standard 1: NH₄OH + H₂O₂ + H₂O)

SC1 hè un metudu economicu è assai efficiente per rimuovereresidui organichi, particelle è certi metalliU mecanismu combina l'azione ossidante di H₂O₂ è l'effettu dissolvente di NH₄OH. Repelle ancu e particelle per via di forze elettrostatiche, è l'assistenza ultrasonica/megasonica migliora ulteriormente l'efficienza. Tuttavia, SC1 pò irruvidire e superfici di e wafer, richiedendu un'attenta ottimizzazione di i rapporti chimichi, u cuntrollu di a tensione superficiale (via tensioattivi) è agenti chelanti per supprime a rideposizione di u metallu.

4. Pulizia SC2 (Pulizia Standard 2: HCl + H₂O₂ + H₂O)

SC2 cumplementa SC1 eliminenducontaminanti metallichiA so forte capacità di cumplessazione cunverte i metalli ossidati in sali o complessi solubili, chì sò lavati via. Mentre SC1 hè efficace per l'organici è e particelle, SC2 hè particularmente preziosu per prevene l'adsorbimentu di metalli è assicurà una bassa contaminazione metallica.

5. Pulizia à l'O₃ (Ozonu)

A pulizia à l'ozonu hè aduprata principalmente perrimuzione di materia urganicaèdisinfettazione DIWL'O₃ agisce cum'è un ossidante forte, ma pò causà una rideposizione, dunque hè spessu cumminatu cù HF. L'ottimisazione di a temperatura hè critica postu chì a solubilità di l'O₃ in acqua diminuisce à temperature più alte. À u cuntrariu di i disinfettanti à basa di cloru (inaccettabili in e fabbriche di semiconduttori), l'O₃ si decompone in ossigenu senza contaminà i sistemi DIW.

6. Pulizia cù solventi organici

In certi prucessi spezializati, i solventi organici sò usati quandu i metudi di pulizia standard sò insufficienti o inadatti (per esempiu, quandu a furmazione d'ossidu deve esse evitata).

Cunclusione

A pulizia di e cialde hè apassu più spessu ripetutuin a fabricazione di semiconduttori è hà un impattu direttu nantu à u rendimentu è l'affidabilità di i dispositivi. Cù u muvimentu versuwafer più grandi è geometrie di dispositivi più chjuche, i requisiti per a pulizia di a superficia di e wafer, u statu chimicu, a rugosità è u spessore di l'ossidu sò diventati sempre più severi.

Questu articulu hà rivisatu e tecnulugie di pulizia di wafer mature è avanzate, cumprese DIW, HF, SC1, SC2, O₃, è i metudi di solventi organici, inseme cù i so meccanismi, vantaghji è limitazioni. Da traminduiperspettive ecunomiche è ambientali, i miglioramenti cuntinui in a tecnulugia di pulizia di e wafer sò essenziali per risponde à e esigenze di a fabricazione di semiconduttori avanzati.